Костната тъкан е най-важната тъкан в нашето тяло. Той изпълнява много функции. Костната тъкан в хистологията се означава като вид скелетна съединителна тъкан, която включва и хрущялна тъкан. Клетките на скелетната съединителна тъкан, включително костите, се развиват от мезенхима.
Скелетни съединителни тъкани
Скелетните съединителни тъкани изпълняват много функции:
- Костите са гръбнакът на целия организъм. Скелетът позволява на човек, състоящ се изцяло от меки тъкани, да се чувства уверен в пространството.
- Благодарение на скелета, който можем да преместим. Мускулите са прикрепени към костите, които от своя страна образуват лостове за движение, които ви позволяват да извършвате всякакви действия.
- Депото на много минерали се намира в костната тъкан. Костната тъкан участва в метаболизма на фосфата и калция.
- Хемопоезата се случва в костите, а именно в червения костен мозък.
Функциите на костната тъкан в хистологията се определят като съвпадащи с функциите на всичкискелетни съединителни тъкани, но тази тъкан има редица уникални свойства.
Основната характеристика и разлика между костната тъкан и другата съединителна тъкан е високото съдържание на минерали, което е 70%. Това обяснява здравината на костите, тъй като междуклетъчното вещество на костната съединителна тъкан е в твърдо състояние.
Костни тъкани. Химичният състав на костната тъкан
Костната тъкан трябва да започне с изследването на нейния химичен състав. Това ще ви позволи да разберете неговите специални свойства. Съдържанието на органични вещества в тъканта е от 10 до 20%. Водата съдържа от 6% до 20%, минерали, както бе споменато по-горе, най-вече - до 70%. Основните елементи на минералното вещество на костта са калциев фосфат и хидроксиапатити. Също така с високо съдържание на минерални соли.
Комбинацията от органични и неорганични вещества на костната тъкан обяснява здравината, еластичността на костите, способността им да издържат на тежки натоварвания. В същото време твърде високото съдържание на минерали прави костите значително крехки.
Междуклетъчното вещество е образувано от 95% колаген тип I. Органичните вещества се натрупват върху протеиновите влакна. Фосфопротеините допринасят за натрупването на калциеви йони в костите. Протеогликаните насърчават свързването на колагена с минерални съединения, чието образуване от своя страна се подпомага от алкална фосфатаза и остеонектин, което стимулира по-нататъшния растеж на неорганичните кристали.
Клетъчни компоненти
Костни клетки вХистологията е разделена на три вида: остеобласти, остеоцити и остеокласти. Клетъчните компоненти взаимодействат един с друг, образувайки интегрална система.
Остеобласти
Остеобластите са кубични клетки с овална форма с ексцентрично разположено ядро. Размерът на такива клетки е приблизително 15-20 микрона. Органелите са добре развити, експресирани са гранулирани EPS и комплексът на Голджи, което може да обясни активния синтез на изнесени протеини. В хистологията, върху препарат от костна тъкан, цитоплазмата на клетките се оцветява базофилно.
Остеобластите се локализират на повърхността на костните греди в появяващата се кост, където остават в зрели кости в гъбеста субстанция. В оформените кости остеобластите могат да бъдат открити в периоста, в ендостеума, покриващ медуларния канал, в периваскуларното пространство на остеоните.
Остеобластите участват в остеогенезата. Благодарение на активния синтез и износ на протеини се образува костен матрикс. Благодарение на алкалната фосфатаза, която е активна в клетката, има натрупване на минерали. Не забравяйте, че остеобластите са предшественици на остеоцитите. Остеобластите отделят матриксни везикули, чието съдържание предизвиква образуването на кристали от минерали в костния матрикс.
Остеобластите се делят на активни и почиващи. Активните участват в остеогенезата и произвеждат матриксни компоненти. Почиващите остеобласти с ендостеална мембрана предпазват костите от остеокласти. Остеобластите в покой могат да се активират, когатокорекция на костите.
Остеоцити
Остеоцитите са зрели, добре диференцирани клетки от костна тъкан, разположени една по една в празнини, наричани още костни кухини. Клетки с овална форма с множество израстъци. Размерът на остеоцитите е приблизително 30 микрона на дължина и до 12 на ширина. Ядрото е удължено, разположено в центъра. Хроматинът се кондензира и образува големи бучки. Органелите са слабо развити, което може да обясни ниската синтетична активност на остеоцитите. Клетките са свързани една с друга чрез процеси чрез клетъчни контакти на нексуси, образувайки синцитий. Чрез процесите се осъществява обмен на вещества между костната тъкан и кръвоносните съдове.
Остеокласти
Остеокластите, за разлика от остеобластите и остеоцитите, произхождат от кръвни клетки. Остеоцитите се образуват от сливането на няколко промоноцита, така че някои автори не ги считат за клетки и ги класифицират като симпласти.
По структура остеокластите са големи, леко удължени клетки. Размерът на клетката може да варира от 60 до 100 µm. Цитоплазмата може да бъде оцветена както оксифилно, така и базофилно, всичко зависи от възрастта на клетките.
Има няколко зони в клетка:
- Базален, съдържащ основните органели и ядра.
- Разрошена граница на микровили, проникващи в костта.
- Везикуларна зона, съдържаща ензими, разграждащи костите.
- Зона на прилепване в светъл цвят за насърчаване на фиксирането на клетките.
- Зонарезорбция
Остеокластите разрушават костната тъкан, участват в костното ремоделиране. Разрушаването на костната субстанция или, с други думи, резорбцията е важен етап от преструктурирането, последвано от образуването на ново вещество с помощта на остеобласти. Локализацията на остеокластите съвпада с наличието на остеобласти, в депресии по повърхностите на костните греди, в ендостеума и периоста.
Периостеум
Периоста се състои от остеобласти, остеокласти и остеогенни клетки, които участват в растежа и възстановяването на костите. Надкостницата е богата на кръвоносни съдове, чиито клони се обвиват около костта, прониквайки в нейното вещество.
В хистологията класификацията на костната тъкан не е много обширна. Тъканите се делят на груби влакна и ламелни.
Груба фиброзна костна тъкан
Грубата фиброзна костна тъкан се среща главно при дете преди раждането. При възрастен остава в шевовете на черепа, в зъбните алвеоли, във вътрешното ухо, в местата, където сухожилията са прикрепени към костите. Грубовлакнеста костна тъкан в хистологията се определя от предшественика на ламеларната.
Тъканта се състои от хаотично подредени дебели снопчета колагенови влакна, които са разположени в матрица, състояща се от неорганични вещества. В междуклетъчното вещество има и кръвоносни съдове, които са доста слабо развити. Остеоцитите се намират в междуклетъчното вещество в системите от лакуни и канали.
Ламеларна костна тъкан
Всички кости на тялото на възрастен, с изключение на местата на закрепване на сухожилията и областите на черепните шевове, се състоят от ламеларна костсъединителна тъкан.
За разлика от грубата фиброзна костна тъкан, всички компоненти на ламеларната тъкан са структурирани и образуват костни плочи. Колагеновите влакна в една плоча имат една посока.
В хистологията има две разновидности на ламеларна костна тъкан - гъбеста и компактна.
Гъбеста материя
В гъбестата субстанция плочите са комбинирани в трабекули, структурните единици на веществото. Дъговидни плочи лежат успоредно една на друга, образувайки аваскуларни костни греди. Плаките са ориентирани по посока на самите трабекули.
Трабекулите са свързани една с друга под различни ъгли, образувайки триизмерна структура. Костните клетки са разположени в пролуките между костните греди, което прави това вещество поресто, което обяснява името на тъканта. Клетките съдържат червен костен мозък и кръвоносни съдове, които хранят костта.
Гъбеста субстанция се намира във вътрешната част на плоските и гъбести кости, в епифизите и вътрешните слоеве на тубулната диафиза.
Компактна костна материя
Хистологията на ламеларната костна тъкан трябва да бъде добре проучена, тъй като именно този тип костна тъкан е най-сложният и съдържа много различни елементи.
Костните плочи в компактно вещество са подредени в кръг, вмъкват се една в друга, образувайки плътна купчина, където практически няма празнини. Структурната единица е остеонът, образуванкостни плочи. Записите могат да бъдат разделени на няколко типа.
- Външни общи табели. Те се намират непосредствено под надкостницата, обгръщайки цялата кост. В гъбестите и плоски кости компактната субстанция може да бъде изразена само с такива плочи.
- Остеонови плочи. Този тип плочи образува остеони, концентрични плочи, разположени около съдовете. Остеонът е основният елемент от компактното вещество на диафизите в тръбните кости.
- Вложени плочи, които са останки от разлагащи се плочи.
- Вътрешни общи ламели обграждат медуларния канал с жълт мозък.
Компактното вещество е локализирано в повърхностния слой на плоски и гъбести кости, в диафизата и повърхностните слоеве на епифизата на тръбните кости.
Костът е покрит с периост, който съдържа камбиални клетки, благодарение на които костта нараства в дебелина. Периостът също съдържа остеобласти и остеокласти.
Под периоста лежи слой от външни общи плочи.
В самия център на тръбната кост се намира медуларната кухина, покрита с ендостеум. Ендостът е покрит с вътрешни общи плочи, ограждащи го в пръстен. Трабекулите от гъбеста субстанция могат да прилягат към медуларната кухина, така че на някои места пластините могат да станат по-слабо изразени.
Между външния и вътрешния слой на общите плочи е остеоновият слой на костта. В центъра на всеки остеон има хаверсов канал с кръвоносен съд. Хаверсовите канали комуникират помежду си чрез напречни канали на Фолкман. Пространството между плочите и съда се нарича периваскуларно, съдът е покрит с рехава съединителна тъкан, а периваскуларното пространство съдържа клетки, подобни на тези на периоста. Каналът е заобиколен от слоеве остеонови плочи. От своя страна остеоните са разделени един от друг чрез резорбционна линия, която често се нарича разцепване. Освен това между остеоните има интеркалирани плочи, които са остатъчният материал на остеоните.
Между остеоновите плочи са разположени костни празнини с остеоцити, затворени в тях. Процесите на остеоцитите образуват тубули, през които хранителните вещества се транспортират до костите, перпендикулярни на плочите.
Колагеновите влакна позволяват да се видят костни канали и кухини под микроскоп, тъй като областите, облицовани с колаген, са оцветени в кафяво.
В хистологията на препарата ламеларната костна тъкан се оцветява по Schmorl.
Остеогенеза
Остеогенезата е пряка или непряка. Директното развитие се осъществява от мезенхима, от клетките на съединителната тъкан. Непряко - от хрущялни клетки. В хистологията директната остеогенеза на костната тъкан се разглежда преди индиректната, тъй като това е по-прост и по-древен механизъм.
Пряка остеогенеза
От съединителната тъкан се развиват костите на черепа, малките кости на ръката и други плоски кости. При формирането на костите по този начин могат да се разграничат четири етапа
- Образуване на скелетния примордиум. През първия месец стромалните стволови клетки навлизат в мезенхима от сомити. Има размножаване на клетките, обогатяване на тъканта с съдове. Под въздействието на растежни фактори клетките образуват клъстери до 50 броя. Клетките отделят протеини, размножават се и растат. В стволовите стромални клетки започва процесът на диференциация, те се превръщат в остеогенни прогениторни клетки.
- Остеоиден стадий. В остеогенните клетки се осъществява синтез на протеини и натрупване на гликоген, органелите стават по-големи, функционират по-активно. Остеогенните клетки синтезират колаген и други протеини, като костен морфогенетичен протеин. С течение на времето клетките започват да се размножават по-рядко и да се диференцират в остеобласти. Остеобластите участват в образуването на междуклетъчното вещество, бедно на минерали и богато на органична материя, остеоид. На този етап се появяват остеоцити и остеокласти.
- Остеоидна минерализация. Остеобластите също участват в този процес. В тях започва да работи алкалната фосфатаза, чиято активност допринася за натрупването на минерали. В цитоплазмата се появяват матриксни везикули, пълни с протеина остеокалцин и калциев фосфат. Минералите се придържат към колагена поради остеокалцин. Трабекулите се увеличават и, свързвайки се помежду си, образуват мрежа, където все още остават мезенхим и съдове. Получената тъкан се нарича първична мембранна тъкан. Костната тъкан е грубовлакнеста, образувайки първичната спонгиозна кост. На този етап от мезенхима се образува периоста. Клетките се появяват близо до кръвоносните съдове на периоста, които след това ще участват в растежа и регенерацията на костта.
- Образуването на костни плочи. На този етап имазаместване на първичната мембранна костна тъкан с ламеларна. Остеоните започват да запълват празнините между трабекулите. Остеокластите навлизат в костта от кръвоносните съдове, които образуват кухини в нея. Именно остеокластите създават кухина за костния мозък, влияят върху формата на костта.
Непряка остеогенеза
Непряка остеогенеза възниква по време на развитието на тръбни и порести кости. За да разберете всички механизми на остеогенезата, трябва да сте добре запознати с хистологията на хрущялната и костната съединителна тъкан.
Целият процес може да бъде разделен на три стъпки:
- Образуване на хрущялния модел. В диафизата хондроцитите изпитват недостиг на хранителни вещества и се образуват мехури. Освободените матриксни везикули водят до калцификация на хрущялната тъкан. В хистологията хрущялната и костната тъкан са взаимосвързани. Те започват да се сменят един друг. Перихондриумът се превръща в периост. Хондрогенните клетки стават остеогенни, които от своя страна се превръщат в остеобласти.
- Образуване на първична спонгиозна кост. На мястото на хрущялния модел се появява груба влакнеста съединителна тъкан. Образува се и перихондрален костен пръстен, костен маншет, където остеобластите образуват трабекули точно на мястото на диафизата. Поради появата на костен маншет, храненето на хрущяла става невъзможно и хондроцитите започват да умират. Хрущялната и костната тъкан в хистологията са много взаимосвързани. След смъртта на хондроцитите остеокластите образуват канали от периферията на костта до дълбочината на диафизата, по които се движат остеобласти, остеогенни клетки и кръвоносни съдове. Започва ендохондрална осификация, която в крайна сметка се превръща в епифизна.
- Възстановяване на тъканта. Първичната груба фиброзна тъкан постепенно се превръща в ламеларна.
Растеж и развитие на костната тъкан
Растежът на костите при хората достига до 20 години. Костта расте в ширина поради периоста, на дължина поради метаепифизарната растежна пластина. В метаепифизарната плоча може да се разграничат зоната на покойния хрущял, зоната на колонния хрущял, зоната на везикуларния хрущял и зоната на калцифицирания хрущял.
Много фактори влияят на растежа и развитието на костите. Това могат да бъдат фактори на вътрешната среда, фактори на околната среда, липса или излишък на определени вещества.
Растежът е придружен от резорбция на старата тъкан и нейното заместване с нова, млада. В детството костите растат много активно.
Растежът на костите се влияе от много хормони. Например, соматотропинът стимулира растежа на костите, но при излишъка му може да възникне акромегалия, при дефицит - джудже. Инсулинът е от съществено значение за правилното развитие на остеогенните и стволовите стромални клетки. Половите хормони също влияят на растежа на костите. Повишеното им съдържание в ранна възраст може да доведе до скъсяване на костите поради ранна осификация на метаепифизарната плоча. Намаленото им съдържание в зряла възраст може да доведе до остеопороза, да увеличи крехкостта на костите. Хормонът на щитовидната жлеза калцитонин води до активиране на остеобластите, паратиринът увеличава броя на остеокластите. Тироксинът влияе върху центровете на осификация, хормоните на надбъбречните жлези - процесите на регенерация.
Растежът на костите имаповлияват и някои витамини. Витамин С насърчава синтеза на колаген. При хиповитаминоза може да се наблюдава забавяне на регенерацията на костната тъкан, хистологията в такива процеси може да помогне да се открият причините за заболяването. Витамин А ускорява остеогенезата, трябва да внимавате, защото при хипервитаминоза има стесняване на костните кухини. Витамин D помага на тялото да абсорбира калция, при бери-бери костите се огъват. В същото време образуваната пластична костна тъкан в хистологията се придружава от термина остеомалация, като подобни симптоми са характерни и за рахита при децата.
Преоформяне на костта
В процеса на преструктуриране грубата фиброзна съединителна тъкан се заменя с ламеларна, костната субстанция се обновява и се регулира минералното съдържание. Средно 8% от костното вещество се обновява годишно, а гъбестата тъкан се обновява 5 пъти по-интензивно от ламеларната. В хистологията на костната тъкан се обръща специално внимание на механизмите на костното ремоделиране.
Преструктурирането включва резорбция, разрушаване на тъканите и остеогенеза. С възрастта резорбцията може да преобладава. Това обяснява остеопорозата при възрастните хора.
Процесът на преструктуриране се състои от четири етапа: активиране, резорбция, реверсия и образуване.
Регенерацията на костната тъкан в хистологията се разглежда като вид костно ремоделиране. Този процес е много важен, но най-важното, знаейки факторите, които влияят на процеса на регенерация, можем да го ускорим, което е много важно в случай на фрактури на костите.
Познаването на хистологията, човешката костна тъкан е полезно както за лекарите, така и за обикновените хора. Разбирането на някои механизми може да помогне дори в ежедневните неща, например при лечението на фрактури, при предотвратяването на наранявания. Структурата на костната тъкан в хистологията е добре проучена. Но все пак костната тъкан далеч не е напълно проучена.
