Строение, развитие и значение костной ткани

 

 

Министерство сельского  хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО «Чувашская сельскохозяйственная академия»

 

 

Кафедра морфологии, физиологии и зоогигиены

 

 

 

 

Реферат

 

на тему:

 

 

Строение, развитие и значение костной ткани

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка 1 курса ФВМ

Макарова Н. Ю.

Проверил: доцент

Ефимова Инна Олеговна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чебоксары 2012

 

 

Содержание:

 

 

Введение

 

Раздел I: Опорно-трофические ткани

 

Раздел II: Костная ткань

 

Раздел III: 1.1 Развитие костной ткани

 

1.2 Строение костной  ткани

 

1.3 Значение костной  ткани

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Тканями – tela – называются системы гистологических элементов, которые возникли в процессе развития организма и характеризуется общими для каждой из них типом обмена веществ, функцией и строением, то есть общими морфо-физиологическими свойствами. Первичные эктодерма и энтодерма хотя и внешне и сходны на ранних стадиях, но имеют уже разные типы обмена веществ, которые в дальнейшем все более и более дифференцируются. В соответствии с этим становятся более заметными и их различия, как в функциональных свойствах, так и в строении живого вещества.

Ткани, граничащие с внешней средой, называются эпителиальными, а лежащие внутри между эпителиальными – опорно-трофическими.

В результате усовершенствования движения, как реакции на воспринимаемые раздражения, в процессе эволюции возникли мышечная и нервная ткани. Нервная ткань теснейшим образом связана с функцией движения и вместе с тем объединяет все части тела в единое целое.

Ткани, так же как и клетки, могут  существовать только в организме как часть целого.

Раздел I

Опорно-трофические ткани.

Опорно-трофические  ткани в отличие от эпителиальных, помимо особенностей своих клеток, характеризуются наличием большого количества неклеточной формы живого вещества в виде основного межклеточного вещества жидкой, студневидной или более плотной консистенции и различных волокнистых структур. В зависимости от преобладания трофической или опорной функции клетки этой ткани могут быть или чрезвычайно разнообразными по функции и строению, или, наоборот, очень однообразными, в особенности при преобладании опорной функции (хрящевая, костная, плотная фиброзная ткани).

К опорно-трофическим  тканям относятся мезенхима и  ее производные, кровь, соединительная, хрящевая и костная ткани. Функция  опорно-трофических тканей довольно многогранна: трофическая (т.е. участие в обмене веществ), опорная и защитная. Одни виды этих тканей богаты сосудами и нервными элементами (рыхлая соединительная ткань), другие, напротив, не имеют их (кровь).

Мезенхима по происхождению и строению – наиболее примитивная ткань. У эмбрионов она заполняет все промежутки между зародышевыми листками и сформировавшимися из них органами. У взрослых животных мезенхима в следствие ее дифференциации отсутствует. Клетки мезенхимы многоотростчатые: отростками они соединяются друг с другом в синцитий, а в щелях между клетками находится студневидное основное вещество. Функция ткани – трофическая и опорная.

В состав костной  ткани входят клетки и основное вещество. Костные клетки плоские, многоотростчатые. В основном веществе содержится небольшое количество аморфного вещества, коллагенные волокна  и минеральные соли (в основном соли кальция), которые пропитывают и аморфное вещество и волокна. На ранних стадиях развития костей у зародышей и новорожденных волокна идут в разных направлениях; такая костная ткань называется грубоволокнистой. С течением времени у животного под влиянием сил тяжести и других сил, грубоволокнистая костная ткань заменяется пластинчатой костью.

Для пластинчатой кости характерны пластинки, в которых коллагенные волокна распределяются закономерно: в одной пластинке они идут в одном направлении, а в соседней – в противоположном (перпендикулярном). Костные клетки располагаются между пластинками.

Раздел II

Костная ткань

Костная ткань (textus osseus) в организме животного представлена достаточно широко. Она выполняет ряд важных функций: механическую, опорную, участвуя в образовании систем и органов движения; является депо минеральных солей; создаст условия для кроветворения (внутри костной ткани располагается красный костный мозг). Состоит костная ткань, как и другие виды соединительных тканей, из клеток и межклеточного вещества. Последнее образовано оссеиновыми (коллагсновыми) волокнами  и основным аморфным веществом, представленным оссеомукоидом (сложным белково-углеводным соединением). Твердость костной ткани зависит от того, что межклеточное вещество костной ткани сильно минерализовано. Соли кальция, магния, фтора откладываются в ней в виде кристаллов гидрооксиаппатита.

К клеткам костной ткани относятся  остеобласты (osteoblastocyti) — базофильно окрашенные клетки, принимающие участие в образовании костной ткани, остеокласты (osteoclastocyti) — многоядерные клетки - симпласты, участвующие в резорбции (разрушении) кости, и остеоциты(osteocyti) — основные костные клетки, имеющие отростчатую форму. Последние, вместе с межклеточным веществом, и образуют основную массу костной ткани.

Различают два вида костной  ткани — грубоволокнистую (textus osseus reticulofibrosus) и пластинчатую (textus osseus lamellaris). В грубоволокнистой костной ткани не выявляется какой-либо специальной ориентировки в расположении как остеоцитов, так и оссеиновых волокон межклеточного вещества. Оссеиновые волокна в ней образуют грубые пучки. Этот вид костной ткани у человека встречается в эмбриональном периоде, у взрослых она имеется только в местах прикрепления сухожилий к костям и в заросших черепных швах. Пластинчатая (тонковолокнистая) костная ткань широко распространена у человека. Ее структурной единицей является костная пластинка, в которой параллельно расположенные коллагеновые волокна, спаяны минерализованным основным веществом. внутри костных пластинок, или между ними, располагаются остециты, пластинчатая костная ткань образует два вида костного вещества — компактное и губчатое. В губчатом веществе костные пластинки образуют перекладины, анастомозируюшие между собой. Это вещество широко представлено в эпифизах длинных трубчатых костей. В компактном веществе костные пластинки лежат компактно, образуя три слоя — наружный сдой общих или генеральных пластинок; средний остеонный слой и внутренний слой общих иди генеральных пластинок. Остеонный слой представлен остеонамн и системами вставочных пластинок (старые осеонные системы). Остеоны - это структурно-функциональные единицы компактного вещества трубчатой кости, придающие ей особую прочность В центре остеона, в его канале проходят кровеносные сосуды. Вокруг их концентрически располагаются костные пластинки. В соседних пластинках коллагеновые волокна имеют смещенное неодинаковое направленне, что обеспечивает прочность остеонов. Расположены остеоны по длинной оси трубчатой кости. Каналы остеонов анастомозируют друг с другом, образуя так называемые прободающие питательные каналы. Они не имеют собственных костных пластинок.

С поверхности кость  как орган покрыта надкостницей (периостом), образованной преимущественно плотной волокнистой соелинительной тканью, в которой различают 2 слоя:

наружный — волокнистый и внутренний — остеогенный с остеобластами. Из него в кость проходят сосуды и нервы. Из надкостницы внутрь кости идут толстые пучки прободающих коллагеновых волокон, связывающих кость с надкостницей. Надкостница участвует с помощью сосудов и нервов в трофике, участвует в росте и регенерации (остеобласты) кости. Со стороны костно-мозгового канала кость выстлана тонкой, но прочной соединительнотканной пластинкой — эндостом.

Раздел III

Развитие костной ткани

Костная ткань развивается  из мезенхимы двумя способами: прямым остеогенезом — непосредственно из мезенхимы и непрямым остеогенезом — на месте гиалинового хряща. Во втором случае сначала из мезенхимы образуется гиалиновый хрящ, а потом на месте этого гиалинового хряща уже развивается костная ткань.

Прямой остеогенез, т. е. непосредственное развитие из мезенхимы претерпевает грубоволокнистая костная ткань покровных костей черепа на 1 месяце эмбриональной жизни человека. Этот процесс включает: а) перепончатую стадию, характеризующуюся размножением мезенхимных клеток на месте закладки будущей кости; б) остеоидную стадию, в которой мезенхимные клетки превращаются в остеобласты; последние вырабатывают межклеточное вещество; часть клеток оказывается замурованной в межклеточном веществе и они превращаются в остеоциты; новообразованная (костноподобная) ткань ещё мягкая, в ней много гликозаминогликанов, но нет солей; в) в стадию оссификации, когда и образуется грубоволокнистая костная ткань и надкостница; г) стадию замены грубоволокнистой костной ткани на пластинчатую: из надкостницы в кость врастают кровеносные сосуды и вокруг них образуются остеоны; несколько позднее со стороны надкостницы происходит образование слоя наружных общих костных пластинок.

Непрямой остеогенез. Развитие ткани на месте гиалинового хряща. Хрящевой остеогенез начинается на втором месяце эмбрионального развития в местах закладки будущих трубчатых костей и может быть представлен в виде следующих стадий:

1. Развитие из мезенхимы хрящевой модели в виде гиалинового хряща, покрытого надхрящницей.

2. Перихондральное окостенение  — образование в диафизах между надхрящницей и гиалиновым хрящом перихондральной костной манжетки. При этом грубоволокнистая костная ткань манжетки образуется по типу прямого развития из мезенхимы. Превращение надхрящницы в надкостницу.

3. Дистрофия, дегенерация и обызвествление гиалинового хряща в центре диафиза будущей трубчатой кости.

4. Образование точек окостенения  в центре диафиза. Оно сочетается  с врастанием из надкостницы  кровеносных сосудов, сопровождаемых малодифференцированными клетками мезенхимной природы. Далее происходит энхондральное окостенение в центре диафиза — образование пластинчатой костной ткани, содержащей остатки обызвествленного гиалинового хряща; распространение процесса энхондрального окостенения по направлению к эпифизам и формирование костномозгового канала.

5. Периостальное окостенение — замена грубоволокнистой перихондральной костной манжетки на пластинчатую костную ткань. Оно сопровождается врастанием кровеносных сосудов из надкостницы, образованием вокруг них остеонов и оппозиционным накладыванием со стороны надкостницы слоя наружных генеральных пластинок. Далее идет смыкание периостальной кости с энхондральной и распространение процесса окостенения к эпифизам.

6. Энхондральное окостенение в  эпифизах. Оно заключается в появлении  точек окостенения в эпифизах. Происходит врастание в дистрофически измененный гиалиновый хрящ эпифизов кровеносных сосудови образование губчатого вещества пластинчатой костной ткани.

7. Формирование эпифизарных пластинок  роста. При этом между эпифизами  и диафизом сохраняется две зоны гиалинового хряща, где хондроцнты продолжают делиться, благодаря чему кость растет в длину. Одновременно в хрящевых эпифизарных пластинках постепенно усиливается резорбция хряща и замещение энхондральной губчатой костной тканью.

8. Смыкание энхондрального  окостенения в эпифизах с окостенением  в диафизе. Оссификация эпифизарных  пластинок роста. Прекращение  роста кости в длину. 

Клетки костной ткани (кости):

* остеобласты,

* остеоциты,

* остеокласты.

Основными клетками в  сформированной костной ткани являются остеоциты. Это клетки отростчатой формы с крупным ядром и слабовыраженной цитоплазмой (клетки ядерного типа). Тела клеток локализуются в костных полостях - лакунах, а отростки - в костных канальцах. Многочисленные костные канальцы, анастомозируя между собой, пронизывают всю костную ткань, сообщаясь с периваскулярными пространствами, и образуют дренажную систему костной ткани. В этой дренажной системе содержится тканевая жидкость, посредством которой обеспечивается обмен веществ не только между клетками и тканевой жидкостью, но и межклеточным веществом. Для ультраструктурной организации остеоцитов характерно наличие в цитоплазме слабовыраженной зернистой эндоплазматической сети, небольшого числа митохондрий и лизосомы, центриоли отсутствуют. В ядре преобладает гетерохроматин. Все эти данные свидетельствуют о том, что остеоциты обладают незначительной функциональной активностью, которая заключается в поддержании обмена веществ между клетками и межклеточным веществом. Остеоциты являются дефинитивными формами клеток и не делятся. Образуются они из остеобластов.

Остеобласты содержатся только в развивающейся костной  ткани. В сформированной костной  ткани (кости) они отсутствуют, но содержатся обычно в неактивной форме в надкостнице. В развивающейся костной ткани они охватывают по периферии каждую костную пластинку, плотно прилегая друг к другу, образуя подобие эпителиального пласта. Форма таких активно функционирующих клеток может быть кубической, призматической, угловатой. В цитоплазме остеобластов содержится хорошо развитая зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс Гольджи, много митохондрий. Такая ультраструктурная организация свидетельствует о том, что эти клетки являются синтезирующими и секретирующими.

Действительно, остеобласты синтезируют белок коллаген и гликозоаминогликаны, которые затем выделяют в межклеточное пространство. За счет этих компонентов формируется органический матрикс костной ткани. Затем эти же клетки обеспечивают минерализацию межклеточного вещества посредством выделения солей кальция. Постепенно, выделяя межклеточное вещество, они как бы замуровываются и превращаются в остеоциты. При этом внутриклеточные органеллы в значительной степени редуцируются, синтетическая и секреторная активность снижается и сохраняется функциональная активность, свойственная остеоцитам. Остеобласты, локализующиеся в камбиальном слое надкостницы, находятся в неактивном состоянии, синтетические и транспортные органеллы слабо развиты. При раздражении этих клеток (в случае травм, переломов костей и так далее) в цитоплазме быстро развивается зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс, происходит активный синтез и выделение коллагена и гликозоаминогликанов, формирование органического матрикса (костная мозоль), а затем и формирование дефинитивной костной ткани (кости). Таким способом за счет деятельности остеобластов надкостницы, происходит регенерация костей при их повреждении.

Отеокласты - костеразрушающие клетки, в сформированной костной  ткани отсутствуют. Но содержатся в надкостнице и в местах разрушения и перестройки костной ткани. Поскольку в онтогенезе непрерывно осуществляются локальные процессы перестройки костной ткани, то в этих местах обязательно присутствуют и остеокласты. В процессе эмбрионального остеогистогенеза эти клетки играют важную роль и определяются в большом количестве.

Остеокласты имеют характерную морфологию:

 эти клетки являются  многоядерными (3-5 и более ядер);

 это довольно крупные  клетки (диаметром около 90 мкм);

 они имеют характерную  форму - клетка имеет овальную форму, но часть ее, прилежащая к костной ткани, является плоской.

При этом в плоской  части выделяют две зоны:

 центральная часть  - гофрированная, содержит многочисленные  складки и островки;

 периферическая (прозрачная) часть тесно соприкасается с костной тканью.

В цитоплазме клетки, под  ядрами, располагаются многочисленные лизосомы и вакуоли разной величины. Функциональная активность остеокласта  проявляется следующим образом: в центральной (гофрированной) зоне основания клетки из цитоплазмы выделяются угольная кислота и протеолитические ферменты. Выделяющаяся угольная кислота вызывает деминерализацию костной ткани, а протеолитические ферменты разрушают органический матрикс межклеточного вещества. Фрагменты коллагеновых волокон фагоцитируются остеокластами и разрушаются внутриклеточно. Посредством этих механизмов происходит резорбция (разрушение) костной ткани и потому остеокласты обычно локализуются в углублениях костной ткани. После разрушения костной ткани за счет деятельности остеобластов, выселяющихся из соединительной ткани сосудов, происходит построение новой костной ткани.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из:

* основного вещества

* и волокон, в которых  содержатся соли кальция.

Волокна состоят из коллагена I типа и складываются в пучки, которые могут располагаться параллельно (упорядочено) или неупорядочено, на основании чего и строится гистологическая классификация костных тканей.

Основное вещество костной ткани, как и других разновидностей соединительных тканей, состоит из:

* гликозоаминогликанов

* и протеогликанов.

Однако химический состав этих веществ  отличается. В частности в костной  ткани содержится меньше хондроитинсерных кислот, но больше лимонной и других кислот, которые образуют комплексы  с солями кальция. В процессе развития костной ткани вначале образуется органический матрикс-основное вещество и коллагеновые (оссеиновые, коллаген II типа) волокна, а затем уже в них откладываются соли кальция (главным образом). Костная ткань пронизана многочисленными соединяющимися друг с другом каналами остеонов, в которых проходят кровеносные сосуды и нервы. Эта каналы образованы концентрически- расположенными костными пластинками. Каждая такая система костных пластинок является структурной единицей кости и носит название остеона. Следовательно, остеон - это система костных пластинок, окружающих канал. Между отдельными остеонами располагаются вставочные пластинки. Поверхностные и внутренние слои кости содержат генеральные (общие) пластинки. В основном веществе костной ткани располагаются костные клетки, имеющие многочисленные отростки, которые пронизывают основное вещество. Пространства, где располагаются тела костных клеток и их отростки, называются соответственно костными полостями и костными фосфорнокислые). Соли кальция образуют кристаллы гидроксиаппатита, откладывающиеся как в аморфном веществе, так и в волокнах, но небольшая часть солей откладывается аморфно. Обеспечивая прочность костей, фосфорнокислые соли кальция одновременно являются депо кальция и фосфора в организме. Поэтому костная ткань принимает участие в минеральном обмене.

Строение костной ткани.

Костная ткань в связи с различным воздействием механической разгрузкибывает двух типов строения: компактная и губчатая.

Костные пластины, формирующие костное вещество (substantia compacta), его обычно называют «компактной», образуют вокруг сосудов вставленные одна в другую слоистые трубочки (до 20), которые называются остеонами. Они располагаются продольно по отношению к продольной оси кости. Между собой остеоны склеиваются аморфным веществом, пропитанным минеральными солями. Между остеонами костные пластины могут располагаться  в виде вставочных пластин или, наслаиваясь на поверхностях компактного вещества, образуют слои наружных и внутренних систем пластин. Плотность и толщина компакты неодинаковы в различных костях и даже на разных участках одной и той же кости, что связано с тем, что отдельные кости и их участки испытывают различную биомеханическую нагрузку. Чем ниже кость в звеньях конечностей, тем менее она минерализована (исключение – III фаланга копытных). Многочисленные сосудистые каналы остеонов сообщаются между собой и образуют прободающие канальцы, открывающиеся на поверхности компакты микроскопическими отверстиями которые придают ей микропористое строение. В каналах проходят сосуды и нервы кости. Благодаря слоистости строения и каналам,  заполненным сосудами, несущими кровь, компакта может выдерживать большие нагрузки на излом и обладает значительной жесткостью. Компактное вещество всегда лежит на поверхности кости.

Губчатое костное вещество (substantia spongiosa) действительно напоминает по строению губку. Его костные пластины в виде различной толщины балок и трабекул соединяются между собой под определенными угловыми сочетаниями и образуют ячейки, заполненные костным мозгом. Направления костных балок спонгиозв соответствуют направлению основных линий напряжения, благодаря чему они могут выдерживать большие нагрузки на сжатие. Губчатое вещество расположено под компактой внутри кости. Упругие деформации в губчатом веществе выражены гораздо больше, чем в компактном.

 

Значение костной ткани.

Костная ткань (особенно в губчатом веществе) чрезвычайно лабильна. Ни одна система в организме, кроме крови, не может так быстро и постоянно изменяться, как костная ткань. Скелет тем самым непрерывно обновляется. Костная ткань в организме может полностью восстанавливаться после повреждения, что помогает более быстрому заживанию переломов. В ней постоянно происходит перестройка – идут два противоположных процесса: восстановления (регенерации) и разрушения (резорбции). Разрушение структуры старого и восстановление нового костного вещества каждый раз приводит к построению такой его структуры, которая полностью соответствует новым требованиям механический нагрузки, связанной с двигательной активностью животного.

Приобретенные в эволюции свойства постоянной перестройки костной ткани позвоночных обеспечили ей сочетание чрезвычайно важных механических свойств – крепости и одновременно легкости, что не менее важно, привели в связи с этим к активному участию скелета в общем обмене веществ, а также у выполнению роли буфера, стабилизирующего ионный состав внутренней среды организма, который обеспечивает норму гомеостаза (постоянства внутренней среды организма).

Самая твердая (кроме эмали зубов), но и самая лабильная костная ткань благодаря приобретенной в эволюции структуре и способности постоянно перестраиваться под действием физической нагрузки, связанной движением, не только стала обладать высшими механическими свойствами, износоустойчивостью, необходимыми ей как опорной ткани, но и стала участником обмена веществ, электролитического баланса, от которых зависит благополучие всего организма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

• Анатомия домашних животных/ А. И. Акаевский.; Изд. 2-е, исправлено и дополнено. М., «Колос». 1968 г. – 608с.
• Анатомия домашних животных/И. В. Хрусталева, Н. В. Михайлов.; Под ред. И. В. Хрусталевой. – 3-е издание.,  исправлено. – М.: КолосС, 2002. – 704с.