Какую функцию выполняет костная ткань

Глава 14 Функции костной ткани

Глава 14. Функции костной ткани

Костнаяткань обладаетнесколькими функциями. Прежде всегоэтоопорнаяфункция, обеспечивающаяфиксацию внутренних орга­нов,а также связок и мышц (опорно-двигательныйаппарат). Засчетопорной функции кости скелет выдерживаетне только вес тела,но и большие нагрузки.

Представляя собойподвижно соеди­ненныев суставах рычаги различной длины, костиобеспечивают перемещениетела в пространстве за счет сократительнойдеятель­ностимышц. Защитнаяфункция костнойткани наиболее наглядно проявляетсяпо отношению к центральной нервнойсистеме (голов­номуи спинному мозгу) и костному мозгу,одетых сплошными костными чехлами.

Обеуказанные функции костной ткани могутбытьназваны механическимииих реализация связана с особеннос­тямистроения основных типов ткани — губчатойили трабекулярной иплотной или пластинчатой.

Так, трабекулярнаякостная ткань, благодаря своему губчатомустроению на концах длинных костей, гаситсотрясения, передаваемые через суставы,способна изгибаться ивозвращаться к начальной форме.Пластинчатая плотная кость значительноболее устойчива к изгибам и скручиванию.

Помимо опорнойи защитной, костная ткань выполняет ворганизме и дру­гиефункции: резервуарно-депонирующуюиметаболическую,уча­ствуетв защите внутренней среды от хроническогоацидоза, явля­етсяловушкой для попадающих в организмтяжелых металлов и радиоактивныхизотопов, участвует в гистогенезекроветворной тка­ни.

Кость—это непрестанно обновляемая ткань, вкоторой отдель­ныеучастки постоянно разрушаются, а на ихместе образуются новые.

В течение 10 лет у взрослого человекапрактически обнов­ляетсявся костная ткань (физиологическаярегенерация). Следова­тельно,в костной ткани непрерывно сосуществуютдва основных процесса:резорбция и формирование ткани.

Этипроцессы связаны сдеятельностью клеток костной ткани:остеобластов, остеоцитов и остеокластов.

Костнаяткань состоит из органического матриксаили остеоида,надолю которого приходится около 35% массы,и минерального компонента(65%).

Функционально – структурной единицейкомпакт­нойкости является остеон,представляющийсобой концентрически расположенныепластинки вокруг гаверсова канала, вкотором про­ходяткровеносные сосуды.

В губчатой коститрабекулы находятся в полостях,включающих костный мозг, и окруженымногочисленными кровеносными капиллярами. Органический матрикс синтезируется

545

остеобластами,обладающимивысокой синтетической деятельностьюисекретирующими коллаген и протеогликаны,фосфолипиды и щелочнуюфосфатазу, необходимые для минерализациикости.

При формировании кости остеобластыокружаются по периферии мине­рализованнымиучастками ткани и превращаются востеоциты,глав­нойфункцией которых является поддержаниеобмена веществ уже минерализованныхкостных участков.

Третий тип клеток —остео­класты—располагается по поверхности кости вособых углублени­яхили нишах резорбции, образуемых за счетдеятельности этих клеток.Остеокласты путем экзоцитоза выделяютН-ионы, растворя­ющиеминералы кости, секретируют лизосомальныеферменты (гид­ролазыи коллагеназы), разрушающие костныйматрикс.

Внадкостниценаходитсяпопуляция стволовых остеогенных кле­ток,сохраняющих способность к пролиферациина протяжении всей жизни.За счет этих клеток происходит образованиеновых слоев костнойткани снаружи (в периосте), при одновременнойрезорбции костнойткани изнутри (эндоосте).

Так растеткость в ширину, при этомкостномозговой канал расширяется, атолщина стенки трубча­тойкости практически не меняется. В процессероста костей в длинуважную роль играет хрящевая тканьэпифазарных концов, образующаязоны роста за счет способных к пролиферациихондро-цитов.

Дляроста костной ткани важное значениеимеют особенности кровообращения.Это связано с несколькими механизмами.Во-пер­вых, кровоток обеспечиваетобмен кальция и фосфора между кровью икостной тканью, необходимый дляпостоянного обновления кости.

Во-вторых,кровоток приносит в костную тканьорганические суб­стратыметаболизма и, прежде всего, глюкозу,высокое потребление которойкостной тканью обусловлено низкимсодержанием в при­текающейкрови кислорода и гликолитическим путемполучения энергии.

Глюкоза используется также для синтезагликогена, необ­ходимогодля процессов минерализации растущейкости. В-третьих, поступающаяв кость кровь имеет высокое напряжениеуглекислого газа,что является одним из факторов,способствующих костеобра-зованию.

В-четвертых, кровоток создает в растущейкостной ткани электрохимическийпотенциал, способствующий преципитациисолей иобразованию очагов кальцификации.

Повышениекровотока активизирует рост костей вдлину. В ус­ловияхмеханических нагрузок кровотоквозрастает, что стимулирует росткости.

Механические нагрузки повышаютпроцессы костеобра-зованияи благодаря пьезоэлектрическомуэффекту —генерирова­ниюпотенциалов в местах контакта кристалловминерального веще­ствакости гидроксиаппатита с органическимвеществом — коллаге­ном.Возникающиеэлектрические потенциалы способствуютдвиже­ниюионов и молекул по питающим костнуюткань каналам.

Пре­кращениемеханических нагрузок обычно ведет катрофиикостиот бездеятельности.Это связано с нарушениями кровообращения,электрохимическихпотенциалов и преобладанием процессовдеструк­циинад процессами образования костнойткани. Одной из новых

546

разновидностейэтого явления стала потеря кальциякостной тканью вусловиях невесомости при космическихполетах. Напротив, при постоянныхизбыточных нагрузках формируетсярабочая гипертрофия кости.

Регуляцияроста костей осуществляется гормонами—соматотро-пином,гормонами щитовидной и половых желез,а также сомато-мединамиили инсулиноподобными факторами роста(ИПФ), один изкоторых образуется в печени под влияниемсоматотропина (ИПФ-1),а другой — (ИПФ-2) — самими хондроцитамихрящевой зоны роста(рис.14.1).

При этом соматотропин способствуетобразованию чувствительныхк ИПФ- 1 хондроцитов из клетокпредшественников, ав дальнейшем, под влиянием ИПФ-1 происходитпролиферация хондроцитови образование гипертрофированныхклеток, уже спо­собныхк оссификации (рис. 14.2).

Рост и дифференцировкуостеоб­ластовстимулирует и гормон кальцитриол,основная функция кото­рогозаключается в регуляции процессовминерализации.

Нарядус постоянной физиологической регенерацией,костная тканьобладает способностью к сепаративнойрегенерации, т.е.вос­становлению структуры и функциипосле повреждения (перелома).

Репаративнаярегенерация реализуется теми жеэлементами костной ткани,которые обеспечивают рост и обновлениекостной структуры —хондроцитами и стволовыми остеогеннымиклетками надкостни­цы,соединительнотканными клеткамимежбалочных пространств губ­чатоговещества и сосудистых каналов остеонов,остеобластами. Остеоцитыв регенерации не участвуют. Остеокластыстимулируют регенерациюгуморальными факторами.

Раньшевсего в процесс регенерации включаютсяклетки надкост­ницы,образующие быстро растущую хрящевуюткань, что обеспе­чиваетформирование периостальной(наружной)костноймозоли, способствующейфиксации костных отломков и ихобездвиживанию.

Регенерациятакже происходит со стороны костномозговойполости, приводяк образованию эндостальной костноймозоли. Последняя играетбольшую роль при переломах эпифизарныхчастей трубчатых костей,состоящих из губчатой ткани с малымчислом ростовых клеток надкостницы.

Вподобных случаях мозоль образуется изклетокмежбалочных пространств.

Состояниепокоя в области перелома облегчаетпроцесс форми­рования костной мозолив межотломковой щели (интермедиарнаямозоль), завершающейсращение перелома. Кровеносные сосудыпрорастаютв щель перелома вместе с остеогеннойтканью, как со стороны надкостницы, таки из эндооста.

Образовавшаяся костнаямозольс помощью остеобластов постепенноперестраивается, при­обретая типичноедля костной ткани трабекулярное илиостеонное строение.

Регенерация кости не является лишьместным процессом, асопровождается общими изменениямиминерального и белкового обмена,функций эндокринных желез и другихфизиологических процессовв организме.

Минерализациякости, т.е.отложение неорганических веществ вранее образованный органический матрикс, осуществляется с учас-

547

Рис.14.1. Схема гормональной регуляции роста костей в длину. СТЛ — соматолиберин, СТС — соматостатин,ИПФ-2 — инсулиноподобный фактор роста хрящевого происхождения, (+) — активация, (-) — ингибирование;штриховая стрелка — реализация инсулиноподобных эффектов.

тиемколлагена как каркаса. При этом минеральныекристаллы включаютсявнутрь коллагеновых фибрилл и скрепляютсяс ними с помощьюпротеогликанов.

Основным минеральнымсоединением фосфатакальция в кости является гидрокеиаппатит,образующий микрокристаллы с огромнойсуммарной поверхностью — до 100 га.

Сильноеэлектростатическое поле кристаллаудерживает вокруг него гидратную оболочку, играющую основную роль в обмене ионами

548

Рис.14.2. Прямой иопосредованный эффекты соматотропина (СТГ).

ИПФ-1 — инсупиноподобный фактор роста.

междукристаллами и внеклеточной жидкостью.В микрокристаллы кромекальция и фосфора включаются и другиеионы — карбонат, нитрат, натрий, калий, магний, фтор, свинец, стронций и т.п.

Процессминерализации кости состоит в образованииостеоблас­тамиили хондробластами мембранных везикул,отпочковывающихся вовнеклеточное пространство. В везикулахсодержится много фос-фолипидови щелочная фосфатаза.

Везикулы захватываюти накап­ливают кальций и фосфор, послечего первично образуется фосфат кальция,преобразуемый затем в гидроксиаппатитс участием щелоч­нойфосфатазы.

Благодаря наличию в везикулахфосфолипидов, начинаетсянепрерывный рост кристаллов оксиаппатита,продолжа­ющийсяи после разрыва пузырька. Щелочнаяфосфатаза взаимо-

549

действуетс коллагеном, структура которогоспособствует упорядочи­ваниюпролиферации кристаллов.

Процессыминерализации и деминерализации костиобеспечивают гомеостазискальция и фосфора в организме ирегулируются тремя кальцийрегулирующимигормонами — паратирином, кальцитониномикальцитриолом (см.главу 5).

в костной ткани больших количествкальция и фос­фора,а также непрерывность сопряженныхпроцессов образования и разрушенияткани позволяют говорить о том, чтокостная ткань выполняет резсрвуарно-депонирующуюфункцию по отношению к этимионам. Действительно, 99% из почти 2 кгсодержащегося в организмекальция и 87% всего фосфора находится вкостной ткани иможет быть легко мобилизовано из нее вкровь.

Таким образом, содержание кальцияв крови, а следовательно его уникальнаяфи­зиологическаяроль в регуляции жизнедеятельностимногочисленных клеток,зависят от особенностей постояннопроисходящего обмена кальциямежду кровью и костной тканью. Кальцийи фосфор яв­ляютсядля организма настолько необходимымиэлементами, что резервуарно-депонирующуюфункцию можно даже считать основнойфункциейкостной ткани.

Резервуарно-депонирующуюфункцию костьвыполняет не только в отношениикальция и фосфора, но и для других макро-и микро­элементов.Так, в костной ткани содержится 50% всегомагния и 46%всего натрия организма.

Все элементы,избирательно накапли­вающиесяв костной ткани, можно разделить на двегруппы — 1) участвующиев ионном обмене, равномерно распределенныев ми­неральнойфазе кости (Са, Sr,Ba,Ra,P,F,Nb,Mg,Na)и 2) поступающиепутем коллоидной адсорбции, скапливающиесяв эн-доосте,периосте и плохо проникающие в минеральноевещество (Y,La, Zr, Th, Ac.

Способностькостной ткани при образованиимикрокристаллов минеральноговещества заменять в кристаллическойрешетке окси-аппатитаионы кальция на другие, так называемыеостеотропныемикроэлементы,лежитв основе функции кости как ловушкидляпопадающихв организм ионов.

Это проявляется нетолько в отно­шениисвинца, обычно конкурирующего с кальциемв биологических субстратах,но и радиоактивных элементов, преждевсего стронция-90.Связывание и концентрирование стронцияв костной ткани является,с одной стороны, защитным процессом,так как изотоп элиминируетсяиз внутренней среды.

Но с другой стороны,накоп­лениев костной ткани радиоактивного элементаведет к прицель­номуоблучению костного мозга, наиболеечувствительной ткани к действиюионизирующей радиации.

Посколькуобразующиеся при построенииучастка костной ткани минеральныекристаллы сохраня­ются до моментаразрушения этого участка при обновлениикости, постолькурадиоактивные элементы, включенные вминеральное ве­ществокостной ткани, сохраняются в нем оченьдолгое время.

Костнаяткань играет определенную роль и вподдержании кис­лотно-основного состояния внутренней среды. Являясь мощным

550

резервуаромкатионов, костная ткань способнасвязывать слабые кислотыпри длительных сдвигах рН в кислуюсторону и снижении буферныхоснований внутренней среды, основнуюроль при этом играютионы натрия костной ткани. Паратирин,приводящий к деминерализациикостной ткани, одновременно мобилизуети нат­рий, пополняющий резерв буферных основанийкрови.

Чрезвычайноважную роль играет костная ткань вобеспечении кроветворения.

Являясьосновной частью микроокружениягемопо-этическойткани костного мозга, костная тканьобразует стромаль-ныйплацдарм, на котором осуществляетсядифференцировка крове­творныхклеток (глава 6).

Помимо биофизическоговзаимодействия костнойи кроветворной ткани, связи между нимиосуществляются спомощью местных гуморальных факторов,стимулирующих как костеобразованне,так и гемопоэз.

Источник: https://studfile.net/preview/4674508/

Какую функцию выполняет костная ткань в организме человека

Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Клеточный состав этих двух видов тканей одинаков. Есть остеобласты – клетки образующие костную ткань.

Они крупные, округлой или кубической формы, с хорошо развитым белоксинтезирующим аппаратом, вырабатывающим коллагеновые волокна. Этих клеток много в растущем организме и при регенерации костей. Остеобласты превращаются в остеоциты.

У них мелкое овальное тело и длинные тонкие отростки, которые располагаются в костных канальцах, анастомозируют между собой. Эти клетки не делятся, не вырабатывают межклеточное вещество.

Они формируют костный скелет тела человека. Для костной ткани характерна очень высокая степень минерализации (70%), в основном за счет фосфата кальция. Межклеточное вещество представлено преимущественно коллагеновыми волокнами, основного склеивающего вещества очень мало. Из органических веществ в основном преобладают коллагеновые белки.

Различают следующие виды костной ткани:

— грубо-волокнистую или ретикулярно-фиброзную ткань. Эта ткань имеется в эмбриогенезе. У взрослых из нее построены швы плоских костей черепа;

— пластинчатую костную ткань.

Клеточный состав этих двух видов тканей одинаков. Есть остеобласты – клетки образующие костную ткань. Они крупные, округлой или кубической формы, с хорошо развитым белоксинтезирующим аппаратом, вырабатывающим коллагеновые волокна.

Этих клеток много в растущем организме и при регенерации костей. Остеобласты превращаются в остеоциты.

У них мелкое овальное тело и длинные тонкие отростки, которые располагаются в костных канальцах, анастомозируют между собой. Эти клетки не делятся, не вырабатывают межклеточное вещество.

Остеокласты – очень крупные клетки. Они происходят из моноцитов крови, являются макрофагами костной ткани, многоядерные, в них хорошо развит лизосомальный аппарат и на одной из поверхностей имеются микроворсинки. Из клетки в зону микроворсинок выделяются гидролитические ферменты, которые расщепляют белковую матрицу кости, в результате чего высвобождается и вымывается из костей кальций.

Межклеточное вещество содержит коллагеновые (оссеиновые) волокна. Эти волокна широкие, лентовидной формы и в пластинчатой костной ткани располагаются паралелльно и прочно склеены между собой основным веществом. Именно эти волокна образуют костные пластинки.

В соседних костных пластинках коллагеновые волокна идут под разными углами, за счет этого достигается высокая прочность костной ткани. Между костными пластинками находятся тела остеоцитов, отростки которых пронизывают костные пластинки. В грубоволокнистой костной ткани костные волокна идут беспорядочно, переплетаются друг с другом и образуют пучки. Между волокнами залегают остеоциты.

Кости взрослого человека построены из пластинчатой костной ткани, причем она формирует компактное вещество кости, содержащее остеоны и губчатое вещество кости (в нем остеоны отсутствуют).

Эпифизы трубчатых костей построены из губчатой костной ткани, а диафизы – из компактного костного вещества.

Костная ткань обладает несколькими функциями. Прежде всего это опорная функция, обеспечивающая фиксацию внутренних органов, а также связок и мышц (опорно-двигательный аппарат). За счет опорной функции кости скелет выдерживает не только вес тела, но и большие нагрузки.

Представляя собой подвижно соединенные в суставах рычаги различной длины, кости обеспечивают перемещение тела в пространстве за счет сократительной деятельности мышц. Защитная функция костной ткани наиболее наглядно проявляется по отношению к центральной нервной системе (головному и спинному мозгу) и костному мозгу, одетых сплошными костными чехлами.

Обе указанные функции костной ткани могут быть названы механическими и их реализация связана с особенностями строения основных типов ткани — губчатой или трабекулярной и плотной или пластинчатой.

Так, трабекулярная костная ткань, благодаря своему губчатому строению на концах длинных костей, гасит сотрясения, передаваемые через суставы, способна изгибаться и возвращаться к начальной форме. Пластинчатая плотная кость значительно более устойчива к изгибам и скручиванию.

Помимо опорной и защитной, костная ткань выполняет в организме и другие функции: резервуарно-депонирующую и метаболическую, участвует в защите внутренней среды от хронического ацидоза, является ловушкой для попадающих в организм тяжелых металлов и радиоактивных изотопов, участвует в гистогенезе кроветворной ткани.

Кость — это непрестанно обновляемая ткань, в которой отдельные участки постоянно разрушаются, а на их месте образуются новые.

В течение 10 лет у взрослого человека практически обновляется вся костная ткань (физиологическая регенерация). Следовательно, в костной ткани непрерывно сосуществуют два основных процесса: резорбция и формирование ткани.

Эти процессы связаны с деятельностью клеток костной ткани: остеобластов, остеоцитов и остеокластов.

Костная ткань состоит из органического матрикса или остеоида, на долю которого приходится около 35% массы, и минерального компонента (65%).

Функционально — структурной единицей компактной кости является остеон, представляющий собой концентрически расположенные пластинки вокруг гаверсова канала, в котором проходят кровеносные сосуды.

В губчатой кости трабекулы находятся в полостях, включающих костный мозг, и окружены многочисленными кровеносными капиллярами.

Органический матрикс синтезируется остеобластами, обладающими высокой синтетической деятельностью и секретирующими коллаген и протеогликаны, фосфолипиды и щелочную фосфатазу, необходимые для минерализации кости.

При формировании кости остеобласты окружаются по периферии минерализованными участками ткани и превращаются в остеоциты, главной функцией которых является поддержание обмена веществ уже минерализованных костных участков. Третий тип клеток — остеокласты — располагается по поверхности кости в особых углублениях или нишах резорбции, образуемых за счет деятельности этих клеток. Остеокласты путем экзоцитоза выделяют Н-ионы, растворяющие минералы кости, секретируют лизосомальные ферменты (гидролазы и коллагеназы), разрушающие костный матрикс.

biofile.ru

Ссылки по теме:

Антибиотик для зубной костной ткани .   Можно ли восстановить костную ткань десны .   Рассасывание костной ткани зуба причины .   Деструкция костной ткани нижней челюсти .   Почему рассосалась костная ткань зуба .  

Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Источник: https://zdorovie-ok.ru/kakuyu-funkciyu-vypolnyaet-kostnaya-tkan-v-organizme-cheloveka/