Коскена празнина. Структура и состав на коските. Промени во коските поврзани со возраста

66367 1

Коскапретставува многу напредна специјализирана разновидност на ткива на внатрешната средина.

Овој систем хармонично ги комбинира таквите спротивставени својства како механичка сила и функционална пластичност, процесите на ново формирање и уништување.

Коскеното ткиво се состои од клетки и меѓуклеточна супстанција, кои се карактеризираат со одредена хистоархитектура. Главните клетки на коскеното ткиво се остеобласти, остеоцити и остеокласти.

Остеобластиимаат овална или кубна форма. Големото светлосно јадро не се наоѓа во центарот, донекаде е поместено на периферијата на цитоплазмата. Често во јадрото се наоѓаат неколку јадра, што укажува на високата синтетичка активност на клетката.

Електронските микроскопски студии покажаа дека значаен дел од цитоплазмата на остеобластите е исполнет со бројни рибозоми и полисоми, тубули на грануларниот ендоплазматичен ретикулум, комплексот Голџи, митохондриите и специјалните матрикс везикули. Остеобластите имаат пролиферативна активност, произведуваат меѓуклеточна супстанција и играат голема улога во минерализацијата на коскената матрица. Тие синтетизираат и лачат хемиски соединенија како што се алкална фосфатаза, колагени, остеонектин, остеопонтин, остеокалцин, коскени морфогенетски протеини, итн.

Органската матрица на коскеното ткиво синтетизирана од остеобластите се состои претежно (90-95%) од колаген тип I, колагени III-V и други видови, како и не-колагенски протеини (остеокалцин, остеопонтин, остеонектин, фосфопротеини, коскени морфогенетски протеини) и гликозаминогликански супстанции. Протеините од неколагенска природа имаат својства на регулатори на минерализација, остеоиндуктивни супстанции, митогени фактори и регулатори на брзината на формирање на колагенски фибрили. Тромбоспондинот ја промовира адхезијата на остеобластите на субпериосталниот остеоид на човечката коска. Остеокалцинот се смета за потенцијален показател за функцијата на овие клетки.

Ултраструктурата на остеобластите покажува дека нивната функционална активност е различна. Заедно со функционално активните остеобласти со висока синтетичка активност, постојат неактивни клетки. Најчесто тие се локализирани на периферијата на коската од страната на медуларниот канал и се дел од надкостницата. Структурата на таквите клетки се карактеризира со мала содржина на органели во цитоплазмата.

Остеоцитисе повеќе диференцирани клетки од остеобластите. Тие имаат процесна форма.

Процесите на остеоцитите се наоѓаат во тубули кои продираат во минерализираната коскена матрица во различни насоки. Срамнетите тела на остеоцитите се наоѓаат во посебни шуплини - празнини - и се опкружени од сите страни со минерализирана коскена матрица. Значителен дел од цитоплазмата на остеоцитите е окупирана од јајленото јадро. Органелите на синтезата во цитоплазмата се слабо развиени: има неколку полисоми, кратки тубули на ендоплазматскиот ретикулум и единечни митохондрии. Поради фактот што тубулите на соседните лакуни анастомозираат едни со други, процесите на остеоцити се меѓусебно поврзани со помош на специјализирани спојки на јазот. Во мал простор околу телата и процесите на остеоцитите, циркулира ткивна течност, која содржи одредена концентрација на Ca 2+ и PO 4 3- и може да содржи неминерализирани или делумно минерализирани колагенски фибрили.

Функцијата на остеоцитите е да го одржуваат интегритетот на коскената матрица преку учество во регулацијата на коскената минерализација и обезбедување одговор на механички дразби. Во моментов, се акумулираат се повеќе докази дека овие клетки земаат активно учество во метаболичките процеси што се случуваат во меѓуклеточната супстанција на коските, во одржувањето на постојаноста на јонската рамнотежа во телото. Функционалната активност на остеоцитите во голема мера зависи од фазата на нивниот животен циклус и дејството на хормоналните и цитокинските фактори.

Остеокласти- Тоа се големи мултинуклеарни клетки со силно оксифилна цитоплазма. Тие се дел од фагоцитно-макрофагиот систем на телото, деривати на крвните моноцити.

На периферијата на клетката е дефинирана граница со брановидна четка. Цитоплазмата содржи многу рибозоми и полисоми, митохондрии, тубули на ендоплазматичен ретикулум, а комплексот Голџи е добро развиен. Карактеристична карактеристика на ултраструктурата на остеокластите е присуството на голем број лизозоми, фагозоми, вакуоли и везикули.

Остеокластите имаат способност да создадат кисела средина локално на нивната површина како резултат на интензивните процеси на гликолиза што се случуваат во овие клетки. Киселата средина во областа на директен контакт помеѓу цитоплазмата на остеокластите и меѓуклеточната супстанција промовира растворање на минералните соли и создава оптимални услови за дејство на протеолитичките и голем број други лизозомски ензими. Цитохемиски маркер на остеокластите е активноста на изоензимот на кисела фосфатаза, кој се нарекува кисела нитрофенилфосфатаза. Функциите на остеокластите вклучуваат ресорпција (уништување) на коскеното ткиво и учество во процесот на ремоделирање на коскените структури за време на ембрионалниот и постнаталниот развој.

Меѓуклеточната супстанција на коскеното ткиво се состои од органски и неоргански компоненти. Органските соединенија се претставени со колагени I, III, IV, V, IX, XIII типови (околу 95%), не-колагенски протеини (коскени морфогенетски протеини, остеокалцин, остеопонтин, тромбоспондин, коскени сиалопротеин итн.), гликозаминогликани и протеогликани. Неорганскиот дел од коскената матрица е претставен со кристали на хидроксиапатит кои содржат големи количини на јони на калциум и фосфор; во многу помали количини содржи соли на магнезиум и калиум, флуориди и бикарбонати.

Меѓуклеточната супстанција на коските постојано се обновува. Уништувањето на старата меѓуклеточна супстанција е прилично сложен и сè уште не јасен во многу детали процес, во кој учествуваат сите видови клетки на коскеното ткиво и голем број хуморални фактори, но остеокластите играат особено забележлива и важна улога.

Видови на коскено ткиво

Во зависност од микроскопската структура, постојат два главни типа на коскено ткиво - ретикулофиброзно (крупно фиброзно) и ламеларно.

Ретикулофиброзно коскено ткивое широко застапен во ембриогенезата и раната постнатална хистогенеза на скелетните коски, а кај возрасните се наоѓа во местата на прицврстување на тетивите на коските, по линијата на заздравување на кранијалните конци, како и во областа на фрактури.

И во ембриогенезата и за време на регенерацијата, ретикулофиброзното коскено ткиво со текот на времето секогаш се заменува со ламеларно ткиво. Карактеристична карактеристика на структурата на ретикулофиброзното коскено ткиво е нарушениот, дифузен распоред на коскените клетки во меѓуклеточната супстанција. Моќните снопови на колагенски влакна се слабо минерализирани и се движат во различни насоки. Густината на остеоцитите во ретикулофиброзното коскено ткиво е поголема отколку во ламеларното коскено ткиво и тие немаат специфична ориентација во однос на колагенските (осеински) влакна.

Ламеларно коскено ткивое главното ткиво во речиси сите човечки коски. Во овој тип на коскено ткиво, минерализираната меѓуклеточна супстанција формира специјални коскени плочи со дебелина од 5-7 микрони.

Секоја коскена плоча е збирка на тесно распоредени паралелни колагенски влакна импрегнирани со кристали на хидроксиапатит. Во соседните плочи, влакната се наоѓаат под различни агли, што и дава дополнителна цврстина на коската. Помеѓу коскените плочи во празнините, коскените клетки - остеоцити - лежат на уреден начин. Процесите на остеоцитите продираат преку коскените канали во околните плочи, влегувајќи во меѓуклеточни контакти со други коскени клетки. Постојат три системи на коскени плочи: околни (општи, постојат надворешни и внатрешни), концентрични (дел од структурата на остеонот), интеркаларни (претставуваат остатоци од остеони кои колабираат).

Составот на коските е поделен на компактна и сунѓереста супстанција. И двете од нив се формирани од ламеларно коскено ткиво. Карактеристиките на хистоархитектониката на ламеларната коска ќе бидат претставени подолу кога ќе се опише коската како орган.

Болести на зглобовите
ВО И. Мазуров

Хемиски компоненти на коскеното ткиво

Коскеното ткиво е класифицирано како многу густо специјализирано сврзно ткиво и е поделено на грубо фиброзно и ламеларно. Грубото фиброзно коскено ткиво е добро застапено кај ембрионите, а кај возрасните се наоѓа само во местата на прицврстување на тетивите на коските и обрасните конци на черепот. Ламеларното коскено ткиво ја формира основата на повеќето тубуларни и рамни коски.

Коскеното ткиво врши витални функции во телото:

1. Мускулно-скелетната функција е одредена од биохемискиот состав на органските и неорганските фази на коските, нивната архитектоника и подвижната артикулација во систем на лостови.

2. Заштитната функција на коските е да формираат канали и шуплини за мозокот, 'рбетниот и коскената срцевина, како и за внатрешните органи (срце, бели дробови и сл.).

3. Хематопоетската функција се заснова на фактот дека целата коска, а не само коскената срцевина, учествува во механизмите на хематопоезата.

4. Таложење на минерали и регулирање на минералниот метаболизам: до 99% од калциумот, над 85% од фосфорот и до 60% од магнезиумот во телото се концентрирани во коските.

5. Пуферската функција на коската е обезбедена со нејзината способност лесно да дава и прима јони со цел да се стабилизира јонскиот состав на внатрешната средина на телото и да се одржи киселинско-базната рамнотежа.

Коскеното ткиво, како и другите видови на сврзно ткиво, се состои од клетки и екстрацелуларна супстанција. Содржи три главни типа на клетки - остеобласти, остеокласти и остеоцити. Екстрацелуларната супстанција во основа содржи органска матрица структурирана од минерална фаза. Силните колагенски влакна од тип I во коските се отпорни на напнатост, додека минералните кристали се отпорни на компресија. Кога коската е натопена во разредени киселински раствори, нејзините минерални компоненти се измиваат, оставајќи зад себе флексибилна, мека, проѕирна органска компонента која го задржува обликот на коската.

Минерален дел од коските

Карактеристика на хемискиот состав на коскеното ткиво е високата содржина на минерални компоненти. Неорганските материи сочинуваат само околу 1/4-1/3 од волуменот на коските, а остатокот од волуменот е окупиран од органската матрица. Сепак, специфичните маси на органските и неорганските компоненти на коската се различни, така што во просек нерастворливите минерали сочинуваат половина од коскената маса, а уште повеќе во нејзините густи делови.

Функциите на минералната фаза на коскеното ткиво се дел од функциите на целата коска. Минерални компоненти:

1) го сочинуваат скелетот на коската,

2) дава форма и цврстина на коската,

3) дава сила на заштитните коскени рамки за органи и ткива,

4) претставуваат депо на минерални материи во телото.

Минералниот дел од коската главно се состои од калциум фосфати. Покрај тоа, вклучува карбонати, флуориди, хидроксиди и цитрати. Составот на коските вклучува поголем дел од Mg 2+, околу една четвртина од Na + на телото и мал дел од K +. Коскените кристали се состојат од хидроксиапатити - Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Кристалите се во форма на чинии или стапчиња со димензии 8-15/20-40/200-400 Ǻ. Поради карактеристиките на неорганската кристална структура, еластичноста на коската е слична на онаа на бетонот. Деталните карактеристики на минералната фаза на коските и карактеристиките на минерализацијата се претставени подолу.

Органска коскена матрица

Органската матрица на коските е 90% колаген, а остатокот е неколагенскипротеини и протеогликани.

Се формираат колагенски фибрили на коскената матрица колаген тип I, кој исто така е дел од тетивите и кожата. Коскените протеогликани се претставени главно хондроитин сулфат, што е многу важно за метаболизмот на коските. Ја формира основната супстанца на коските со протеините и е важна во метаболизмот на Ca 2+. Калциумовите јони се врзуваат за сулфатните групи на хондроитин сулфат, кој е способен за активна јонска размена бидејќи е полианион. Кога се разградува, врзувањето на Ca 2+ е нарушено.

Протеини на матрикс специфични за коските

Остеокалцин (молекуларна тежина 5,8 kDa) е присутна само во коските и забите, каде што е доминантен протеин и е најдобро проучен. Тоа е мала (49 аминокиселински остатоци) протеинска структура неколагенска природа,наречена и коскена глутамојот протеин илигла протеин. За синтеза, на остеобластите им е потребен витамин К (филоквинон или менакинон). Во молекулата на остеокалцин се пронајдени три остатоци од γ-карбоксиглутаминска киселина, што укажува на способност за врзување на калциум. Навистина, овој протеин е цврсто врзан за хидроксиапатитот и е вклучен во регулирањето на растот на кристалите со врзување на Ca 2+ во коските и забите. Синтетизираат вклучуваат се протега во екстрацелуларниот простор на коската, нодел од него удривлегува во крвотокот, каде што може да се анализира. Високо ниво на паратироиден хормон (PTH)ја инхибира активноста на производството на остеобластиостеокалцин и ја намалува неговата содржина во коскеното ткиво и крвта. Синтезата на остеокалцин е контролирана од витамин Д 3, што укажува на поврзаност на протеинот со мобилизација на калциум. Нарушувањата во метаболизмот на овој протеин предизвикуваат дисфункција на коскеното ткиво. Голем број слични протеини се изолирани од коскеното ткиво и се нарекуваат „протеини слични на остеокалцин“.

Коскени сиалопротеин (молекуларна тежина 59 kDa) се наоѓа само во коските. Се карактеризира со висока содржина на сиалични киселини и содржи трипептид ARG-GLI-ASP, типичен за протеини кои имаат способност да се врзуваат за клетките и се нарекуваат „интегрини“ (интегрални протеини на плазма мембраните кои играат улога на рецептори за протеини на меѓуклеточната матрица). Подоцна беше откриено дека врзувањето на сиалопротеинот за клетките се случува преку специјален рецептор, кој содржи низа од 10 GLU, што му дава својства за врзување на калциум.

Околу половина од CEP ​​остатоците од овој протеин се поврзани со фосфат, така што може да се смета за фосфопротеин. Функцијата на протеинот не е целосно јасна, но е тесно поврзана со клетките и апатитот. Се верува дека протеинот е вклучен во анаболната фаза на формирање на коскеното ткиво. Синтезата на протеините е инхибирана од активната форма на витамин Д и стимулирана од хормоналната супстанција - дексаметазон. Коскениот сиалопротеин има својство на селективно врзување на стафилокок.

Остеопонтин (молекуларна тежина 32,6 kDa) е уште еден анјонски матрикс на коскениот протеин со својства слични на коскениот сиалопротеин, но со помала содржина на јаглени хидрати. Содржи сегменти од негативно наелектризиран ASP, се фосфорилира на CEP и го содржи трипептидот ARG-GLI-ASP, локализиран во местото за специфично врзување со интегрините. Синтезата на остеопонтин е стимулирана од витаминот Д, кој го разликува од коскениот сиалопротеин. Овој протеин се наоѓа во светлосната зона на остеокластите, поврзана со минералната компонента. Овие факти сугерираат дека остеопонтинот е вклучен во привлекување на прекурсори на остеокластите и нивно врзување за минералната матрица. Оваа хипотеза е поддржана и од фактот дека остеокластите имаат голем број интегрински рецептори кои можат да се врзат за остеопонтин. Освен во коскеното ткиво, остеопонтинот се наоѓа и во дисталните тубули на бубрезите, плацентата и централниот нервен систем.

Коски киселински гликопротеин (молекуларна тежина 75 kDa) изолиран од минерализираната матрица на коскеното ткиво, содржи многу сиалични киселини и фосфати. Во коскеното ткиво, тој учествува во процесите на минерализација заедно со многу други кисели протеини богати со фосфати.

Остеонектин (молекуларна тежина 43 kDa). Овој протеин има домен за врзување на Ca и неколку региони богати со GLU. Доменот не содржи γ-карбокси-глутаминска киселина, иако неговата структура наликува на протеини вклучени во згрутчувањето на крвта. Остеонектинот се врзува за колаген и апатит. Овој протеин е широко присутен во ткивата. Можно е да се синтетизира во секое растечко ткиво.

Тромбоспондин (молекуларна тежина 150 kDa). Протеинот е широко дистрибуиран во телото, изолиран од тромбоцитите и се наоѓа во коските. Се состои од три подединици и има низа ARG-GLI-ASP, што му овозможува да се врзе за клеточните површини. Се врзува и за други протеини на коскеното ткиво.

Моделирање и ремоделирање на коските

Коската, и покрај сета своја цврстина, е предмет на промена. Целата нејзина густа екстрацелуларна матрица е проникната со канали и шуплини исполнети со клетки, кои сочинуваат околу 15% од тежината на компактната коска. Клетките се вклучени во тековниот процес на ремоделирање на коскеното ткиво. Процесите на моделирање и ремоделирање обезбедуваат постојано обновување на коските, како и модификација на нивната форма и структура.

Моделирањето е формирање на нова коска која не е поврзана со прелиминарното уништување на старото коскено ткиво. Моделирањето главно се случува во детството и доведува до промени во архитектурата на телото, додека кај возрасните доведува до адаптивна модификација на оваа архитектура како одговор на механичките влијанија. Овој процес е одговорен и за постепеното зголемување на големината на пршлените во зрелоста.

Ориз. 23.Процеси на ремоделирање на коските (според Бартл)

Ремоделирањето е доминантен процес во скелетот на возрасен и не е придружен со промена во структурата на скелетот, бидејќи во овој случај само посебен дел од старата коска се заменува со нов ( оризот. 23). Ова обновување на коските помага во одржување на нивните механички својства. Од 2 до 10% од скелетот годишно се подложува на ремоделирање. Паратироиден хормон, тироксин, хормон за раст и калцитриол ја зголемуваат стапката на ремоделирање, додека калцитонинот, естрогените и глукокортикоидите ја намалуваат. Стимулирачките фактори вклучуваат појава на микропукнатини и до одреден степен механички влијанија.

Механизми на формирање на коскено ткиво

Коскената матрица редовно се обновува ( оризот. 23). Формирањето на коските е сложен процес кој вклучува многу компоненти. Клетките од мезенхимално потекло - фибробластите и остеобластите - синтетизираат и ослободуваат колагенски фибрили во околината, кои продираат во матрица која се состои од гликозаминогликани и протеогликани.

Минералните компоненти доаѓаат од околната течност, која е „презаситена“ со овие соли. Прво, се јавува нуклеација, т.е. формирање на површина со јадра за кристализација, на која лесно може да дојде до формирање на кристална решетка. Формирањето на коскени минерални кристали предизвикува колаген. Студиите со електронска микроскопија покажаа дека формирањето на кристална решетка од минерали започнува во зони лоцирани во правилни простори кои се појавуваат помеѓу влакната на колагенските фибрили кога тие се поместени за ¼ од нивната должина. Првите кристали потоа стануваат центри за нуклеација за вкупното таложење на хидроксиапатит помеѓу колагенските влакна.

Активните остеобласти произведуваат остеокалцин, кој е специфичен маркер за ремоделирање на коските. Имајќи γ-карбоксиглутаминска киселина, остеокалцинот се комбинира со хидроксиапатит и го врзува Ca 2+ во коските и забите. Откако ќе влезе во крвта, тој брзо се дели на фрагменти со различна должина ( оризот. 25), кои се детектирани со ензимски имуноесеј методи. Во овој случај, се препознаваат специфични региони на N-MID и N-терминалните фрагменти на остеокалцин, затоа C-терминалниот регион се открива без оглед на степенот на расцепување на молекулата на полипептидот.

Формирањето на коските се случува само во непосредна близина на остеобластите, при што минерализацијата започнува во 'рскавицата, која се состои од колаген вграден во матрица на протеогликан. Протеогликаните ја зголемуваат еластичноста на колагенската мрежа и го зголемуваат степенот на нејзиното отекување. Како што растат кристалите, тие ги менуваат протеогликаните, кои се разградуваат со лизозомални хидролази. Водата е исто така поместена. Густата, целосно минерализирана коска е практично дехидрирана. Колагенот сочинува 20% од тежината.

Ориз. 25.Циркулирачки фрагменти на остеокалцин (броевите се сериски број на амино киселини во пептидниот синџир)

Минерализацијата на коските се карактеризира со интеракција на 3 фактори.

1). Локално зголемување на концентрацијата на фосфатни јони. Алкалната фосфатаза, која се наоѓа и во остеобластите и во остеокластите, игра важна улога во процесот на осификација. Алкалната фосфатаза е вклучена во формирањето на основната органска материја на коските и минерализацијата. Еден од механизмите на неговото дејство е локално зголемување на концентрацијата на фосфорните јони до точката на заситеност, проследено со процеси на фиксација на соли на калциум-фосфор на органската матрица на коската. Кога коскеното ткиво се обновува по фрактури, содржината на алкална фосфатаза во калусот нагло се зголемува. Кога формирањето на коските е нарушено, содржината и активноста на алкалната фосфатаза во коските, крвната плазма и другите ткива се намалуваат. Со рахитис, кој се карактеризира со зголемување на бројот на остеобласти и недоволна калцификација на главната супстанција, се зголемува содржината и активноста на алкалната фосфатаза во крвната плазма.

2). Адсорпција на јони на Ca 2+. Утврдено е дека инкорпорирањето на Ca 2+ во коските е активен процес. Ова е јасно докажано со фактот дека живите коски поинтензивно го перципираат Ca 2+ од стронциумот. По смртта, таквата селективност повеќе не се забележува. Селективната способност на коските во однос на калциумот зависи од температурата и се појавува само на 37 o C.

3). промена на pH. За време на процесот на минерализација, pH вредноста е важна. Кога рН на коскеното ткиво се зголемува, калциум фосфатот побрзо се депонира во коската. Коските содржат релативно големо количество цитрат (околу 1%), што помага во одржување на pH вредноста.

Процеси на распаѓање на коските

За време на уништувањето на коскената матрица, колагенот од типот I се распаѓа и мали фрагменти влегуваат во крвотокот. Пиридинолински вкрстени врски, вкрстено поврзани C- и N-телопептиди и специфични амино киселини се излачуваат во урината. Квантитативната анализа на производите за разградување на колагенот тип I ни овозможува да ја процениме стапката на ресорпција на коските. Најмногу специфични маркери за ресорпција на коските се пептидните фрагменти на колаген-I.

Расцепувањето на C-телопептидот се јавува во почетната фаза на разградување на колагенот. Како резултат на тоа, другите метаболити на колаген практично немаат ефект врз неговата концентрација во крвниот серум. Производите на расцепување на C-телопептид од тип I колаген се состојат од два октапептиди присутни во β-форма и поврзани со вкрстено поврзување (овие структури се нарекуваат β-Crosslaps). Тие влегуваат во крвта, каде што нивната количина се одредува со ензимска имуноанализа. Во новоформираната коска, терминалните линеарни октапептидни секвенци содржат α-аспарагинска киселина, но како што старее коската, α-аспарагинската киселина се изомеризира во β-форма. Моноклоналните антитела користени во анализата конкретно препознаваат октапептиди кои содржат β-аспарагинска киселина ( оризот. 26).

Ориз. 26.Специфични β-октапептиди во составот на колаген C-телопептид

Постојат маркери за формирање и ресорпција на коските кои ги карактеризираат функциите на остеобластите и остеокластите ( маса).

Табела.Биохемиски маркери на метаболизмот на коските

Маркери за формирање на коски	Маркери ресорпција на коските
плазма: остеокалцин, вкупно и специфична коскена алкална фосфатаза, проколаген C- и N-пептиди	плазма: кисела фосфатаза отпорна на тартарат, пиридинолин и деоксипиридинолин, производи за разградување од тип I колаген (Н - и C-телопептиди); урината: пиридинолин и деоксипиридинолин, производи за разградување на колагенТип I – Н - и Ц-телопептиди, калциум иХидроксипролин на гладно и гликозиди на хидроксилизин

Биохемиските маркери даваат информации за патогенезата на скелетните болести и стапката на ремоделирање. Тие може да се користат за да се следи ефективноста на третманот на краток рок и да се идентификуваат пациентите со брзо губење на коскената маса. Биохемиските маркери ја мерат просечната стапка на ремоделирање на целиот скелет, наместо поединечни региони.

Стареење на коските.За време на адолесценцијата и младата зрелост, коскената масапостојано се зголемува и достигнувамаксимум на возраст од 30-40 години. Типично, вкупната коскена маса кај женитепомалку отколку кај мажите, како резултат на помал волумен на коските; НоГустината на коските е иста кај двата пола.Како што стареат и мажите и жените, тие почнуваат да губаткоскената маса, но динамиката на овој процес варираво зависност од полот. Од околу 50 години кај поединциКај двата пола коскената маса линеарно се намалува за 0,5-1,0% годишно. Од биохемиска гледна точка, составот и рамнотежата на органските и минералните компоненти на коскеното ткиво не се менуваат, но неговата количина постепено се намалува.

Патологија на коскеното ткиво.Нормална количина на новоформирано коскено ткивоеквивалентно на уништената сума.Поради нарушување на процесите на минерализација на коските може да дојде до прекумерна акумулација на органска матрица - остеомалација.Поради неправилно формирање на органската матрица и намалување на нејзината калцификација може да се формира друг вид на дисостеогенеза - остеопороза. И во првиот и во вториот случај, нарушувањата во метаболизмот на коскеното ткиво влијаат на состојбата на забните ткива и на алвеоларниот процес на коската на вилицата.

Остеомалација – омекнување на коските поради нарушување на формирањето на органската матрица и делумна ресорпција на минералите на коскеното ткиво. Патологијата се заснова на: 1) синтеза на вишок на остеоиди при ремоделирање на коските, 2) намалена минерализација (исцедење на минералната фаза од коската). На болеста влијае долготрајна неподвижност, лоша исхрана, особено недостаток на аскорбат и витамин Д, како и нарушен метаболизам на витаминот Д и дефект во цревните или други рецептори за калцитриол и калцитонин.

Остеопороза - Станува збор за општа дегенерација на коскеното ткиво, врз основа на губење на дел и од органски и од неоргански компоненти. П Кај остеопорозата, уништувањето на коските не се компензираформирање, рамнотежата на овие процеси стануванегативен. Остеопорозата често се јавува поради недостаток на витамин Ц, лоша исхрана и долготрајна неподвижност.

Остеопорозата е системска болест на коските и вклучува не само губење на коскената маса, туку и нарушување на коскената микроархитектура, што доведува до зголемена кршливост на коските и зголемен ризик од фрактури. Остеопорозата се карактеризира со намалување на коскените вкрстени шипки по единица волумен на коската, разредување и целосна ресорпција на некои од овие елементи без намалување на големината на коската:

Ориз. 27.Промени во структурата на коските при остеопороза (според N. Fleish)

Регулирање на остеогенезата на коските и густите забни ткива со протеини

Коскеното ткиво, чиј тип е дентин и дентален цемент, содржи до 1% протеини кои ја регулираат остеогенезата. Тие вклучуваат морфогени, митогени, хемотакса и фактори на хемотракција. Тоа се главно коскени протеини, но некои од нив се важни во изградбата на забното ткиво.

Морфогени - тоа се гликопротеини ослободени од распаѓање на коскеното ткиво и делуваат на плурипотентни клетки, предизвикувајќи нивна диференцијација во посакуваната насока.

Најважниот од нив е морфогенетски протеин на коските, составена од четири подединици со вкупна молекуларна тежина од 75,5 kDa. Остеогенезата под влијание на овој протеин се одвива според енхондралниот тип, т.е. Прво, се формира 'рскавица, а потоа се формира коска од неа. Овој протеин се добива во чиста форма и се користи за слаба регенерација на коските.

Нагласено, но малку проучено Тилман факторсо молекуларна тежина од 500-1000 kDa, што брзо предизвикува интрамембранозна остеогенеза (без формирање на 'рскавица), но во мал волумен. Така се развива коската на долната вилица.

Морфогенетски фактор се добива и од дентин - протеин кој го стимулира растот на дентинот. Не беа пронајдени морфогени во емајлот.

Митогени (најчесто гликофосфопротеините) делуваат на предиференцирани клетки кои ја задржале способноста да се делат и да ја зголемат својата митотична активност. Биохемискиот механизам на дејство се заснова на започнување на репликација на ДНК. Неколку фактори се изолирани од коските: фактор на раст што може да се екстрахира со коски, фактор на раст на скелетот. Сè уште не се откриени митогени во дентинот и емајлот.

Фактори на хемотакса и хемотракција се гликопротеини кои го одредуваат движењето и прицврстувањето на новоформираните структури под влијание на морфо- и митогени. Најпознати од нив се: фибронектин, остеонектин и остеокалцин. Поради фибронектини се јавува интеракција помеѓу клетките и супстратите, овој протеин го промовира прицврстувањето на ткивото на непцата на вилицата. Остеонектин, како производ на остеобластите, ја одредува миграцијата на преостеобластите и фиксирањето на апатитите на колагенот, односно со негова помош минералната компонента се врзува за колагенот. Остеокалцин– протеин кој ги означува областите на коските кои треба да претрпат распаѓање (ресорпција). Нејзиното присуство на старо место на коска (на кое остеокластот мора да се закачи за да го уништи местото) промовира хемотакса на остеокластите на тоа место. Овој протеин содржи γ-карбоксиглутаминска киселина и е зависен од витамин К. Следствено, остеокалцинот спаѓа во групата на таканаречени гла протеини, кои се иницијатори на минерализација и создаваат јадра за кристализација. Во глеѓта, слични функции вршат амелогенини.

Морфогените, митогените, хемотаксата и факторите на хемотракција вршат важна биолошка функција, комбинирајќи го процесот на уништување на ткивото и формирање на нови. Како што клетките се распаѓаат, тие ги ослободуваат во околината, каде што овие фактори предизвикуваат формирање на нови ткивни области, што влијае на различните фази на диференцијација на клетките прекурзори.

Соединенија наречени Keylons , чиј ефект е спротивен на влијанието на морфо- и митогени. Тие силно се врзуваат за морфогени и митогени и ја спречуваат регенерацијата на коските. Во овој поглед, се јавува важен проблем во развојот на методи за регулирање на синтезата на морфо-, митогени и фактори на хемотакса.

Познато е дека синтезата на коскените морфогени е стимулирана од активните форми на витамин Д (калцитриоли) и тирокалцитонин, а потисната од глукокортикостероидите и половите хормони. Следствено, намалувањето на производството на полови хормони за време на менопаузата, како и употребата на глукокортикостероиди, ги намалуваат регенеративните способности на коските и придонесуваат за развој на остеопороза. Компликации во процесот на заздравување (консолидација) на фрактури се можни во случаи кога пациентот веќе бил третиран со глукокортикостероиди или анаболни стероиди. Покрај тоа, долготрајната употреба на анаболни стероиди може да предизвика фрактура, бидејќи активниот раст на мускулната маса ќе биде придружен со намалување на јачината на скелетот. Исто така, треба да се забележи дека брзината и комплетноста на замена на коскените дефекти за време на коскеното калемење се одредуваат од количината на морфогени во пресаденото ткиво. Затоа, колку е постар донаторот, толку е помала веројатноста успешно да го замени дефектот. Коската земена од млади донатори нема да биде добро заменета доколку тие имаат непосредна историја на третман со глукокортикостероиди или анаболни хормони. Овие аспекти на биохемиската регулација на остеогенезата мора да се земат предвид во практиката на денталната имплантологија.

Ефект на пирофосфат и бифосфонати врз коскената ресорпција

Пирофосфатот (пирофосфорна киселина) е метаболит формиран за време на ензимски реакции со одвојување од АТП. Потоа се хидролизира со пирофосфатаза, така што има многу малку пирофосфат во крвта и урината. Меѓутоа, во коските, пирофосфатот (како претставник на полифосфатите) се врзува за кристалите на хидроксиапатит, ограничувајќи го нивниот премногу активен раст како ектопична калцификација.

Структурата на пирофосфат ( А) и бифосфонати ( Б), се користи во третманот на остеопороза

Бифосфонатите имаат висока структурна сличност со пирофосфатот, но тиеP-C-P врската е многу стабилна и отпорна на расцепување, за разлика од P-O-P врската вопирофосфат. Како и пирофосфатот, бифосфонатите имаат негативни полнежи (OH → O – транзиција) и лесно се врзуваат за јоните на Ca 2+ на кристалната површина хидроксиапатит.

Афинитетот за калциум се зголемуваприсуство на -OH групи на локацијата - R 1 . Како резултат на тоа, не само што престанува растот на кристалите, туку и нивното растворање, па престанува и ресорпцијата на коските. Антиресорптивни својствабифосфонати интензивирана поради ефектот врз остеокластите, особено ако е на место - R 2 постои ароматичен хетероцикл кој содржи 1-2 атоми на азот. Се акумулира во киселата средина на зоната на ресорпција на коските,бифосфонатите продираат во остеокластите (главниот механизам е ендоцитоза), се инкорпорираат, како пирофосфатот, во ензимите, АТП и го попречуваат нивното нормално функционирање, што доведува до нарушување на метаболизмот, енергетскиот метаболизам на клетката, а потоа и до нејзина смрт. Намалувањето на бројот на остеокласти помага да се намали нивниот ресорптивен ефект врз коскеното ткиво. Различни супституенти R1 и R2 иницира појава на голем број дополнителни несакани ефекти на бифосфонати.

Калциум фосфатите се основата на минералната компонента на меѓуклеточната матрица

Калциум ортофосфатите се соли на трибазна фосфорна киселина. Фосфатни јони (PO 4 3 – ) и нивните моно- и диссупституирани форми (H 2 PO 4 – и HPO 4 2 – ). Сите соли на калциум фосфат се бели прашоци кои се малку растворливи или нерастворливи во вода, но растворливи во разредени киселини. Составот на ткивата на забите, коските и дентинот вклучува HPO 4 2 соли – или PO 4 3– . Пирофосфатите се наоѓаат во забниот камен. Во растворите, пирофосфатниот јон има значително влијание врз кристализацијата на некои ортофосфати на калциум. Се верува дека овој ефект е важен за контролирање на големината на кристалите во коските кои содржат мали количини на пирофосфат.

Природни форми на калциум фосфати

Whitlockit – една од формите на безводен трикалциум фосфат – βСа 3 (PO 4) 2. Whitlockite содржи двовалентни јони (Mg 2 + Mn 2+ или Fe 2+), кои се дел од кристалната решетка, на пример, (CaMg) 3 (PO 4) 2. Околу 10% од фосфатот во него е во форма на HPO 4 2 – . Минералот ретко се наоѓа во телото. Формира ромбични кристали, кои се наоѓаат во составот на забниот камен и во областите на кариозно оштетување на глеѓта.

Монетит (CaHPO 4) и четки (CaHPO 4 ·2H 2 O) – секундарни соли на фосфорна киселина. Исто така ретко се наоѓа во телото. Брушитот се наоѓа во дентинот и забниот камен.Монетитот кристализира во форма на триаголни плочи, но понекогаш има прачки и призми. Кристалите од брушит се во облик на клин. Растворливоста на монетитските кристали зависи од pH и брзо се зголемува под pH 6,0. Растворливоста на брусит под овие услови исто така се зголемува, но во уште поголема мера. Кога се загрева, четката се претвора во монетит. За време на долгорочно складирање, двата минерали се хидролизираат во хидроксиапатит Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2.

Соодветно на тоа, заедно со монокалциум фосфат во составот на аморфни соли коска, заб, забен каменима средно хидрирани ди-, три-, тетракалциум фосфати . Покрај тоа, постои калциум пирофосфат дихидрат . Аморфната фаза на коските е подвижно депо на минерали во телото.

Октакалциум фосфат Ca 8 (HPO 4) 2 (PO 4) 4 5H 2 O, неговата формула е претставена и како Ca 8 H 2 (PO 4) 6 5H 2 O. Тоа е главната и последна средна врска помеѓу киселинските фосфати - монетит и брушит , а главната сол - хидроксиапатит. Како брусит и апатит дел од коска, заб, забен камен. Како што може да се види од формулата, октакалциум фосфат содржи кисел фосфат јон, но нема хидроксилни јони. Содржината на вода во него варира многу, но почесто 5H 2 O. По својата структура, наликува на кристали од апатит, има слоевита структура со наизменични слоеви на сол со дебелина од 1,1 nm и слоеви на вода со дебелина од 0,8 nm. Со оглед на неговата блиска врска со апатитите, тој игра важна улога во нуклеацијата на солите на апатит. Кристалите на октакалциум фосфат растат во форма на тенки плочи со должина до 250 микрони. Како монетитот и бришитот, октакалциум фосфатот е нестабилен во вода, но тој е тој што најлесно се хидролизира во апатит, особено во топол алкален раствор. Ниските концентрации на флуор (20-100 µg/l) нагло ја забрзуваат стапката на хидролиза, затоа F-јоните се неопходни за таложење на апатитот во густите ткива.

Апатит . Апатитите имаат општа формула Ca 10 (PO 4) 6 X 2, каде што X е најчесто OH – или Ф – . Флуорапатитите Ca 10 (PO 4) 6 F 2 се широко распространети во природата, првенствено како минерали во почвата. Тие се користат за производство на фосфор во индустријата. Во животинскиот свет преовладуваат хидроксиапатити Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Тие се главната форма во која калциум фосфатите се присутни во коските и забите. Хидроксиапатитите формираат многу стабилна јонска решетка (точка на топење повеќе од 1600º C), јоните во неа се задржуваат поради електростатските сили и се во близок контакт еден со друг. Фосфатни јони PO 4 3 – Тие се најголеми по големина и затоа заземаат доминантна позиција во јонската решетка. Секој фосфатен јон е опкружен со 12 соседни Ca 2+ и OH јони – , од кои 6 јони се наоѓаат во истиот слој на јонската решетка каде што се наоѓа јонот PO 4 3 – , а во горните и долните слоеви на јонската решетка има уште 3 јони. Идеалниот хидроксиапатит формира кристали кои имаат хексагонална форма кога се сечат ( оризот. 31). Секој кристал е покриен со обвивка за хидратација, а меѓу кристалите има празни места. Големините на кристалите на хидроксиапатит во дентинот се помали отколку во емајлот.

Ориз. 31.Хексагонален модел на хидроксиапатитни кристали

Апатитите се прилично стабилни соединенија, но можат да се разменуваат со околината. Како резултат на тоа, други јони се појавуваат во решетката на кристалите на хидроксиапатит. Сепак, само некои јони можат да бидат вклучени во структурата на хидроксиапатитите. Доминантен фактор што ја одредува можноста за замена е големината на атомот. Сличноста во давачките е од второстепена важност. Овој принцип на замена се нарекува изоморфна супституција, при што општата распределба на полнежите се одржува според принципот: Ca 10-x (HPO 4) x (PO 4) 6-x (OH) 2-x, каде што 0<х<1. Потеря ионов Ca 2+ частично компенсируется потерей ионов OH – и присоединением ионов H + к фосфату.

Ова доведува до промена на обликот и големината на кристалите, што влијае на својствата на хидроксиапатитите. Реакциите на изоморфна супституција на јони значително влијаат на јачината и растот на кристалите на хидроксиапатит и го одредуваат интензитетот на процесите на минерализација на тврдите забни ткива.

Табела 9.Заменливи јони и супституенти во составот на хидроксиапатити

Заменливи јони	Заменици
Ca2+	Mg 2+, Sr 2+, Na +, поретко: Ba 2+, Pb 2+, M o 2+, Cr 2+, K +, H 3 O +, 2H +
PO 4 3-	HPO 4 2–, CO 3 2–, C 6 H 3 O 6 3– (цитрат), H 2 PO 4 –, AsO 3 3–
О -	F – , Cl – , Br – , J – ,поретко: H 2 O, CO 3 2–, O 2

1. Замена на јони на калциум (Ca 2+) со протони (H +), јони на хидрониум (H 3О+), стронциум (Sr 2+), магнезиум (Mg 2+) и други катјони.

Во кисела средина, јоните на калциум се заменуваат со протони според следнава шема:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 2H + → Ca 9 H 2 (PO 4) 6 (OH) 2 + C a 2+.

На крајот на краиштата, киселинското оптоварување доведува до уништување на кристалите.

Магнезиумовите јони можат да го поместат калциумот или да заземат празни места во кристалите на хидроксиапатит со формирањето магнезиум апатит :

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + Mg 2+ → Ca 9 Mg (PO 4) 6 (OH) 2 + C a 2+

Оваа замена се карактеризира со намалување на моларниот коефициент Ca/P и доведува до нарушување на структурата и намалување на отпорноста на кристалите на хидроксиапатит на негативни ефекти од физичка и хемиска природа.

Во прилог на магнезиум апатит, во усната шуплина се наоѓаат помалку зрели форми на минерали на магнезиум: невберит – Mg HPO 4 3H 2 O и струвит – Mg HPO 4 6H 2 O. Поради присуството на јони на магнезиум во плунката, овие минерали се формираат во мали количини како дел од денталниот плаки понатаму како што се минерализира во државата каменможе да созрее до апатитни форми.

Јоните на стронциум, слични на јоните на магнезиум, можат да го поместат калциумот или да ги заменат слободните места во кристалната решетка на хидроксиапатитите, формирајќи стронциум апатит :

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + Sr 2+ → Ca 9 Sr (PO 4) 6 (OH) 2 + C a 2+.

Кога се снабдува во вишок, стронциумот, иако го поместува калциумот од кристалната решетка, не се задржува во него, што доведува до порозност на коските. Овој ефект се влошува со недостаток на калциум. Ваквите промени се карактеристични за болеста Кашин-Бек („Уровова болест“), која ги погодува луѓето, главно во раното детство, кои живеат во долината на реката Уров на Транс-Бајкалската територија, регионот Амур и соседните провинции на Кина. Страдањето започнува со болки во зглобовите, потоа се јавува оштетување на коскеното ткиво со омекнување на епифизите и се нарушуваат процесите на осификација. Болеста е придружена со стапала со кратки прсти. Во ендемските области, почвата и водата содржат 2,0 пати помалку калциум и 1,5-2,0 пати повеќе стронциум од нормалното. Постои уште една теорија за патогенезата на „болест на ниво“, според која патологијата се развива како резултат на нерамнотежа на фосфати и манган во околината, што е исто така типично за овие области. Многу е веројатно дека и двете од овие теории се надополнуваат една со друга.

Во областите контаминирани со радионуклиди, негативниот ефект на стронциум апатитот врз човечкото тело се влошува со можноста за таложење на радиоактивен стронциум.

2. Замена на фосфатните јони (PO 4 3–) со хидрофосфатни јони (HPO 4 2–) или со карбонатни и хидрокарбонатни јони (CO 3 2– и HCO 3–).

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + HPO 4 2- → Ca 10 (HPO 4) (PO 4) 5 (OH) 2 + PO 4 3-

Во овој случај, полнењето на катјоните на калциум не е целосно компензирано со анјони (поважен е јонскиот радиус, а не полнењето на супституентот). Двојната замена доведува до нестабилност на јонот на Ca 2+; може да го напушти кристалот:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 2HPO 4 2– → Ca 9 (HPO 4) 2 (PO 4) 4 (OH) 2 + Ca 2+ + 2PO 4 3–

Замената со карбонат јон доведува до формирање карбонат апатити и го зголемува односот Ca/P, но кристалите стануваат полабави и покревки.

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + CO 3 2- → Ca 10 (PO 4) 5 (CO 3) (OH) 2 + PO 4 3-

Интензитетот на формирањето на карбонат-апатити зависи од вкупната количина на бикарбонати во телото, исхраната и стресните оптоварувања.

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 3 HCO 3 – +3H + → Ca 10 (PO 4) 4 (CO 3) 3 (OH) 2 + 2H 3 PO 4

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 3CO 3 2– → Ca 10 (PO 4) 4 (CO 3) 3 (OH) 2 + 2PO 4 3–

Општо земено, ако основната калциум фосфатна сол се таложи на собна или телесна температура во присуство на карбонат или бикарбонат јон, добиениот апатит ќе содржи неколку проценти карбонат или бикарбонат. Карбонатот ја намалува кристалноста на апатитот и го прави поаморфен. Оваа структура наликува на структурата на апатитни коски или емајл. Со возраста, количината на карбонат апатити се зголемува.

Од минералите што содржат јаглерод, покрај карбонатниот апатит, постојат калциум бикарбонат Ca(HCO 3) 2 и води CaC 2 O 4 H 2 O како мала компонента забен камен.

3. Замена на хидроксил (OH –) со флуориди (F –), хлориди (Cl –) и други јони:

Во водена средина, интеракцијата на F јоните – со хидроксиапатит зависи од концентрацијата на флуор. Ако содржината на флуор е релативно мала (до 500 mg/l), тогаш се случуваат замени и кристали на хидроксифлуор или флуорапатит:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + F – → Ca 10 (PO 4) 6 ONF + OH –

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 2F – → Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 2OH –

Хидроксифлуорапатит – Ca 10 (PO 4) 6 (OH ) F е средна опција помеѓу хидроксиапатит и флуорапатит. Флуорапатит – Ca 10 (PO 4) 6 F 2 – најстабилен од сите апатити, точка на топење 1680º C. Кристалите на флуорапатит имаат хексагонална форма: оска = 0,937 nm, оска c = 0,688 nm. Густината на кристалот е 3,2 g/cm3.

Двете реакции на замена на јони на OH во кристалната решетка - со F јони - нагло ја зголемуваат отпорноста на хидроксиапатитите на растворање во кисела средина. Ова својство на хидроксифлуоро- и флуорапатитите се смета за водечки фактор во превентивното дејство на флуоридите против кариес. Цинк и калај јони имаат ист, но многу помал ефект. Напротив, во присуство на карбонат и цитратни јони, растворливоста на кристалите на апатит се зголемува:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + CO 3 2– + 2H + → Ca 10 (PO 4) 6 CO 3 + 2H 2 O

Во исто време, високите концентрации на F-јони (повеќе од 2 g/l) ги уништуваат кристалите на апатитот:

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH ) 2 + 20 F – → 10 CaF 2 +6 PO 4 3– + 2 OH – .

Се појавуваат калциум флуорид – CaF 2 – нерастворливо соединение, може да биде вклучено во составот на денталниот плак и забен камен. Покрај тоа, под овие услови, јоните на флуорид ќе ги врзат јоните на калциум на површината на забот, спречувајќи ги да навлезат во глеѓта.

Се наоѓа и составот на забниот камен окталциум флуорапатит Ca 8 (PO 4) 6 F 2, овој вид минерал се формира постепено како што старее каменот.

Фази на размена на елементи на апатитната кристална решетка

Кога се формираат во раствори, кристалите на апатит може да се променат поради размена со јони присутни во истиот раствор. Во живите системи, ова својство на апатитите ги прави многу чувствителни на јонскиот состав на крвта и меѓуклеточната течност, а тоа, пак, зависи од природата на храната и составот на потрошената вода. Самиот процес на размена на елементи од кристална решетка се одвива во неколку фази, од кои секоја има своја брзина.

Прва фазапродолжува доста брзо - во рок од неколку минути. Ова е размена преку дифузија помеѓу хидратационата обвивка на кристалот и мобилната течност во која е потопен кристалот. Размената доведува до зголемување на концентрацијата на поединечни јони во непосредна близина на кристалот. Оваа фаза вклучува многу јони, различни по големина и својства.

Во втората фазапостои размена помеѓу јоните на хидратационата обвивка и површината на кристалите. Овде, елементите се одвојуваат од површината на кристалот и се заменуваат со јони кои доаѓаат од хидратациската обвивка. Процесот вклучува главно јони на калциум, магнезиум, стронциум, натриум, фосфорна и јаглеродна киселина, флуор, хлор, а понекогаш и други јони приближно еднакви по големина. Многу јони не можат да се справат со оваа фаза. Времетраењето на сцената е неколку часа.

Во третата фазајоните продираат длабоко во кристалната решетка. Ова е најбавниот процес, кој трае со недели, месеци, понекогаш и повеќе од една година. Сцената се одвива во форма на изоморфна замена или пополнување на слободни позиции. Главните јони овде се калциум, магнезиум, фосфат, стронциум и флуор.

Секоја човечка коска е сложен орган: таа зазема одредена позиција во телото, има своја форма и структура и врши своја функција. Сите видови ткива учествуваат во формирањето на коските, но преовладува коскеното ткиво.

Општи карактеристики на човечките коски

'Рскавицата ги покрива само артикуларните површини на коската, надворешната страна на коската е покриена со надкостница, а коскената срцевина се наоѓа внатре. Коската содржи масно ткиво, крв и лимфни садови и нерви.

Коскаима високи механички квалитети, неговата сила може да се спореди со јачината на металот. Хемискиот состав на живата човечка коска содржи: 50% вода, 12,5% органски материи од протеинска природа (осеин), 21,8% неоргански материи (главно калциум фосфат) и 15,7% масти.

Видови на коски по формаподелена на:

• Тубуларна (долга - хумерна, феморална, итн.; кратки - фаланги на прстите);
• рамен (фронтален, париетален, скапула, итн.);
• сунѓерести (ребра, пршлени);
• мешани (сфеноидна, зигоматична, долна вилица).

Структурата на човечките коски

Основната структура на единицата на коскеното ткиво е остеон,што е видливо преку микроскоп при мало зголемување. Секој остеон вклучува од 5 до 20 концентрично лоцирани коскени плочи. Тие личат на цилиндри вметнати еден во друг. Секоја плоча се состои од меѓуклеточна супстанција и клетки (остеобласти, остеоцити, остеокласти). Во центарот на остеонот има канал - канал на остеон; низ него минуваат садови. Интеркалирани коскени плочи се наоѓаат помеѓу соседните остеони.

Коскеното ткиво е формирано од остеобласти, секретирајќи ја меѓуклеточната супстанција и мрморејќи се во неа, тие се претвораат во остеоцити - клетки во облик на процес, неспособни за митоза, со слабо дефинирани органели. Соодветно на тоа, формираната коска содржи главно остеоцити, а остеобластите се наоѓаат само во областите на раст и регенерација на коскеното ткиво.

Најголем број на остеобласти се наоѓаат во надкостницата - тенка, но густа плоча на сврзното ткиво која содржи многу крвни садови, нервни и лимфни завршетоци. Периостумот обезбедува раст на коските во дебелина и исхрана на коската.

Остеокластисодржат голем број на лизозоми и се способни да лачат ензими, што може да го објасни нивното растворање на коскената материја. Овие клетки учествуваат во уништувањето на коските. Во патолошки состојби во коскеното ткиво, нивниот број нагло се зголемува.

Остеокластите се исто така важни во процесот на развој на коските: во процесот на градење на конечниот облик на коската, тие ја уништуваат калцифицираната 'рскавица, па дури и новоформираната коска, „поправајќи ја“ нејзината примарна форма.

Структура на коските: компактна и сунѓереста

На исекотини и пресеци на коските, се разликуваат две нејзини структури - компактна супстанција(коскените плочи се наоѓаат густо и уредно), лоцирани површно и сунѓереста супстанција(коскените елементи се лабаво лоцирани), лежејќи во внатрешноста на коската.

Оваа коскена структура целосно е во согласност со основниот принцип на структурната механика - да се обезбеди максимална цврстина на структурата со најмала количина на материјал и голема леснотија. Ова е потврдено и со фактот дека локацијата на тубуларните системи и главните коскени греди одговара на насоката на дејство на силите на притисок, затегнување и торзија.

Структурата на коските е динамичен реактивен систем кој се менува во текот на животот на една личност. Познато е дека кај луѓето кои се занимаваат со тешка физичка работа, компактниот слој на коските достигнува релативно голем развој. Во зависност од промените во оптоварувањето на одделни делови од телото, локацијата на коскените зраци и структурата на коската како целина може да се променат.

Поврзување на човечки коски

Сите коскени врски може да се поделат во две групи:

• Континуирани врски, порано во развој во филогенеза, неподвижни или седентарен во функција;
• дисконтинуирани врски, подоцна во развој и повеќе мобилни во функција.

Постои транзиција помеѓу овие форми - од континуирано во дисконтинуирано или обратно - полу-зглоб.

Континуираното поврзување на коските се врши преку сврзното ткиво, 'рскавицата и коскеното ткиво (самите коски на черепот). Дисконтинуирана коскена врска, или зглоб, е помлада формација на коскена врска. Сите зглобови имаат општ структурен план, вклучувајќи ја артикуларната празнина, артикуларната капсула и артикуларните површини.

Артикуларна празнинасе издвојува условно, бидејќи вообичаено нема празнина помеѓу артикуларната капсула и зглобните краеви на коските, но има течност.

Бурсаги покрива артикуларните површини на коските, формирајќи херметичка капсула. Зглобната капсула се состои од два слоја, чиј надворешен слој поминува во надкостницата. Внатрешниот слој ослободува течност во заедничката празнина, која делува како лубрикант, обезбедувајќи слободно лизгање на артикуларните површини.

Видови зглобови

Зглобните површини на артикулираните коски се покриени со зглобна 'рскавица. Мазната површина на зглобната 'рскавица го промовира движењето во зглобовите. Зглобните површини се многу разновидни по форма и големина; тие обично се споредуваат со геометриски фигури. Оттука име на зглобовите врз основа на обликот: сферични (хумерални), елипсоидни (радио-карпални), цилиндрични (радио-улнарни) итн.

Бидејќи движењата на артикулираните врски се случуваат околу една, две или многу оски, зглобовите, исто така, обично се делат според бројот на оските на ротацијаво повеќеаксијални (сферични), биаксијални (елипсоидни, во облик на седло) и едноаксијални (цилиндрични, во облик на блок).

Во зависност од број на артикулирачки коскизглобовите се поделени на едноставни, во кои се поврзани две коски и сложени, во кои се артикулирани повеќе од две коски.

Скелетот на секој возрасен човек вклучува 206 различни коски, сите различни по структура и улога. На прв поглед изгледаат тврди, нефлексибилни и безживотни. Но, ова е погрешен впечаток, во нив постојано се случуваат разни метаболички процеси, уништување и регенерација. Тие, заедно со мускулите и лигаментите, формираат посебен систем наречен „мускулно-скелетно ткиво“, чија главна функција е мускулно-скелетна. Таа е формирана од неколку видови специјални клетки кои се разликуваат по структура, функционални карактеристики и значење. Коскените клетки, нивната структура и функции ќе бидат разгледани понатаму.

Структурата на коскеното ткиво

Карактеристики на ламеларното коскено ткиво

Таа е формирана од коскени плочи со дебелина од 4-15 микрони. Тие, пак, се состојат од три компоненти: остеоцити, мелена супстанција и колагенски тенки влакна. Сите коски на возрасен се формираат од ова ткиво. Колагенските влакна од првиот тип лежат паралелно едни со други и се ориентирани во одредена насока, додека кај соседните коскени плочи се насочени во спротивна насока и се сечат речиси под прав агол. Помеѓу нив се наоѓаат телата на остеоцити во празнините. Оваа структура на коскеното ткиво му обезбедува најголема сила.

Канцерозна коска

Се наоѓа и името „трабекуларна супстанција“. Ако направиме аналогија, структурата е споредлива со обичен сунѓер, изграден од коскени плочи со клетки меѓу нив. Тие се распоредени уредно, во согласност со распределениот функционален товар. Епифизите на долгите коски главно се изградени од сунѓереста материја, некои се мешани и рамни, а сите се кратки. Може да се види дека тоа се главно лесни и во исто време силни делови од човечкиот скелет, кои доживуваат оптоварувања во различни насоки. Функциите на коскеното ткиво се во директна врска со неговата структура, што во овој случај обезбедува голема површина за метаболичките процеси што се вршат на него, дава висока јачина во комбинација со мала маса.

Густа (компактна) коскена супстанција: што е тоа?

Дијафизите на тубуларните коски се состојат од компактна супстанција, покрај тоа, ги покрива нивните епифизи однадвор со тенка плоча. Се пробива со тесни канали, низ кои минуваат нервните влакна и крвните садови. Некои од нив се наоѓаат паралелно со коскената површина (централно или Хаверзија). Други се појавуваат на површината на коската (отвори за хранливи материи), преку кои артериите и нервите продираат навнатре, а вените продираат нанадвор. Централниот канал, заедно со коскените плочи што го опкружуваат, го формираат таканаречениот Хаверски систем (остеон). Ова е главната содржина на компактната супстанција и тие се сметаат за нејзина морфофункционална единица.

Остеонот е структурна единица на коскеното ткиво

Неговото второ име е Хаверзијански систем. Ова е збирка на коскени плочи кои изгледаат како цилиндри вметнати една во друга, просторот меѓу нив е исполнет со остеоцити. Во центарот се наоѓа Хаверскиот канал низ кој минуваат крвните садови кои обезбедуваат метаболизам во коскените клетки. Помеѓу соседните структурни единици има интеркаларни (интерстицијални) плочи. Всушност, тие се остатоци од остеони кои постоеле претходно и биле уништени во моментот кога коскеното ткиво претрпело реструктуирање. Исто така, постојат општи и околни плочи; тие ги формираат највнатрешниот и надворешниот слој на компактната коскена супстанција, соодветно.

Периостиум: структура и значење

Врз основа на името, можеме да утврдиме дека ја покрива надворешната страна на коските. За нив се прицврстува со помош на колагенски влакна, собрани во дебели снопови, кои продираат и се испреплетуваат со надворешниот слој на коскените плочи. Има два различни слоја:

• надворешно (се формира со густо фиброзно, неформирано сврзно ткиво, во него доминираат влакна лоцирани паралелно со површината на коската);
• внатрешниот слој е добро дефиниран кај децата и помалку забележлив кај возрасните (формиран од лабаво фиброзно сврзно ткиво, кое содржи рамни клетки во облик на вретено - неактивни остеобласти и нивните прекурсори).

Периостеумот врши неколку важни функции. Прво, трофично, односно ја обезбедува коската со исхрана, бидејќи содржи садови на површината што продираат внатре заедно со нервите преку специјални отвори за хранливи материи. Овие канали ја хранат коскената срцевина. Второ, регенеративно. Тоа се објаснува со присуството на остеогени клетки, кои, кога се стимулираат, се трансформираат во активни остеобласти кои произведуваат матрикс и предизвикуваат раст на коскеното ткиво, обезбедувајќи негова регенерација. Трето, механичка или потпорна функција. Односно, обезбедување на механичко поврзување на коската со други структури прикачени на неа (тетиви, мускули и лигаменти).

Функции на коскеното ткиво

Меѓу главните функции се следниве:

1. Мотор, поддршка (биомеханички).
2. Заштитна. Коските го штитат мозокот, крвните садови и нервите, внатрешните органи и сл.
3. Хематопоетски: хемо- и лимфопоеза се јавуваат во коскената срцевина.
4. Метаболичка функција (учество во метаболизмот).
5. Репаративно и регенеративно, кое се состои во реставрација и регенерација на коскеното ткиво.
6. Улога на формирање на морфи.
7. Коскеното ткиво е еден вид депо на минерали и фактори за раст.