Tkanka kostna jest najważniejszą tkanką w naszym ciele. Pełni wiele funkcji. Tkanka kostna w histologii określana jest jako rodzaj szkieletowej tkanki łącznej, która obejmuje również tkankę chrzęstną. Z mezenchymu rozwijają się komórki szkieletowych tkanek łącznych, w tym kości.
Tkanka łączna szkieletowa
Tkanka łączna szkieletu spełnia wiele funkcji:
- Kości są kręgosłupem całego organizmu. Szkielet pozwala osobie, składającej się wyłącznie z tkanek miękkich, czuć się pewnie w przestrzeni.
- Dzięki szkieletowi możemy się poruszać. Mięśnie są przyczepione do kości, które z kolei tworzą dźwignie ruchu, które pozwalają wykonywać dowolne czynności.
- Skład wielu minerałów znajduje się w tkance kostnej. Tkanka kostna bierze udział w metabolizmie fosforanów i wapnia.
- Hematopoeza występuje w kościach, a konkretnie w czerwonym szpiku kostnym.
Funkcje tkanki kostnej w histologii są zdefiniowane jako zbieżne z funkcjami wszystkichszkieletowych tkanek łącznych, ale ta tkanka ma szereg unikalnych właściwości.
Główną cechą i różnicą między tkanką kostną a inną tkanką łączną jest wysoka zawartość minerałów, która wynosi 70%. Wyjaśnia to wytrzymałość kości, ponieważ międzykomórkowa substancja tkanki łącznej kości jest w stanie stałym.
Tkanki kostne. Skład chemiczny tkanki kostnej
Tkanka kostna musi rozpocząć się od zbadania jej składu chemicznego. To pozwoli Ci zrozumieć jego szczególne właściwości. Zawartość substancji organicznych w tkance wynosi od 10 do 20%. Woda zawiera od 6% do 20%, minerały, jak wspomniano powyżej, przede wszystkim - do 70%. Głównymi składnikami substancji mineralnej kości są fosforan wapnia i hydroksyapatyty. Również bogaty w sole mineralne.
Połączenie organicznych i nieorganicznych substancji tkanki kostnej wyjaśnia siłę, elastyczność kości, ich zdolność do wytrzymywania dużych obciążeń. Jednocześnie zbyt wysoka zawartość minerałów powoduje, że kości są znacznie kruche.
Substancja międzykomórkowa składa się w 95% z kolagenu typu I. Materia organiczna gromadzi się na włóknach białkowych. Fosfoproteiny przyczyniają się do gromadzenia jonów wapnia w kościach. Proteoglikany promują wiązanie kolagenu ze związkami mineralnymi, których powstawaniu z kolei sprzyja fosfataza alkaliczna i osteonektyna, co stymuluje dalszy wzrost kryształów nieorganicznych.
Komponenty komórkowe
Komórki kostne wHistologia dzieli się na trzy typy: osteoblasty, osteocyty i osteoklasty. Komponenty komórkowe współdziałają ze sobą, tworząc integralny system.
Osteoblasty
Osteoblasty to sześcienne, owalne komórki z ekscentrycznie zlokalizowanym jądrem. Wielkość takich komórek wynosi około 15-20 mikronów. Organelle są dobrze rozwinięte, ziarnisty EPS i kompleks Golgiego ulegają ekspresji, co może wyjaśniać aktywną syntezę eksportowanych białek. W histologii na preparacie tkanki kostnej cytoplazma komórek wybarwia się zasadochłonnie.
Osteoblasty są zlokalizowane na powierzchni belek kostnych w wyłaniającej się kości, gdzie pozostają w dojrzałych kościach w gąbczastej substancji. W uformowanych kościach osteoblasty można znaleźć w okostnej, w śródkostnym pokrywającym kanał szpikowy, w przestrzeni okołonaczyniowej osteonów.
Osteoblasty biorą udział w osteogenezie. W wyniku aktywnej syntezy i eksportu białek powstaje macierz kostna. Dzięki fosfatazie alkalicznej, która jest aktywna w komórce, dochodzi do akumulacji minerałów. Nie zapominaj, że osteoblasty są prekursorami osteocytów. Osteoblasty wydzielają pęcherzyki macierzy, których zawartość wyzwala tworzenie kryształów z minerałów w macierzy kostnej.
Osteoblasty dzielą się na aktywne i odpoczywające. Aktywne uczestniczą w osteogenezie i wytwarzają składniki macierzy. Spoczynkowe osteoblasty z błoną śródkostną chronią kość przed osteoklastami. Osteoblasty w spoczynku można aktywować, gdykorekta kości.
Osteocyty
Osteocyty to dojrzałe, dobrze zróżnicowane komórki tkanki kostnej, zlokalizowane pojedynczo w szczelinach, zwanych również jamami kostnymi. Owalne komórki z licznymi procesami. Wielkość osteocytów wynosi około 30 mikronów długości i do 12 szerokości. Rdzeń jest wydłużony, umieszczony pośrodku. Chromatyna jest skondensowana i tworzy duże grudki. Organelle są słabo rozwinięte, co może tłumaczyć niską syntetyczną aktywność osteocytów. Komórki są połączone ze sobą procesami poprzez kontakty komórkowe węzłów, tworząc syncytium. W wyniku tych procesów następuje wymiana substancji między tkanką kostną a naczyniami krwionośnymi.
Osteoklasty
Osteoklasty, w przeciwieństwie do osteoblastów i osteocytów, pochodzą z komórek krwi. Osteocyty powstają w wyniku fuzji kilku promonocytów, więc niektórzy autorzy nie uważają ich za komórki i klasyfikują je jako symplasty.
Według struktury osteoklasty są dużymi, nieco wydłużonymi komórkami. Rozmiar komórek może wahać się od 60 do 100 µm. Cytoplazmę można wybarwić zarówno oksyfilnie, jak i zasadochłonnie, wszystko zależy od wieku komórek.
W komórce jest kilka stref:
- Basal, zawierający główne organelle i jądra.
- Pomarszczona granica mikrokosmków penetrujących kość.
- Strefa pęcherzykowa zawierająca enzymy rozkładające kości.
- Strefa przylegania w jasnym kolorze, aby promować utrwalanie komórek.
- Strefaresorpcja
Osteoklasty niszczą tkankę kostną, biorą udział w przebudowie kości. Zniszczenie substancji kostnej lub inaczej resorpcja jest ważnym etapem restrukturyzacji, po którym następuje tworzenie nowej substancji za pomocą osteoblastów. Lokalizacja osteoklastów zbiega się z obecnością osteoblastów, w zagłębieniach na powierzchni belek kostnych, w śródkostnej i okostnej.
Okostna
Okostna składa się z osteoblastów, osteoklastów i komórek osteogennych, które biorą udział we wzroście i naprawie kości. Okostna jest bogata w naczynia krwionośne, których gałęzie owijają się wokół kości, wnikając w jej substancję.
W histologii klasyfikacja tkanki kostnej nie jest zbyt obszerna. Tkaniny są podzielone na grube włókna i lamelarne.
Gruba włóknista tkanka kostna
Gruba włóknista tkanka kostna występuje głównie u dziecka przed urodzeniem. U osoby dorosłej pozostaje w szwach czaszki, w pęcherzykach zębowych, w uchu wewnętrznym, w miejscach przyczepu ścięgien do kości. Grubowłóknista tkanka kostna w histologii jest określana przez poprzednika blaszkowatego.
Tkanka składa się z chaotycznie ułożonych grubych wiązek włókien kolagenowych, które znajdują się w matrycy składającej się z substancji nieorganicznych. W substancji międzykomórkowej znajdują się również naczynia krwionośne, które są dość słabo rozwinięte. Osteocyty znajdują się w substancji międzykomórkowej w układach luk i kanałów.
Tkanka kostna blaszkowata
Wszystkie kości dorosłego ciała, z wyjątkiem miejsc przyczepu ścięgien i obszarów szwów czaszkowych, składają się z kości blaszkowatejtkanka łączna.
W przeciwieństwie do grubej, włóknistej tkanki kostnej, wszystkie składniki tkanki blaszkowatej są ustrukturyzowane i tworzą płytki kostne. Włókna kolagenowe w jednej płytce mają jeden kierunek.
W histologii istnieją dwie odmiany blaszkowatej tkanki kostnej - gąbczasta i zwarta.
Materiał gąbczasty
W gąbczastej substancji płytki są połączone w beleczki, jednostki strukturalne substancji. Łukowate płytki leżą równolegle do siebie, tworząc beznaczyniowe belki kostne. Płyty są zorientowane wzdłuż kierunku samych beleczek.
Bleszcze są połączone ze sobą pod różnymi kątami, tworząc trójwymiarową strukturę. Komórki kostne znajdują się w szczelinach między belkami kostnymi, co sprawia, że substancja ta jest porowata, co wyjaśnia nazwę tkanki. Komórki zawierają czerwony szpik kostny i naczynia krwionośne, które odżywiają kość.
Substancja gąbczasta znajduje się w wewnętrznej części kości płaskich i gąbczastych, w nasadach i wewnętrznych warstwach trzonu rurkowego.
Kompaktowa masa kostna
Histologia blaszkowatej tkanki kostnej powinna być dobrze zbadana, ponieważ to właśnie ten rodzaj tkanki kostnej jest najbardziej złożony i zawiera wiele różnych elementów.
Płytki kostne w zwartej substancji są ułożone w okrąg, są wstawiane jedna w drugą, tworząc gęsty stos, w którym praktycznie nie ma szczelin. Jednostką strukturalną jest utworzony osteonpłytki kostne. Rekordy można podzielić na kilka typów.
- Zewnętrzne płyty ogólne. Znajdują się bezpośrednio pod okostną, otaczając całą kość. W kościach gąbczastych i płaskich zbita substancja może być wyrażona tylko przez takie płytki.
- Płyty Osteon. Ten typ płytki tworzy osteony, koncentryczne płytki otaczające naczynia. Osteon jest głównym elementem zwartej substancji trzonów kości rurkowatych.
- Płyty wpuszczane, które są pozostałością gnijących płyt.
- Wewnętrzne blaszki ogólne otaczają kanał szpikowy żółtym szpikiem.
Zwarta substancja jest zlokalizowana w powierzchniowej warstwie kości płaskich i gąbczastych, w trzonie i powierzchniowych warstwach nasady kości kanalikowych.
Kość pokryta jest okostną, która zawiera komórki kambium, dzięki czemu kość rośnie na grubość. Okostna zawiera również osteoblasty i osteoklasty.
Pod okostną znajduje się warstwa zewnętrznych płytek ogólnych.
W samym środku kości rurkowej znajduje się jama szpikowa pokryta śródkostnym. Endost pokryty jest wewnętrznymi płytkami ogólnymi, otaczając go pierścieniem. Beleczki z gąbczastej substancji mogą przylegać do jamy szpikowej, przez co w niektórych miejscach płytki mogą stać się mniej widoczne.
Pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną warstwą płytek ogólnych znajduje się warstwa osteonu kości. W centrum każdego osteonu znajduje się kanał Haversa z naczyniem krwionośnym. Kanały Haversa komunikują się ze sobą poprzecznymi kanałami Volkmanna. Przestrzeń między płytkami a naczyniem nazywana jest okołonaczyniową, naczynie pokryte jest luźną tkanką łączną, a przestrzeń okołonaczyniowa zawiera komórki podobne do komórek okostnej. Kanał otoczony jest warstwami płytek osteonowych. Z kolei osteony są oddzielone od siebie linią resorpcji, która często nazywana jest bruzdą. Również pomiędzy osteonami znajdują się płytki interkalacyjne, które są pozostałością po osteonach.
Luki kostne z zawartymi w nich osteocytami znajdują się pomiędzy płytkami osteonu. Procesy osteocytów tworzą kanaliki, przez które składniki odżywcze są transportowane do kości prostopadle do płytek.
Włókna kolagenowe umożliwiają obserwację kanałów kostnych i ubytków pod mikroskopem, ponieważ obszary pokryte kolagenem są zabarwione na brązowo.
W histologii na preparacie blaszkowata tkanka kostna jest wybarwiona według Schmorla.
Osteogeneza
Osteogeneza jest bezpośrednia lub pośrednia. Bezpośredni rozwój odbywa się z mezenchymu, z komórek tkanki łącznej. Pośredni - z komórek chrząstki. W histologii osteogeneza bezpośrednia tkanki kostnej jest rozważana przed pośrednią, ponieważ jest to prostszy i starszy mechanizm.
Bezpośrednia osteogeneza
Kości czaszki, małe kości dłoni i inne płaskie kości rozwijają się z tkanki łącznej. W tworzeniu kości w ten sposób można wyróżnić cztery etapy
- Tworzenie zawiązków szkieletowych. W pierwszym miesiącu komórki macierzyste zrębu wchodzą do mezenchymu z somitów. Następuje namnażanie komórek, wzbogacanie tkanki naczyniami. Pod wpływem czynników wzrostu komórki tworzą skupiska do 50 sztuk. Komórki wydzielają białka, rozmnażają się i rosną. W macierzystych komórkach zrębu rozpoczyna się proces różnicowania, przekształcają się one w osteogenne komórki progenitorowe.
- Etap osteoidu. W komórkach osteogennych dochodzi do syntezy białek i akumulacji glikogenu, organelle stają się większe, działają aktywniej. Komórki osteogenne syntetyzują kolagen i inne białka, takie jak białko morfogenetyczne kości. Z biegiem czasu komórki zaczynają się namnażać rzadziej i różnicować w osteoblasty. Osteoblasty biorą udział w tworzeniu ubogiej w minerały i bogatej w materię organiczną substancji międzykomórkowej – osteoidu. Na tym etapie pojawiają się osteocyty i osteoklasty.
- Mineralizacja osteoidów. Osteoblasty są również zaangażowane w ten proces. Zaczyna w nich działać fosfataza alkaliczna, której aktywność przyczynia się do gromadzenia minerałów. W cytoplazmie pojawiają się pęcherzyki macierzy wypełnione białkiem osteokalcyną i fosforanem wapnia. Minerały przylegają do kolagenu dzięki osteokalcynie. Beleczki powiększają się i łącząc się ze sobą tworzą sieć, w której wciąż pozostają mezenchymy i naczynia. Powstała tkanka nazywana jest pierwotną tkanką błoniastą. Tkanka kostna jest grubowłóknista, tworząc pierwotną kość gąbczastą. Na tym etapie z mezenchymu powstaje okostna. W pobliżu naczyń krwionośnych okostnej pojawiają się komórki, które następnie będą uczestniczyć we wzroście i regeneracji kości.
- Tworzenie płytek kostnych. Na tym etapie jestzastąpienie pierwotnej błoniastej tkanki kostnej płytkową. Osteony zaczynają wypełniać luki między beleczkami. Osteoklasty dostają się do kości z naczyń krwionośnych, które tworzą w niej ubytki. To właśnie osteoklasty tworzą ubytek dla szpiku kostnego, wpływają na kształt kości.
Osteogeneza pośrednia
Osteogeneza pośrednia zachodzi podczas rozwoju kości kanalikowych i gąbczastych. Aby zrozumieć wszystkie mechanizmy osteogenezy, musisz być dobrze zorientowany w histologii tkanki łącznej chrząstki i kości.
Cały proces można podzielić na trzy etapy:
- Tworzenie modelu chrząstki. W trzonie chondrocytów dochodzi do niedoboru składników odżywczych i powstawania pęcherzy. Uwolnione pęcherzyki macierzy prowadzą do zwapnienia tkanki chrzęstnej. W histologii chrząstka i tkanka kostna są ze sobą połączone. Zaczynają się zastępować. Ochrzęstna staje się okostną. Komórki chondrogenne stają się osteogenne, a te z kolei stają się osteoblastami.
- Tworzenie pierwotnej kości gąbczastej. W miejscu modelu chrzęstnego pojawia się szorstka włóknista tkanka łączna. Powstaje również pierścień kostny ochrzęstnej, kostny mankiet, w którym osteoblasty tworzą beleczki w miejscu trzonu. Z powodu pojawienia się mankietu kostnego odżywianie chrząstki staje się niemożliwe, a chondrocyty zaczynają obumierać. Tkanka chrzęstna i kostna w histologii są ze sobą bardzo powiązane. Po śmierci chondrocytów osteoklasty tworzą kanały od obrzeży kości do głębi trzonu kości, wzdłuż których przemieszczają się osteoblasty, komórki osteogenne i naczynia krwionośne. Rozpoczyna się kostnienie śródchrzęstne, które ostatecznie przekształca się w nasadę.
- Odbudowa tkaniny. Pierwotna gruba tkanka włóknista stopniowo zamienia się w płytkową.
Wzrost i rozwój tkanki kostnej
Rozrost kości u ludzi trwa do 20 lat. Kość rośnie na szerokość dzięki okostnej, a na długości dzięki chrząstce wzrostu przynasadowej. W płytce przynasadowej można wyróżnić strefę chrząstki spoczynkowej, strefę chrząstki walcowatej, strefę chrząstki pęcherzykowej oraz strefę chrząstki zwapnionej.
Wiele czynników wpływa na wzrost i rozwój kości. Mogą to być czynniki środowiska wewnętrznego, czynniki środowiskowe, brak lub nadmiar niektórych substancji.
Wzrostowi towarzyszy resorpcja starej tkanki i zastąpienie jej nową młodą. W dzieciństwie kości rosną bardzo aktywnie.
Na wzrost kości ma wpływ wiele hormonów. Na przykład somatotropina stymuluje wzrost kości, ale przy jej nadmiarze może wystąpić akromegalia, z niedoborem - karłowatość. Insulina jest niezbędna do prawidłowego rozwoju komórek osteogennych i macierzystych zrębu. Hormony płciowe wpływają również na wzrost kości. Ich zwiększona zawartość w młodym wieku może prowadzić do skrócenia kości ze względu na wczesne kostnienie płytki przynasadowej. Ich zmniejszona zawartość w wieku dorosłym może prowadzić do osteoporozy, zwiększać łamliwość kości. Kalcytonina hormonu tarczycy prowadzi do aktywacji osteoblastów, paratyryna zwiększa liczbę osteoklastów. Tyroksyna wpływa na ośrodki kostnienia, hormony nadnerczy – procesy regeneracji.
Rozrost kości mawpływają również na niektóre witaminy. Witamina C wspomaga syntezę kolagenu. W przypadku hipowitaminozy można zaobserwować spowolnienie regeneracji tkanki kostnej, histologia w takich procesach może pomóc w ustaleniu przyczyn choroby. Witamina A przyspiesza osteogenezę, należy uważać, ponieważ przy hiperwitaminozie dochodzi do zwężenia ubytków kostnych. Witamina D pomaga organizmowi przyswajać wapń, przy beri-beri kości są zgięte. Jednocześnie uformowanej plastycznej tkance kostnej w histologii towarzyszy określenie osteomalacja, a takie objawy są również charakterystyczne dla krzywicy u dzieci.
Przekształcanie kości
W procesie restrukturyzacji gruba włóknista tkanka łączna zostaje zastąpiona tkanką blaszkowatą, substancja kostna jest odnawiana, a zawartość minerałów regulowana. Średnio 8% substancji kostnej odnawia się rocznie, a tkanka gąbczasta odnawia się 5 razy intensywniej niż blaszkowata. W histologii tkanki kostnej szczególną uwagę zwraca się na mechanizmy przebudowy kości.
Restrukturyzacja obejmuje resorpcję, niszczenie tkanek i osteogenezę. Wraz z wiekiem może dominować resorpcja. To wyjaśnia osteoporozę u osób starszych.
Proces restrukturyzacji składa się z czterech etapów: aktywacji, resorpcji, powrotu i formacji.
Regeneracja tkanki kostnej w histologii jest uważana za rodzaj przebudowy kości. Proces ten jest bardzo ważny, ale co najważniejsze, znając czynniki wpływające na proces regeneracji możemy go przyspieszyć, co jest bardzo ważne w przypadku złamań kości.
Wiedza histologiczna, ludzka tkanka kostna jest przydatna zarówno dla lekarzy, jak i zwykłych ludzi. Zrozumienie niektórych mechanizmów może pomóc nawet w codziennych sprawach, na przykład w leczeniu złamań, w zapobieganiu urazom. Struktura tkanki kostnej w histologii jest dobrze zbadana. Jednak nadal tkanka kostna jest daleka od pełnego zbadania.
