В состав скелета любого взрослого человека входит 206 различных костей, все они различны по строению и роли. На первый взгляд они кажутся твердыми, негибкими и безжизненными. Но это ошибочное впечатление, в них непрерывно происходят различные обменные процессы, разрушение и регенерация. Они, в совокупности с мышцами и связками, образуют особую систему, что носит название "костно-мышечная ткань", основная функция которой - опорно-двигательная. Она образована из нескольких видов особых клеток, которые различаются по структуре, функциональным особенностям и значению. О костных клетках, их строение и функциях далее и пойдет речь.
Строение костной ткани
Особенности пластинчатой костной ткани
Она образована костными пластинками, имеющими толщину 4-15 мкм. Они, в свою очередь, состоят их трех компонентов: остеоцитов, основного вещества и коллагеновых тонких волокон. Из этой ткани образованы все кости взрослого человека. Волокна коллагена первого типа лежат параллельно относительно друг друга и ориентированы в определенном направлении, у соседних же костных пластинок они направлены в противоположную сторону и перекрещиваются практически под прямым углом. Между ними находятся тела остеоцитов в лакунах. Такое строение костной ткани обеспечивает ей наибольшую прочность.
Губчатое вещество кости
Встречается также название "трабекулярное вещество". Если проводить аналогию, то структура сравнима с обычной губкой, построенной из костных пластинок с ячейками между ними. Расположены они упорядоченно, в соответствии с распределенной функциональной нагрузкой. Из губчатого вещества в основном построены эпифизы длинных костей, часть смешанных и плоских и все короткие. Видно, что в основном это легкие и в то же время прочные части скелета человека, которые испытывают нагрузку в различных направлениях. Функции костной ткани находятся в прямой взаимосвязи с ее строением, которое в данном случае обеспечивает большую площадь для метаболических процессов, осуществляемых на ней, придает высокую прочность в совокупности с небольшой массой.
Плотное (компактное) вещество кости: что это?
Из компактного вещества состоят диафизы трубчатых костей, кроме того, оно тонкой пластинкой покрывает их эпифизы снаружи. Его пронизывают узкие каналы, через них проходят нервные волокна и кровеносные сосуды. Некоторые из них располагаются параллельно костной поверхности (центральные или гаверсовы). Другие выходят на поверхность кости (питательные отверстия), через них внутрь проникают артерии и нервы, а наружу - вены. Центральный канал, в совокупности с окружающими его костными пластинками, образует так называемую гаверсову систему (остеон). Это основное содержимое компактного вещества и их рассматривают как его морфофункциональную единицу.
Остеон - структурная единица костной ткани
Второе его название - гаверсова система. Это совокупность костных пластинок, имеющих вид цилиндров вставленных друг в друга, пространство между ними заполняют остеоциты. В центре располагается гаверсов канал, через него проходят обеспечивающие обмен веществ в костных клетках кровеносные сосуды. Между соседними структурными единицами есть вставочные (интерстициальные) пластинки. По сути, они являются остатками остеонов, существовавших ранее и разрушившихся в тот момент, когда костная ткань претерпевала перестройку. Также существуют еще генеральные и окружающие пластинки, они образуют самый внутренний и наружный слой компактного вещества кости соответственно.
Надкостница: строение и значение
Исходя из названия, можно определить, что она покрывает кости снаружи. Прикрепляется она к ним с помощью коллагеновых волокон, собранных в толстые пучки, которые проникают и сплетаются с наружным слоем костных пластинок. Имеет два выраженных слоя:
- наружный (его образует плотная волокнистая, неоформленная соединительная ткань, в ней преобладают волокна, располагающиеся параллельно к поверхности кости);
- внутренний слой хорошо выражен у детей и менее заметен у взрослых (образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, в которой есть веретенообразные плоские клетки - неактивные остеобласты и их предшественники).
Надкостница выполняет несколько важных функций. Во-первых, трофическую, то есть обеспечивает кость питанием, поскольку на поверхности содержит сосуды, которые проникают внутрь вместе с нервами через специальные питательные отверстия. Эти каналы питают костный мозг. Во-вторых, регенераторную. Она объясняется наличием остеогенных клеток, которые при стимуляции трансформируются в активные остеобласты, вырабатывающие матрикс и вызывающие наращивание костной ткани, обеспечивающие ее регенерацию. В-третьих, механическую или опорную функцию. То есть обеспечение механической связи кости с другими прикрепляющимися к ней структурами (сухожилиями, мышцами и связками).
Функции костной ткани
Среди основных функций можно перечислить следующие:
- Двигательная, опорная (биомеханическая).
- Защитная. Кости оберегают от повреждений головной мозг, сосуды и нервы, внутренние органы и т. д.
- Кроветворная: в костном мозге происходит гемо - и лимфопоэз.
- Метаболическая функция (участие в обмене веществ).
- Репараторная и регенераторная, заключающиеся в восстановлении и регенерации костной ткани.
- Морфобразующая роль.
- Костная ткань - это своеобразное депо минеральных веществ и ростовых факторов.
ВСПОМНИТЕ
Вопрос 1. Каковы особенности наземно-воздушной среды обитания? Сравните её с водной средой.
Жизнь в каждой среде имеет свои особенности. В наземно-воздушной среде достаточно кислорода, зато часто не хватает влаги. Особенно мало ее в степях и пустынях. Поэтому растения и животные засушливых мест имеют специальные приспособления для добывания, запасания и экономного расходования воды. Вспомните хотя бы кактус, запасающий влагу в своем теле. В наземно-воздушной среде бывают значительные изменения температуры, особенно в районах с холодной зимой. В этих районах в течение года заметно меняется вся жизнь организмов. Осенний листопад, отлет перелетных птиц в теплые края, смена шерсти у зверей на более густую и теплую - все это приспособления живых существ к сезонным изменениям в природе.
Для животных, обитающих в любой среде, важная проблема - передвижение. В наземно-воздушной среде можно передвигаться по земле и по воздуху. И животные этим пользуются. Ноги одних приспособлены к бегу (страус, гепард, зебра), других - к прыжкам (кенгуру, тушканчик). Из каждых ста обитающих в этой среде видов животных 75 умеют летать. Это большинство насекомых, птиц и некоторые звери (летучие мыши).
В водной среде чего-чего, а уж воды всегда достаточно. Температура здесь меняется меньше, чем температура воздуха. А вот кислорода зачастую не хватает. Одни организмы, например рыба форель, могут жить только в богатой кислородом воде. Другие (сазан, карась, линь) выдерживают недостаток кислорода. Зимой, когда многие водоемы скованы льдом, может наступить замор рыб - массовая гибель их от удушья. Чтобы кислород проникал в воду, во льду прорубают лунки.
В водной среде меньше света, чем в наземно-воздушной. В океанах и морях на глубине ниже 200 м - царство сумерек, а еще ниже - вечная тьма. Ясно, что водные растения встречаются лишь там, где достаточно света. Глубже могут жить только животные. Они питаются «падающими» из верхних слоев мертвыми остатками разных морских обитателей.
Вопрос 2. Какое строение имеет опорно-двигательная система у млекопитающих?
Опорно-двигательная система млекопитающих, как и у всех позвоночных, образована скелетом и мышцами, прикрепленными к нему.
ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ
Вопрос 1. Какое значение опорно-двигательная система?
Она выполняет следующие основные функции: 1) опорная - поддержание всех других систем и органов, сохранение формы тела; 2) двигательная - передвижение в пространстве тела и его частей; 3) защитная - ограничивая внутренние полости, предохраняет от внешних воздействий расположенные в них внутренние органы. Основными структурными единицами опорно-двигательной системы являются кости и мышцы.
Вопрос 2. Какое строение имеет костная ткань?
Структурной основой кости является костная ткань. В её состав входят органические вещества, придающие костям упругость, и неорганические вещества, главным образом минеральные соли фосфора, кальция, магния. Минеральные соли придают костям твёрдость.
Кость состоит из огромного числа трубочек, называемых остеонами. Остеон представляет собой несколько слоёв тончайших костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала, по которому проходят кровеносные сосуды, питающие остеон, и нервные волокна. Между костными пластинками расположены костные клетки - остеоциты - с многочисленными отростками. Если костные трубочки уложены в кости плотно, то образуется так называемое компактное вещество кости, а если рыхло, то губчатое вещество кости.
Вопрос 3. Какое строение имеет трубчатая кость?
Во внешнем строении трубчатой кости выделяют удлиненную среднюю часть - тело, или диафиз, имеющий цилиндрическую или близкую к трехгранной форму. Расширенные концевые участки называются эпифизами. Между эпифизом и диафизом располагается участок, называемый метафизом. Эпифизарный участок кости участвует в образовании сустава, его поверхность покрыта гиалиновым хрящом. Вся остальная поверхность кости покрыта надкостницей. Надкостница образована двумя тканевыми слоями: наружный - плотная соединительная ткань, внутренний - эпителиальная ткань. Надкостница имеет розоватый цвет, в ней расположено много мелких кровеносных сосудов и болевых рецепторов.
Вопрос 4. Какие виды костей вам известны и каково значение такого многообразия?
В основу классификации костей положены следующие принципы: форма (строение) и функции. Различают трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные и короткие), плоские и смешанные кости.
Вопрос 5. Благодаря каким структурам происходит рост кости в длину и толщину?
Рост кости в толщину происходит за счёт деления клеток надкостницы. Кроме того, надкостница обеспечивает срастание переломов кости.
ПОДУМАЙТЕ!
Какие именно особенности состава и строения костей обеспечивают их гибкость, прочность и относительную лёгкость?
Кость - основной элемент скелета позвоночных животных и человека. Кость вместе с суставами, связками и мышцами, прикрепленными к кости сухожилиями, образует опорно-двигательный аппарат. В течение жизни кость перестраивается: разрушаются старые клетки, развиваются новые.
Кости - полые. Такое строение длинных костей обеспечивает одновременно их прочность и легкость. Известно, что металлическая или пластмассовая трубка почти так же прочна, как равный ей по длине и диаметру сплошной стержень из того же материала.
Кроме того, там, где при большом объеме кости требуется сохранить её легкость и прочность, находится губчатое вещество, которое еще прочнее трубки, но легкое из-за пористости.
1) Внешнее строение и покровы:
Кожа представлена многослойным эпидермисом и подстилающим его кориумом. Одноклеточные железы эпидермиса выделяют слизь, имеющую бактерицидное значение и уменьшающую трение. В эпидермисе и кориуме содержатся хроматофорные клетки с пигментами, обуславливающие маскировку (криптическая окраска). Некоторые способны произвольно менять окраску. В кориуме закладываются чешуи костного происхождения:
- 1. Космоидные чешуи - костные пластинки, покрытые космином (дентиноподобное вещество) (у кистеперых рыб);
- 2. Ганоидные чешуи - костные пластинки, покрытые ганоином (у ганоидных рыб);
- 3. Костные чешуи - видоизмененные ганоидные чешуи, у которых исчез ганоин. Типы костных чешуй:
- а) Циклоидные чешуи - с гладким краем (карпообразные);
- б) Ктеноидные - с зазубренным краем (окунеобразные).
По чешуе можно определить возраст рыбы: в течение года на чешуе образуется два концентрических кольца - широкое, светлое (лето) и узкое, темное (зима). Следовательно, два кольца (полосы) - один год.
- 2) Внутреннее строение
:
- а) Пищеварительная система
:
- - ротовая полость: имеются развитые зубы, нерегулярно сменяющиеся в течение жизни. У некоторых намечается гетеродонтность (неоднородность зубов). Языка нет. Железы выделяют слизь, не содержащую пищевых ферментов, она лишь способствует проталкиванию пищевого комка.
- - глотка: в продвижении пищи участвуют жаберные тычинки жаберных дуг. У некоторых они образуют цедильный аппарат (планктоядные), у некоторых способствуют проталкиванию пищи (хищные), или перетирают пищу (бентосоядные).
- - пищевод: короткий, мускулистый, незаметно переходит в желудок.
- - желудок: разной формы, у некоторых отсутствует. Железы вырабатывают соляную кислоту и пепсин. Следовательно, здесь осуществляется химическая обработка белковой пищи.
- - кишечник: спиральный клапан отсутствует. Имеются пилорические выросты в начальной части кишечника, увеличивающие всасывающую и переваривающую поверхность кишечника. Кишечник длиннее, чем у хрящевых рыб (у некоторых в 10-15 раз превышает длину тела). Клоаки нет, кишечник открывается наружу самостоятельным анальным отверстием.
- - печень: менее развита (5% от массы тела). Желчный пузырь и проток развит хорошо.
- - поджелудочная железа: неоформлена, островками разбросана по стенкам кишечника и печени.
- б) Дыхание и газообмен :
- а) Пищеварительная система
:
Органы дыхания - жабры, состоящие из жаберных лепестков, находятся на 1-4 жаберных дугах (костные). Межжаберные перегородки отсутствуют. Жаберная полость прикрывается костными жаберными крышками. К основанию жаберной дуги подходит приносящая жаберная артерия, дающая капилляры в жаберные лепестки (газообмен); выносящая жаберная артерия собирает из жаберных лепестков окисленную кровь.
Акт дыхания: при вдохе жаберные крышки отходят в стороны, а их кожистые края наружным давление прижаты к жаберной щели и препятствуют выходу воды. Вода насасывается в жаберную полость через ротоглоточную полость и омывает жабры. При выдохе жаберные крышки сближаются, вода давлением открывает края жаберных крышек и выталкивается наружу.
Жабры также участвуют в выделении метаболитов и вводно-солевом обмене.
Кроме жаберного дыхания у некоторых костных рыб развиты:
- 1. Кожное дыхание (от 10 до 85% в дыхании);
- 2. С помощью ротовой полости (ее слизистая богата капиллярами);
- 3. С помощью наджаберного органа (полые камеры над жабрами с развитой складчатостью внутренних стенок);
- 4. С помощью кишечника (заглатываемый пузырек воздуха проходит по кишечнику, отдавая в кровяное русло О2 и забирая СО2);
- 5. Плавательный пузырь у открытопузырных рыб (плавательный пузырь связан с пищеводом). Основная роль - гидростатическая, барорецептор и акустический резонатор;
- 6. Легочное дыхание (у кистеперых и двоякодышащих). Легкие развиваются из плавательного пузыря, стенки которого приобретают ячеистое строение и оплетаются сетью капилляров.
- в) Кровеносная система :
Один круг кровообращения, двухкамерное сердце, имеется венозная пазуха. Луковица аорты, замещающая артериальный конус имеет гладкомышечные стенки и, следовательно, к отделам сердца не относится.
Артериальная часть:
Сердце > брюшная аорта > 4 пары приносящих жаберных артерий > жабры > 4 пары выносящих жаберных артерий > корни спинной аорты > сонный головной круг (к голове) и спинная аорта (к внутренним органам) > хвостовая артерия.
Венозная часть:
Передние кардинальные вены от головы и подключичные вены от грудных плавников > кювьеровы протоки > венозная пазуха > сердце.
Хвостовая вена > воротные вены почек > воротная система почек > задние кардинальные вены > кювьеровы протоки > венозная пазуха > сердце.
От кишечника > воротная вена печени > воротная система печени > печеночная вена > венозная пазуха > сердце.
Кроветворные органы - селезенка и почки.
г) Выделительная система:
Парные мезонефрические почки > мочеточники (вольфовы каналы) > мочевой пузырь > самостоятельное мочевое отверстие.
У пресноводных рыб почки гломерулярные (развиты боуменовы капсулы с мальпигиевыми тельцами). У морских гломерулы уменьшаются и упрощаются. Продукт выделения - аммиак.
- 2 типа водно-солевого обмена:
- а) Пресноводный тип: в связи с гипотоничностью среды вода постоянно поступает в организм через кожу и жабры, следовательно, рыбам грозит обводнение, что приводит к развитию фильтрационного аппарата, позволяющего выводить избыток воды (до 300 мл конечной мочи на 1 кг массы тела в сутки). Потеря солей избегается активной реабсорбцией их в почечных канальцах.
- б) Морской тип: в связи с гипертоничностью среды вода выходит из организма через кожу и жабры, следовательно, рыбам грозит обезвоживание, что приводит к развитию агромерулярных почек (исчезают гломерулы) и уменьшению количества конечной мочи до 5 мл на 1 кг массы тела в сутки.
- д) Половая система
:
- >: Семенники > семявыносящие канальцы > семяпроводы (самостоятельные каналы, не связанные с мезонефросом) > семенной пузырек > половое отверстие.
- +: Яичники > задние вытянутые отделы яичников (выводные протоки) > половое отверстие.
Большинство рыб раздельнополы. Оплодотворение наружное. Самка откладывает икру (яйца), а самец поливает ее молоками (сперматозоиды).
е) Нервная система и органы чувств:
Аналогичны таковым системам хрящевых рыб.
3) Скелет и мышечная система:
Хрящевая ткань замещается костной: образуются основные (замещающие) кости. В кориуме закладываются второй тип костей: покровные (кожные) кости, погружающиеся под кожу и входящие в состав скелета.
а) Осевой скелет:
Представлен хорошо развитыми костными амфицельными позвонками. В телах позвонков и между ними проходит четковидная хорда. Позвоночный столб представлен туловищным и хвостовым отделами, строение которых аналогично хрящевым рыбам. Позвонки соединены с помощью суставных отростков, расположенных у основания верхних дуг.
- б) Череп
:
- 1. Мозговой череп.
Характерно наличие большого количества основных и покровных костей.
- - в затылочном отделе 4 затылочные кости: основная затылочная, 2 боковые и верхняя затылочная кости.
- - боковой отдел образован 5 ушными костями, 3 глазничными костями (глазоклиновидная, основная и боковая клиновидная), 2 обонятельными костями (непарная средняя обонятельная и боковые парные обонятельные). Все эти кости основные: развиваются путем окостенения хряща.
- - крыша мозгового черепа образована покровными костями: парными носовыми, лобными и теменными костями.
- - дно мозгового черепа образовано 2 непарными кожными костями: парасфеноидом и сошником с зубами.
- 2. Висцеральный череп:
Челюстная, подъязычная, 5 пар жаберных дуг и скелет жаберной крышки. костный рыба метаболит осетровый
- - челюстная дуга делится на первичные челюсти - окостенение хрящевых элементов челюстной дуги, и вторичные челюсти - покровные кости, укрепляющие челюсти. Из небно-квадратного хряща (верхняя челюсть) образуются 3 основные кости: небные (с зубами), задние крыловидные и квадратная. Между ними располагаются покровные наружные и внутренние крыловидные кости. Из меккелева хряща (нижняя челюсть) образуется замещающая сочленовная кость, образующая с квадратной костью челюстной сустав. Вторичные челюсти представлены в верхней челюсти предчелюстными и верхнечелюстными костями с зубами; в нижней челюсти - зубной и угловой костями.
- - подъязычная дуга образована основными костями: гиомандибуляре, гиоидом и непарной копулой. Для костных рыб характерна гиостилия.
- - скелет жаберной крышки представлен 4 покровными костями: предкрышечной, крышечной, межкрышечной и подкрышечной.
- - жаберных дуг 5 пар. Первые 4 образованы 4 парными элементами, соединенными снизу копулами (они несут жабры). Последняя жаберная дуга не несет жабр и состоит из 2 парных элементов, к которым могут быть причленены глоточные зубы (у некоторых).
- в) Скелет парных конечностей и их поясов :
Парные конечности представлены грудными и брюшными плавниками. Различают 2 типа парных плавников:
- а) бисериальный тип - плавники имеют центральную расчлененную ось, к которой попарно прикрепляются членики радиалий (лопастеперые и двоякодышащие);
- б) унисериальный тип - радиалии прикрепляются только с одной стороны центральной оси (кистеперые рыбы).
У лучеперых рыб базальные элементы плавников редуцируются, радиалии прикрепляются непосредственно к поясу, к радиалиям прикрепляются лепидотрихии (кожные костные лучи, поддерживающие лопасть плавника).
Плечевой пояс состоит из первичных и вторичных элементов. Первичный пояс представлен окостеневшими лопатками и коракоидом. Вторичный пояс представлен крупным клейтрумом, который посредством супраклейтрума присоединяется к затылочному отделу черепа.
Скелет собственно грудных плавников представлен одним рядом радиалий, к которому крепятся лепидотрихии.
Тазовый пояс представлен хрящевой или костной пластинкой, лежащей в толще мускулатуры, к которой через ряд радиалий крепятся лепидотрихии брюшных плавников.
г) Скелет непарных конечностей:
Спинные плавники образованы лепидотрихиями, скелетной основой которых являются птеригофоры, погруженные в мускулатуру и нижними концами содненные с верхними остистыми отростками позвонков.
Хвостовой плавник: 4 типа:
- 1. Протоцеркальный - симметричное строение, хорда проходит по середине плавника (личинки рыб).
- 2. Гетероцеркальный - аналогичен хрящевым рыбам (осетрообразные).
- 3. Гомоцеркальный - равнолопастной, верхняя и нижняя лопасти одинаковы, но осевой скелет заходит в верхнюю лопасть (большинство костных рыб).
- 4. Дифицеркальный - однолопастной. Осевой скелет проходит по середине плавника (двоякодышащие и кистеперые рыбы).
Скелетной основой хвостового плавника являются расширенные отростки концевых позвонков - гипуралии, лопасть плавника поддерживают лепидотрихии.
Мышечная система аналогична хрящевым рыбам.
Скелет человека: функции, отделы
Скелет представляет совокупность костей, принадлежащих им хрящей и соединяющих кости связок.
Всего в теле человека более 200 костей. Вес скелета 7-10 кг, что составляет 1/8 веса человека.
В скелете человека различаются следующие отделы :
- скелет головы (череп), скелет туловища - осевой скелет;
- пояс верхних конечностей , пояс нижних конечностей - добавочный скелет.
Скелет человека
спереди
Функции скелета :
- Механические функции :
- опора и крепление мышц (скелет поддерживает все другие органы, придаёт телу определённую форму и положение в пространстве);
- защита - образование полостей (черепная коробка защищает головной мозг, грудная клетка предохраняет сердце и лёгкие, а таз - мочевой пузырь, прямую кишку и другие органы);
- движение - подвижное соединение костей (скелет вместе с мышцами составляет двигательный аппарат, кости в этом аппарате выполняют пассивную роль - они являются рычагами, которые перемещаются в результате сокращения мышц).
- минеральный обмен;
- кроветворение;
- депонирование крови.
Классификация костей, особенности их строения. Кость как орган
Кость - структурно-функциональная единица скелета и самостоятельный орган. Каждая кость занимает точное положение в теле, имеет определённую форму и строение, выполняет свойственную ей функцию. В образовании кости принимают участие все виды тканей. Конечно, главное место занимает костная ткань. Хрящ покрывает только суставные поверхности кости, снаружи кость покрыта надкостницей, внутри расположен костный мозг. Кость содержит жировую ткань, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы. Костная ткань обладает высокими механическими свойствами, её прочность можно сравнить с прочностью металла. Относительная плотность костной ткани около 2,0. Живая кость содержит 50% воды, 12,5% органических веществ белковой природы (оссеин и оссеомукоид), 21,8% неорганических минеральных веществ (главным образом фосфат кальция) и 15,7% жира.
В высушенной кости 2/3 составляют неорганические вещества, от которых зависит твёрдость кости, и 1/3 - органические вещества, обусловливающие её упругость. Содержание в кости минеральных (неорганических) веществ с возрастом постепенно увеличивается, в результате чего кости пожилых и старых людей становятся более хрупкими. По этой причине даже незначительные травмы у стариков сопровождаются переломами костей. Гибкость и упругость костей у детей зависят от относительно большего содержания в них органических веществ.
Остеопороз - заболевание, связанное с повреждением (истончением) костной ткани, ведущее к переломам и деформации костей. Причина - не усвоение кальция.
Структурной функциональной единицей кости является остеон . Обычно остеон состоит из 5-20 костных пластинок. Диаметр остеона 0,3 - 0,4 мм.
Если костные пластинки плотно прилегают друг к другу, то получается плотное (компактное) костное вещество. Если костные перекладины расположены рыхло, то образуется губчатое костное вещество, в котором находится красный костный мозг.
Снаружи кость покрыта надкостницей. В ней находятся сосуды и нервы.
За счёт надкостницы кость растёт в толщину. За счёт эпифизов кость растёт в длину.
Внутри кости находится полость, заполненная жёлтым костным мозгом.
Внутреннее строение кости
Классификация костей по форме:
- Трубчатые кости - имеют общий план строения, в них различают тело (диафиз) и два конца (эпифизы); цилиндрической или трёхгранной формы; длина преобладает над шириной; снаружи трубчатая кость покрыта соединительнотканным слоем (надкостницей):
- длинные (бедренная, плечевая);
- короткие (фаланги пальцев).
- длинные (грудина);
- короткие (позвонки, крестец)
- сесамовидные кости - расположены в толще сухожилий и обычно лежат на поверхности других костей (надколенник).
- кости черепа (крыша черепа);
- плоские (тазовая кость, лопатки, кости поясов верхних и нижних конечностей).
Ткани у детей
Возрастные особенности костной системы ребенка сводятся к особенностям ее как органа, так и всего скелета в целом.
Закладка и образование костной системы происходит позже других систем организма – на 5-й неделе внутриутробного развития. Будущий скелет плода в эмбриональном периоде образуется из мезенхимальных клеток с помощью двух видов остеогенеза: дермального (соединительнотканного) и хондрального (хрящевого). При первом костная ткань формируется непосредственно из мезенхимы (перепончатый остеогенез). Так образуются кости свода черепа, нижней челюсти, лица и диафизы ключиц. При втором виде (хрящевой остеогенез), по которому развиваются все остальные части скелета, из мезенхимы вначале формируется хрящевая модель кости, а затем происходит периостальное либо энхондральное окостенение. Кальцификация остеоида, т. е. связывание межклеточного вещества солями, осуществляется благодаря деятельности фермента фосфатазы остеокластов, отщепляющей фосфорную кислоту от растворимых фосфорно-кальциевых соединений. Основная дифференцировка костной системы происходит на 4–8-й неделе беременности.
При гистологическом исследовании характер строения костной ткани у новорожденных определяется пористым, грубоволокнистым, сетчатым. Все основное вещество пронизано пучками толстых соединительных волокон, переплетающихся в различных направлениях. Немногочисленные пластинки расположены беспорядочно. Гаверсовы каналы широкие, неправильной формы. При рождении ребенка диафизы трубчатых костей состоят из костной ткани, а большинство эпифизов, кости кистей, стоп, кисти и губчатые кости состоят из хрящевой ткани. По мере роста происходит перестройка кости с заменой волокнистой сетчатой структуры на пластинчатую.
Сеть кровеносных сосудов костной ткани развита хорошо. Сосудистые каналы в детской кости широкие, что способствует богатому снабжению ее кровью и энергичному протеканию остеобластических и остеокластических процессов, обеспечивающих рост, а также быструю регенерацию костей после переломов. Особенности кровоснабжения создают предпосылки к возникновению у детей гематогенного остеомиелита (до 2–3 лет жизни чаще в эпифизах, а в более старшем возрасте – в метафизах).
По химическому составу костная ткань ребенка, по сравнению с взрослыми, содержит меньше минеральных и больше органических веществ и воды (зола составляет 1/2 массы кости новорожденного и 4/5 кости взрослого человека). Большая часть костей у маленьких детей по своему строению близка к хрящевой ткани. Волокнистое строение и особенности химического состава обусловливают большую мягкость, эластичность и податливость костей в детском возрасте: кости у детей легче изгибаются и деформируются, но при этом менее ломкие. Надкостница у детей толще, чем у взрослых (при травме возникают поднадкостничные переломы и переломы по типу «зеленой ветки»), и ее функциональная активность существенно выше, что обеспечивает быстрый рост костей в толщину. Поверхности костей сравнительно ровные. Костные выступы формируются по мере развития и активного функционирования мышц.
Хрящевая модель будущей кости постепенно замещается костной тканью, хрящ при этом разрушается. После рождения ребенка кости интенсивно растут: в толщину – благодаря надкостнице, во внутреннем слое которой молодые костные клетки формируют костную пластинку (периостальный способ образования костной ткани); в длину – благодаря зоне роста (эпифизарному хрящу, расположенному между диафизом и эпифизом трубчатых костей). Но со временем эпифизарный хрящ истончается, пронизывается сосудами и, наконец, к периоду окончания роста перфорируется и исчезает. Происходит слияние эпифиза с диафизом. Однако, изменения в росте за счет эпифизарного хряща - лишь дополнительные механизмы, а основной рост является результатом непрерывной перестройки кости.
Окончательная структура костей формируется после рождения ребенка и ее становление происходит в том возрасте, когда ребенок хорошо ходит. С двенадцати лет кости ребенка по внешнему и гистологическому строению начинают приближаться к таковым взрослого человека. Только в пубертатном периоде костная ткань окончательно идентична костям взрослого человека. В целом развитие костного скелета представляет продолжительный процесс, начинающийся внутриутробно и продолжающийся до 20 - 23-летнего возраста.
Во внутриутробном периоде и у новорожденных все кости заполнены красным костным мозгом, содержащим клетки крови и лимфоидные элементы и выполняющим кроветворную и защитные функции. У взрослых красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских, коротких губчатых костей и в эпифизах трубчатых костей. В костномозговой полости диафизов трубчатых костей находится желтый костный мозг.
Главным показателем развития костной ткани является ее своевременное окостенение. Процесс оссификации к моменту рождения ребенка еще полностью не завершен. На последнем месяце внутриутробного развития в эпифизах появляются первые точки окостенения. Но в большей части костей точки окостенения развиваются уже после рождения в течение первых 5 – 15 лет, причем последовательность их появления достаточно постоянна.
Для суждения о состоянии процессов окостенения в педиатрической практике часто пользуются исследованием рентгенограмм кистей и дистальных отделов предплечий (табл. 1). Совокупность имеющихся у ребенка ядер окостенения представляет важную характеристику уровня его биологического развития и носит название «костный возраст».
Одной из причин более раннего появления точек окостенения может быть акселерация, а более позднего - ретардация в связи с болезнями (рахитом, дистрофией и др.).
Таблица 1
Сроки появления и локализация ядер окостенения в костях кисти у мальчиков и девочек, определяющие их возраст (по С. А. Бурову, 1972)
| Локализация ядер окостенения | Сроки появления ядер окостенения | |||||
| наиболее ранние | наиболее поздние | средние | ||||
| мальчики | девочки | мальчики | девочки | мальчики | девочки | |
| Головки II-V пястных костей | 8 мес | 7 мес | 3 года | 2 года | 2 года | 1 год |
| Головчатая кость | 18 дней | 18 дней | 7 мес | 5 мес | 3 мес | 1мес |
| Дистальный эпифиз лучевой кости | 6 мес | 5 мес | 2 года | 1 год | 11 мес | 9 мес |
| Дистальный эпифиз локтевой кости | 5 лет | 4 года | 9 лет | 7 лет | 7 лет | 6 лет |
| Крючковидная кость | 18 дней | 18 дней | 7 мес | 5 мес | 4 мес | 2 мес |
| Ладьевидная кость | 3 года | 2 года | 9 лет | 7 лет | 6 лет | 4 года |
| Основание дистальных фаланг | 9 мес | 8 мес | 3 года | 2 года | 2 года | 1 год |
| Основание I пястной кости | 1 год | 11 мес | 4 года | 3 года | 3 года | 2 года |
| Основание проксимальных фаланг II- V пальцев | 8 мес | 7 мес | 3 года | 2 года | 1 год | 11 мес |
| Основание средних фаланг | 9 мес | 8 мес | 3 года | 2 года | 2 года | 1 год |
| Полулунная кость | 1 год | 10 мес | 7 лет | 5 лет | 4 год а | 3 года |
| Сесамовидные кости I пястнофалангового сустава | 10 лет | 9 лет | 16 лет | 14 лет | 14 лет | 11 лет |
| Трапециевидные кости | 3 года | 2 года | 9 лет | 7 лет | 7 лет | 5 лет |
| Трехгранная кость | 6 мес | 5 мес | 7 лет | 5 лет | 3 года | 2 года |
Костная ткань - динамическая система. Процессы разрушения старой кости и образование новой происходят постоянно, что составляет цикл ремоделирования костной ткани. Продолжительность полного цикла процесса ремоделирования длится в среднем 5 месяцев, из них 3 недели занимает процесс резорбции. Костная масса остается стабильной, пока одинаковы как средняя скорость резорбции, так и скорость костного новообразования.
Перестройка костной ткани у детей – интенсивный процесс, начинающийся с того момента, когда ребенок начинает ходить. Так в течение первого года жизни ремоделируется 50 – 70% костной ткани, в то время как у взрослых за год – всего 5%. У детей 2-х лет уже можно заметить замещение волокнистой костной ткани пластинчатой. По мере роста происходит многократная перестройка кости с заменой к 3–4 годам волокнистой сетчатой структуры на пластинчатую с вторичными гаверсовыми структурами.
В своем развитии костная ткань проходит последовательно три стадии:
1) нарастание массы,
2) период стабилизации
3) физиологическое уменьшение плотности кости.
В нормально развивающемся растущем организме процессы перестройки костной ткани характеризуются преобладанием костеобразования над резорбцией. Это продолжается до достижения максимальной величины плотности, т.е. “пика костной массы”. Основное увеличение костной массы у детей наблюдается в возрасте 10-14 лет. У девочек максимальный прирост плотности кости отмечается несколько ранее (8-15 лет), чем у мальчиков (10-15 лет). По данным остеоденситометрии установлено, что в среднем 10-30% детей 5-18 лет имеют остеопению.
Для своевременного и правильного питания костной ткани в пищевых продуктах должно быть необходимое количество белка, витаминов группы В, D, А, С, кальция, фосфора, микроэлементов. Витамин D выполняет одну из главных функций в процессе остеогенеза. Это нужно понимать для точного выяснения патогенеза довольно частого заболевания детей первого года жизни – рахита.
Интенсивный рост скелета, его постоянное самообновление приводят к тому, что костная ткань ребенка первых лет жизни сравнительно мягкая и гибкая. Этим обусловлена разнообразная деформация скелета при нарушении питания, положения, подвижности малыша. Немаловажное значение в остеогенезе принадлежит движению мышц, подвижности ребенка, массажу и гимнастике. Их ограничение нарушает процесс минерализации и приводит к остеопорозу.
Постоянное самообновление костной ткани регулируется щитовидной и паращитовидными железами. Адекватное состояние костей сохраняется только при нормальном содержании кальция в сыворотке крови, которое равно 2,25 – 2,5 ммоль/л, при этом 46% кальция в плазме крови связано с белком. Основными функциями кальция в организме человека являются:
1) минерализация костной ткани и формирование костного скелета;
2) участие в создании электрического потенциала клетки;
3) регулирование активности автономных клеток и биологически активных веществ;
4) обеспечение нервно-мышечной возбудимости и мышечной сократимости;
5) участие в поддержании нормального функционирования системы гемостаза;
6) активация многих ферментов.
Если ребенок с питанием не получает необходимое количество кальция или имеет место нарушение всасывания кальция в кишечнике (при гиповитаминозе D, заболеваниях желудочно-кишечного тракта), то нормальный уровень кальция в крови поддерживается за счет поступления его из костей. Кроме того, нарушение формирования костной ткани в грудном возрасте быстро происходит при патологии почек, врожденных, хронических или частых острых заболеваниях.
Таким образом, нарушение вскармливания ребенка, заболеваемость, малоподвижный образ жизни – это основные причины, вызывающие патологию костной ткани.
