КОСТНА ТЪКАН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ОБРАЗУВАНЕ И РАСТЕЖ - БИОЛОГИЯ - 2025

В тъкан кост е този, който се състои кости. Костите, заедно с емайла и дентина, са най-твърдите вещества в организма на животните. Костите съставляват структурите, които защитават жизненоважните органи: мозъкът е защитен от черепа, гръбначният мозък от гръбначния стълб, а сърцето и белите дробове са защитени от ребрата.

Костите също служат като "лостове" за мускулите, които са вмъкнати в тях, умножавайки силата, която тези мускули генерират по време на изпълнение на движенията. Твърдостта, осигурена от костта, позволява движението и поддържането на товари срещу гравитацията.

Клетките на костната тъкан (Източник: OpenStax College чрез Wikimedia Commons)

Костта е динамична жива тъкан, която постоянно се променя и тези промени се стимулират от натиска и стреса, на които е подложена тази тъкан. Например, натискът стимулира резорбцията (разрушаването), а стресът може да стимулира образуването на нова кост.

Костите са основното находище на калций и фосфор в организма: почти 99% от общия калций в човешкото тяло се съхранява в костната тъкан. Общата костна маса варира през целия живот на животното. По време на фазата на растеж образуването на кост преодолява резорбцията (разрушаването) и скелетът расте и се развива.

Първоначално той увеличава дължината си, а след това и дебелината си, достигайки своя максимум между 20 и 30 години при хората. При възрастни (до около 50 години) има баланс между образуването на кост и резорбцията.

Този баланс се дава чрез процес на заместване, известен като "костно ремоделиране" и който засяга годишно от 10% до 12% от общата костна маса. Впоследствие започва дегенеративен процес, при който резорбцията надхвърля образуването и костната маса бавно намалява.

Характеристики и структура

Костта има централна кухина, наречена медуларна кухина, в която се намира костният мозък, хематопоетична тъкан, тоест тъкан, която образува кръвни клетки. Тези структури са покрити от периоста, с изключение на зоните, съответстващи на синовиалните стави.

Периостът има външен слой от плътна влакнеста съединителна тъкан и вътрешен слой с остеогенни клетки, които са клетки, образуващи кост или остеопрогенитарни клетки.

Централната част на костта е облицована от монослой от клетки от тънка, специализирана съединителна тъкан, наречена ендостеум. В ендостеума има остеопрогениторни клетки и остеобласти. Така тапицираната кост има своите клетки, интегрирани в калцифицирана извънклетъчна матрица.

Клетките на остеопрогенитора се диференцират в остеобласти и са отговорни за секрецията на костния матрикс. Когато са заобиколени от матрица, тези клетки се инактивират и се наричат ​​остеоцити.

Пространствата, които остеоцитите заемат в матрицата, се наричат ​​пропуски.

90% от органичната матрица е съставена от колагенни влакна от тип I, структурен протеин също присъства в сухожилията и кожата, а останалата част е хомогенно желатиново вещество, наречено основно вещество.

Компактна кост и отменена кост

Колагеновите влакна на матрицата са подредени в големи снопове и в компактна кост тези влакна образуват концентрични слоеве около каналите, през които протичат кръвоносните съдове и нервните влакна (хаверсиански канали). Тези слоеве образуват цилиндри, известни като "остеони".

Всеки остеон е ограничен от циментираща линия, образувана от калцифицирано основно вещество с малко колагенови влакна и се подхранва от съдовете, които се намират в хаверските канали.

Плаки или спикули с голяма площ се образуват в анулозна кост и клетки се подхранват чрез дифузия на извънклетъчната течност от костта в трабекулите.

Неорганичните компоненти на матрицата съставляват около 65% от сухото тегло на костите и се състоят главно от калций и фосфор, в допълнение към някои елементи като натрий, калий, магнезий, цитрат и бикарбонат.

Установено е, че калций и фосфор образуват кристали на хидроксиапатит. Калциевият фосфат се намира и в аморфна форма.

Кристалите на хидроксиапатит са подредени по подредба по протежение на колагеновите влакна тип I, които се припокриват концентрично, което също прави кристалите да се припокриват като тухли на стена.

Образуване и растеж на костите

Костите на черепа се образуват чрез процес, известен като "интрамембранозна окостеност". Вместо това дългите кости първо се оформят в хрущял и след това се трансформират в кост чрез осификация, която започва от вала на костта и се нарича „ендохондрална костна маса“.

Повечето плоски кости се развиват и растат чрез интрамембранозно образуване и осификация на костите. Този процес протича в силно васкуларизирана мезенхимна тъкан, в която мезенхимните клетки се диференцират в остеобласти, които започват да произвеждат костна матрица.

Така се образува мрежа от спикули и трабекули, чиито повърхности са населени от остеобласти. Тези региони на начална остеогенеза се наричат ​​първичен център на осификация. Така се образува първичната кост с произволно ориентирани колагенови влакна.

След това се извършва калцификация и остеобластите, хванати в матрицата, стават остеоцити, чиито процеси пораждат каналикули. Тъй като трабекуларните мрежи се оформят като гъба, съдовата съединителна тъкан поражда костния мозък.

Добавянето на периферни трабекули увеличава размера на костта. В тилната кост (черепна кост в задната област) има няколко центрове за осификация, които се сливат, образувайки една-единствена кост.

При новородените фонтанелите между челните и париеталните кости са области на осификация, които все още не са се слели.

Компактно образуване на кост

Регионите на мезенхималната тъкан, които остават нециклирани във вътрешната и външната част, ще образуват периоста и ендостеума. Зоните на анулевата кост в близост до периоста и дюра ще станат компактни кости и ще образуват вътрешната и външната маса на плоската кост.

По време на растежа, при дългите кости, специализираните области в епифизите се отделят от вала чрез силно активна плоча на хрущяла, наречена епифизна плоча.

Дължината на костта се увеличава, тъй като тази плоча отлага нова кост във всеки край на вала. Размерът на епифизната плоча е пропорционален на скоростта на растеж и се влияе от различни хормони.

регулиране

Сред хормоните, които модулират тази плака, е хормонът на растежа (GH), който се отделя от предната хипофиза и се регулира от хормон-освобождаващ растежен хормон (GRH), произведен от хипоталамуса, и от соматомедин, който е фактор на тип I инсулиноподобен растеж (IGF-I), произведен от черния дроб.

Докато скоростта на митотичната активност в зоната на пролиферация е подобна на скоростта на костна резорбция в зоната, размерът на епифизарната плоча остава постоянен и костта продължава да расте.

След 20-годишна възраст митотичната активност намалява и зоната на осификация достига до хрущялната зона, присъединявайки се към медуларните кухини на диафизата и епифизите.

Надлъжният растеж на костите завършва, когато се случи затваряне на епифизата, тоест когато диафизата се присъедини към епифизата. Затварянето на епифиза следва последователна последователност, завършваща с последното затваряне след пубертета.

Ръстът в ширина на дългата кост се произвежда чрез апопозиционен растеж, който е продукт на диференциацията на остеопрогениторните клетки от вътрешния слой на периоста в остеобласти, които секретират костната матрица към субпериосталните области на диафизата.

Ремоделиране на костите

През целия живот на човека костта е в постоянна промяна чрез процесите на образуване и резорбция, тоест разрушаване на стара кост и образуване на нова кост.

При кърмачетата калцият претърпява 100% годишен оборот, докато при възрастни той е едва 18% годишно. Тези процеси на резорбция и образуване или заместване се наричат ​​костни ремоделиране.

Ремоделирането започва с действието на остеокластите, които разрушават костта и оставят пукнатини, които след това се нахлуват от остеобластите. Тези остеобласти секретират матрицата, която по-късно ще осифицира и ще породи нова кост. Този цикъл изисква средно повече от 100 дни.

Във всеки даден момент около 5% от цялата скелетна костна маса е в процес на ремоделиране. Това предполага участието на около два милиона ремоделиращи единици.

Разлики в ремоделирането на компактна и анулираща кост

Годишната степен на ремоделиране на компактната кост е 4%, а тази на отменената кост е 20%.

Разликата между степента на ремоделиране на двата вида кост най-вероятно се дължи на факта, че отменената кост е в контакт с костния мозък и се влияе пряко от клетките с паракринна активност в костния мозък.

Остеопрогениторните клетки на компактните кости, от друга страна, се намират в хаверсианските канали и във вътрешните слоеве на периоста, далеч от клетките на костния мозък и зависят, за започване на ремоделиране, от хормоните, които пристигат по кръв.

Много от хормоналните и протеиновите фактори участват в активността на остеобластите и остеокластите в костното ремоделиране, но функцията на всеки от тях не е ясно изяснена.

Костни клетки

-Видове костни клетки и техните характеристики

Костните клетки са остеопрогениторни клетки, остеобласти, остеоцити и остеокласти. Всяка от тези клетки има специфични функции в костната физиология и има добре диференцирани хистологични характеристики.

Остеобластите, остеоцитите и остеокластите образуват заедно костната форма.

Остеопрогенитори или остеогенни клетки

Тези клетки се намират във вътрешния слой на периоста и в ендостеума. Те произлизат от ембрионалния мезенхим и могат да доведат до диференциране на остеобласти. При определени условия на стрес те също могат да се диференцират в хондрогенни клетки.

Те са вретеновидни клетки с овално ядро, оскъдна цитоплазма, малко грапав ендоплазмен ретикулум (RER) и слабо развит апарат на Голджи. Те имат изобилни рибозоми и са много активни в периода на растежа на костите.

Остеобласти

Остеокластите са клетки, получени от остеогенни клетки. Те са отговорни за синтеза на органичната матрица на костите, тоест колаген, протеогликани и гликопротеини. Те са подредени в припокриващи се слоеве по повърхността на костта.

Ядрото му е от противоположната страна на отделителната част, богата на везикули. Те имат изобилен RER и добре развит апарат на Голджи. Те имат къси проекции или разширения, които осъществяват контакт с други съседни остеобласти. Други дълги процеси ги свързват с остеоцитите.

Тъй като остеобластите секретират матрица, тя ги заобикаля и когато остеобластите са напълно включени в матрицата, тоест са заобиколени от нея, те се инактивират и стават остеоцити.

Въпреки факта, че по-голямата част от костната матрица е калцирана, около всеки остеобласт и дори всеки остеоцит остава тънък слой некалцифицирана костна матрица, която се нарича остеоид, който отделя тези клетки от калцираната матрица.

В клетъчната мембрана на остеобластите има различни видове рецептори. От тези рецептори най-важен е рецепторът за паратиреоиден хормон (PTH), който стимулира секрецията на остеокласт-стимулиращ фактор, който насърчава костната резорбция.

Остеобластите могат също да секретират ензими, способни да премахват остеоида и по този начин да доведат остеокластите в контакт с калцираната костна повърхност, за да инициират резорбция.

остеоцитите

Това са клетки, получени от неактивни остеобласти и се наричат ​​зрели костни клетки. Те се помещават в гореспоменатите лагуни на калцираната костна матрица. На всеки кубичен милиметър кост има между 20 000 и 30 000 остеоцити.

От лагуните остеоцитите излъчват цитоплазмени процеси, които ги съединяват заедно, образувайки интерстициални кръстовища, през които йони и малки молекули могат да се обменят между клетките.

Остеоцитите са сплескани клетки, с плоски ядра и малко цитоплазмени органели. Те са способни да секретират вещества под механични стимули, които причиняват напрежение в костта (механо трансдукция).

Пространството, което заобикаля остеоцитите в лакуните, се нарича периостеоцитно пространство и се запълва с извънклетъчна течност в некалцираната матрица. Площта на периосталните стени се изчислява на около 5000 м2 и в нея се съхранява обем от около 1,3 литра извънклетъчна течност.

Тази течност е изложена на около 20 g заменяем калций, който може да се абсорбира в кръвта от стените на тези пространства, което допринася за поддържането на нивата на калций в кръвта.

Остеокластитите

Тези клетки са получени от същите прогениторни клетки като тъканни макрофаги и циркулиращи моноцити; Те се намират в костния мозък и са потомствените клетки на гранулоцитите и макрофагите (GM-CFU).

Митозата на тези прогениторни клетки се стимулира от стимулиращи макрофагите колонии фактори и в присъствието на кост, тези прародители се сливат, за да образуват многоядрени клетки.

Остеокластът е голяма, многоядрена, подвижна клетка. Той е с диаметър около 150 μm и може да има до 50 ядра. Той има базална област, където се срещат ядрата и органелите, границата на четката в контакт с калцираната кост, чисти области, периферни до границата на четката, и везикуларна област.

Основната функция на тези клетки е тази на костната резорбция. След като работят, те претърпяват апоптоза (програмирана клетъчна смърт) и умират. За да започне процесът на костна резорбция, остеокластът се прикрепя към костта чрез протеини, наречени интегрини.

На следващо място, протонните помпи, които са Н + зависими ATPases, се преместват от ендозомите в мембраната на четката и подкисляват средата, докато рН спадне до приблизително 4.

Хидроксиапатитът се разтваря при такова pH и колагеновите влакна се разграждат от киселинни протеази, които също се секретират от тези клетки. Крайните продукти на храносмилането на хидроксиапатит и колаген се ендоцитират в рамките на остеокласта и след това се освобождават в интерстициалната течност, за да бъдат елиминирани впоследствие с урината.

Видове костна тъкан (видове кост)

Както може да е отбелязано в текста, има два вида костна тъкан, а именно: компактна или кортикална кост и трабекуларна или отменена кост.

Първият представлява 80% от общата костна маса и се намира в диафизите на дългите кости, които са тръбните части, разположени между двата края (епифизи) на тези кости.

Вторият вид кост е типичен за костите на аксиалния скелет, като например прешлените, костите на черепа и таза и ребрата. Намира се и в центъра на дългите кости. Той представлява 20% от общата костна маса и е от жизненоважно значение за регулирането на калциевия метаболизъм.

Препратки

1. Berne, R., & Levy, M. (1990). Физиология. Mosby; Международно издание Ed.
2. Di Fiore, M. (1976). Атлас на нормалната хистология (2-ро изд.). Буенос Айрес, Аржентина: Редакция El Ateneo.
3. Дудек, RW (1950). Хистология с висока доходност (2-ро изд.). Филаделфия, Пенсилвания: Lippincott Williams & Wilkins.
4. Fox, SI (2006). Човешка физиология (9-то изд.). Ню Йорк, САЩ: McGraw-Hill Press.
5. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Текстов атлас на хистологията (2-ро изд.). Мексико DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
6. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Учебник по медицинска физиология (11 изд.). Elsevier Inc.
7. Johnson, K. (1991). Хистология и клетъчна биология (второ издание). Балтимор, Мериленд: Националната медицинска поредица за независимо изследване.
8. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Хистология. Текст и атлас с корелирана клетъчна и молекулярна биология (5-то изд.). Lippincott Williams & Wilkins.