Таблица строение кости: Таблица по теме «Строение скелета человека»

Abstract

В этом обзоре описываются анатомия и физиология нормальной кости в качестве введения к последующим статьям этого раздела, в которых обсуждается клиническое применение биопсии гребня подвздошной кости. Сначала рассматриваются нормальная анатомия и функции скелета, после чего дается общее описание процессов моделирования и ремоделирования костей. Процесс ремоделирования кости регулирует увеличение и уменьшение минеральной плотности кости в скелете взрослого человека и напрямую влияет на прочность кости.Тщательное понимание процесса ремоделирования кости имеет решающее значение для оценки ценности и интерпретации результатов гистоморфометрии гребня подвздошной кости. Рекрутирование, активация и резорбция остеокластов обсуждается довольно подробно с последующим обзором рекрутирования остеобластов и процесса образования новой кости. Затем суммируются коллагеновые и неколлагеновые белковые компоненты и функция внеклеточного матрикса кости с последующим описанием процесса минерализации вновь образованного костного матрикса.Воздействие биомеханических сил на кость воспринимается синцитием остеоцитов в кости через канальцевую сеть и межклеточные щелевые соединения. Наконец, концепции, касающиеся ремоделирования кости, функции остеокластов и остеобластов, внеклеточного матрикса, минерализации матрикса и функции остеоцитов, синтезируются в кратком изложении понятных в настоящее время функциональных детерминант прочности кости. Эта информация закладывает основу для понимания полезности и клинического применения биопсии гребня подвздошной кости.

Скелет

Скелет взрослого человека состоит всего из 213 костей, не считая сесамовидных костей (1). Аппендикулярный скелет состоит из 126 костей, осевого скелета — 74, а слуховых косточек — 6 костей. Каждая кость постоянно подвергается моделированию в течение жизни, чтобы помочь ей адаптироваться к изменяющимся биомеханическим силам, а также ремоделированию для удаления старой, микроповрежденной кости и замены ее новой, механически более прочной костью, чтобы помочь сохранить прочность кости.

Четыре основные категории костей: длинные, короткие, плоские и неправильные кости.Длинные кости включают ключицы, плечевые кости, радиусы, локтевые кости, пястные кости, бедренные кости, голени, малоберцовые кости, плюсневые кости и фаланги. Короткие кости включают запястные и предплюсневые кости, надколенники и сесамовидные кости. Плоские кости включают череп, нижнюю челюсть, лопатки, грудину и ребра. Кости неправильной формы включают позвонки, крестец, копчик и подъязычную кость. Плоские кости образуются за счет образования перепончатой ​​кости, тогда как длинные кости образуются путем сочетания эндохондрального и перепончатого образования кости.

Каркас выполняет множество функций.Кости скелета обеспечивают структурную поддержку для остального тела, позволяют движение и передвижение, обеспечивая рычаги для мышц, защищают жизненно важные внутренние органы и структуры, обеспечивают поддержание минерального гомеостаза и кислотно-щелочного баланса, служат резервуаром для роста. факторов и цитокинов, а также обеспечивают среду для кроветворения в костном мозге (2).

Длинные кости состоят из полого стержня или диафиза; расширяющиеся конусообразные метафизы под пластинками роста; и округлые эпифизы над пластинками роста.Диафиз состоит в основном из плотной кортикальной кости, тогда как метафиз и эпифиз состоят из кости трабекулярной сети, окруженной относительно тонкой оболочкой из плотной кортикальной кости.

Скелет взрослого человека состоит из 80% кортикальной кости и 20% губчатой ​​кости в целом (3). Различные кости и участки скелета внутри костей имеют разное соотношение кортикальной и губчатой ​​кости. Позвонок состоит из кортикальной и губчатой ​​кости в соотношении 25:75. Это соотношение составляет 50:50 в головке бедренной кости и 95: 5 в лучевом диафизе.

Кортикальная кость плотная и твердая и окружает костный мозг, тогда как губчатая кость состоит из сотовой сети трабекулярных пластин и стержней, вкрапленных в компартменте костного мозга. И кортикальная, и губчатая кость состоят из остеонов.

Кортикальные остеоны называются гаверсовыми системами. Гаверсовы системы имеют цилиндрическую форму, примерно 400 мм в длину и 200 мм в ширину в основании и образуют разветвленную сеть внутри кортикальной кости (3). Стены гаверсовских систем образованы концентрическими пластинками.Кортикальная кость обычно менее метаболически активна, чем губчатая кость, но это зависит от вида. У здоровых взрослых людей имеется примерно 21 × 10 ⁶ кортикальных остеонов с общей площадью ремоделирования по Гаверсу примерно 3,5 м ² . Пористость кортикальной кости обычно составляет <5%, но это зависит от соотношения активно ремоделирующих гаверсовских систем и неактивных кортикальных остеонов. Увеличение кортикального ремоделирования вызывает увеличение кортикальной пористости и уменьшение корковой костной массы.Здоровые стареющие взрослые обычно испытывают истончение коры и увеличение пористости коры.

Кортикальная кость имеет внешнюю периостальную поверхность и внутреннюю эндостальную поверхность. Поверхностная активность надкостницы важна для аппозиционного роста и заживления переломов. Костеобразование обычно превышает резорбцию кости на периостальной поверхности, поэтому кости обычно увеличиваются в диаметре с возрастом. Поверхность эндоста имеет общую площадь приблизительно 0,5 м ² , с более высокой активностью ремоделирования, чем поверхность надкостницы, вероятно, в результате большего биомеханического напряжения или большего воздействия цитокинов из соседнего компартмента костного мозга.Резорбция костной ткани обычно превышает костное образование на эндостальной поверхности, поэтому костный мозг обычно расширяется с возрастом.

Трабекулярные остеоны называются пакетами. Трабекулярная кость состоит из пластин и стержней толщиной от 50 до 400 мм (3). Трабекулярные остеоны имеют полулунную форму, обычно примерно 35 мм толщиной, и состоят из концентрических пластинок. Подсчитано, что у здоровых взрослых людей имеется 14 × 10 ⁶ трабекулярных остеонов с общей площадью трабекулярной поверхности приблизительно 7 м ² .

Кортикальная кость и губчатая кость обычно имеют пластинчатую структуру, в которой коллагеновые фибриллы располагаются в чередующейся ориентации (3). Пластинчатая кость лучше всего видна при микроскопическом исследовании в поляризованном свете, во время которого виден пластинчатый узор в результате двойного лучепреломления. Механизм, с помощью которого остеобласты откладывают коллагеновые фибриллы пластинчатым образом, не известен, но пластинчатая кость имеет значительную прочность в результате чередования ориентаций коллагеновых фибрилл, как у фанеры.В тканой кости отсутствует нормальный пластинчатый узор, в котором коллагеновые фибриллы располагаются неорганизованным образом. Плетеная кость слабее пластинчатой. Плетеная кость обычно образуется во время образования первичной кости, а также может наблюдаться при состояниях с высоким метаболизмом костной ткани, таких как кистозно-фиброзный остит, в результате гиперпаратиреоза и болезни Педжета или во время высокого костеобразования во время раннего лечения фтором.

Надкостница — это волокнистая соединительнотканная оболочка, которая окружает внешнюю кортикальную поверхность кости, за исключением суставов, где кость выстлана суставным хрящом, который содержит кровеносные сосуды, нервные волокна, остеобласты и остеокласты.Надкостница плотно прикреплена к внешней кортикальной поверхности кости толстыми коллагеновыми волокнами, называемыми волокнами Шарпейса, которые проникают в подлежащую костную ткань. Эндост представляет собой мембранную структуру, покрывающую внутреннюю поверхность кортикальной кости, губчатой ​​кости и каналы кровеносных сосудов (каналы Фолькмана), присутствующие в кости. Эндост находится в контакте с пространством костного мозга, губчатой ​​костью и каналами кровеносных сосудов и содержит кровеносные сосуды, остеобласты и остеокласты.

Рост, моделирование и ремоделирование костей

Кость подвергается продольному и радиальному росту, моделированию и ремоделированию в течение жизни.Продольный и радиальный рост во время роста и развития происходит в детском и подростковом возрасте. Продольный рост происходит в пластинах роста, где хрящ разрастается в эпифизарной и метафизарной областях длинных костей, прежде чем впоследствии подвергнется минерализации с образованием первичной новой кости.

Моделирование — это процесс, с помощью которого кости меняют свою общую форму в ответ на физиологические воздействия или механические силы, что приводит к постепенной адаптации скелета к силам, с которыми он сталкивается.Кости могут расширяться или изменять ось за счет удаления или добавления кости к соответствующим поверхностям за счет независимого действия остеобластов и остеокластов в ответ на биомеханические силы. Кости обычно расширяются с возрастом в ответ на надкостницу новой кости и эндостальную резорбцию старой кости. Закон Вольфа описывает наблюдение, что длинные кости меняют форму, чтобы приспособиться к нагрузкам на них. Во время моделирования кости образование и резорбция кости не взаимосвязаны. Моделирование кости у взрослых происходит реже, чем ремоделирование (4).Моделирование может быть усилено при гипопаратиреозе (5), почечной остеодистрофии (6) или лечении анаболическими средствами (7).

Ремоделирование кости — это процесс обновления кости для поддержания прочности кости и минерального гомеостаза. Ремоделирование включает в себя непрерывное удаление отдельных пакетов старой кости, замену этих пакетов вновь синтезированным белковым матриксом и последующую минерализацию матрицы с образованием новой кости. Процесс ремоделирования резорбирует старую кость и формирует новую кость, чтобы предотвратить накопление микроповреждений кости.Ремоделирование начинается до рождения и продолжается до смерти. Блок ремоделирования кости состоит из тесно связанной группы остеокластов и остеобластов, которые последовательно выполняют резорбцию старой кости и формирование новой кости. Ремоделирование костей увеличивается у женщин в перименопаузе и в раннем постменопаузе, а затем замедляется с дальнейшим старением, но продолжается более быстрыми темпами, чем у женщин в пременопаузе. Считается, что ремоделирование костей у стареющих мужчин происходит умеренно.

Цикл ремоделирования состоит из четырех последовательных фаз.Активация предшествует резорбции, предшествующей обращению, предшествующей формированию. Сайты ремоделирования могут развиваться случайным образом, но также нацелены на участки, требующие ремонта (8,9). Считается, что сайты ремоделирования развиваются в основном случайным образом.

Активация включает привлечение и активацию мононуклеарных моноцитов-макрофагов-предшественников остеокластов из кровотока (10), подъем эндоста, который содержит выстилающие клетки, с поверхности кости и слияние нескольких мононуклеарных клеток с образованием многоядерных преостеокластов.Преостеокласты связываются с костным матриксом посредством взаимодействий между рецепторами интегрина в их клеточных мембранах и RGD (аргинин, глицин и аспарагин) -содержащими пептидами в матричных белках с образованием кольцевых герметизирующих зон вокруг резорбируемых костью компартментов под многоядерными остеокластами.

Опосредованная остеокластами резорбция кости занимает всего около 2–4 недель в течение каждого цикла ремоделирования. Образование, активация и резорбция остеокластов регулируются соотношением активатора рецептора лиганда NF-κB (RANKL) к остеопротегерину (OPG;), IL-1 и IL-6, колониестимулирующему фактору (CSF), паратиреоидному гормону, 1 , 25-дигидроксивитамин D и кальцитонин (11,12).Резорбирующиеся остеокласты секретируют ионы водорода через протонные насосы H ⁺ -АТФазы и хлоридные каналы в своих клеточных мембранах в резорбирующий отсек, чтобы снизить pH внутри резорбирующего кость компартмента до 4,5, что помогает мобилизовать костные минералы (13 ). Резорбирующиеся остеокласты выделяют тартрат-резистентную кислую фосфатазу, катепсин К, матриксную металлопротеиназу 9 и желатиназу из цитоплазматических лизосом (14) для переваривания органического матрикса, в результате чего образуются блюдцеобразные лакуны Ховшипа на поверхности трабекулярной кости () и гаверсовских каналов. в кортикальном слое кости.Фаза резорбции завершается мононуклеарными клетками после того, как многоядерные остеокласты подвергаются апоптозу (15,16).

Регулирование остеокластогенеза с помощью активатора рецептора лиганда NF-κB (RANKL) и остеопротегерина (OPG): колониестимулирующий фактор 1 (CSF-1) обычно стимулирует рекрутирование остеокластов. Две формы RANKL продуцируются остеобластами и предшественниками остеобластов, чтобы стимулировать рекрутирование и активацию остеокластов. Мембраносвязанная форма напрямую взаимодействует с мембраносвязанными молекулами RANK на соседних предшественниках остеокластов.Растворимая форма высвобождается из остеобластов или предшественников остеобластов, чтобы диффундировать через межклеточное пространство и взаимодействовать с мембраносвязанными молекулами RANK на соседних предшественниках остеокластов. OPG действует как ловушка-рецептор, предотвращая взаимодействие RANKL или sRANKL с RANK. Соотношение между RANKL и OPG, продуцируемыми остеобластами и предшественниками остеобластов, контролирует стимулированный RANKL остеокластогенез.

Многоядерные остеокласты резорбируют кость, образуя резорбционные ямы, известные как лакуны Ховшипа.

Во время фазы обращения резорбция кости переходит в формирование кости. По завершении резорбции кости резорбционные полости содержат множество мононуклеарных клеток, включая моноциты, остеоциты, высвобождаемые из костного матрикса, и преостеобласты, привлекаемые для начала образования новой кости. Связанные сигналы, связывающие конец резорбции кости с началом образования кости, пока неизвестны. Предлагаемые кандидаты в сигнал связывания включают факторы, производные от костного матрикса, такие как TGF-β, IGF-1, IGF-2, костные морфогенетические белки, PDGF или фактор роста фибробластов (17-19).Концентрация TGF-β в костном матриксе коррелирует с гистоморфометрическими показателями метаболизма костной ткани, а также с остеокальцином в сыворотке крови и костной специфической щелочной фосфатазой. TGF-β, высвобождаемый из костного матрикса, снижает резорбцию остеокластов за счет ингибирования продукции RANKL остеобластами. Было высказано предположение, что фаза обращения опосредуется градиентом деформации в лакунах (20,21). Поскольку остеокласты резорбируют кортикальный слой кости в режущем конусе, деформация уменьшается спереди и увеличивается сзади, а в лакунах Ховшипа деформация наиболее высока в основании и меньше — в окружающей кости по краям лакунов.Градиент штамма может привести к последовательной активации остеокластов и остеобластов, при этом остеокласты активируются уменьшенным напряжением, а остеобласты — повышенным напряжением. Было высказано предположение, что сам остеокласт играет роль во время обращения (22).

Формирование кости занимает от 4 до 6 месяцев. Остеобласты синтезируют новый коллагеновый органический матрикс () и регулируют минерализацию матрикса, высвобождая небольшие мембраносвязанные матричные везикулы, которые концентрируют кальций и фосфат и ферментативно разрушают ингибиторы минерализации, такие как пирофосфат или протеогликаны (23).Остеобласты, окруженные матриксом и погребенные в нем, становятся остеоцитами с обширной канальцевой сетью, соединяющей их с клетками выстилки поверхности кости, остеобластами и другими остеоцитами, поддерживаемыми щелевыми соединениями между цитоплазматическими процессами, отходящими от остеоцитов (24). Сеть остеоцитов в кости служит функциональным синцитием. По завершении формирования кости примерно от 50 до 70% остеобластов подвергаются апоптозу, а остальная часть становится остеоцитами или клетками выстилки кости.Клетки, выстилающие костную ткань, могут регулировать приток и отток минеральных ионов в костную внеклеточную жидкость и из нее, тем самым выступая в качестве гемато-костного барьера, но сохраняя способность повторно дифференцироваться в остеобласты при воздействии паратироидного гормона или механических сил (25). Клетки, выстилающие костную ткань эндоста, отрываются от поверхности кости перед резорбцией кости, чтобы сформировать дискретные компартменты ремоделирования кости со специализированным микроокружением (26). У пациентов с множественной миеломой клетки выстилки могут быть индуцированы экспрессией устойчивой к тартрату кислой фосфатазы и других классических маркеров остеокластов.

Остеобласты синтезируют белковый матрикс, состоящий в основном из коллагена I типа, для заполнения ямок резорбции. Белковый матрикс постепенно минерализуется, образуя новую кость.

Конечным результатом каждого цикла ремоделирования кости является производство нового остеона. Процесс ремоделирования в кортикальной и губчатой ​​кости практически одинаков, при этом единицы ремоделирования кости в губчатой ​​кости эквивалентны единицам ремоделирования кортикальной кости, разделенным пополам в продольном направлении (27). Костный баланс — это разница между резорбированной старой костью и новой сформированной костью.Баланс надкостницы умеренно положительный, тогда как балансы эндостальной и губчатой ​​кости умеренно отрицательны, что приводит к истончению кортикального и трабекулярного слоев с возрастом. Эти относительные изменения происходят при эндостальной резорбции, опережающей периостальное образование.

Основные признанные функции ремоделирования кости включают сохранение механической прочности кости путем замены старой, микроповрежденной кости на более новую, более здоровую кость, а также гомеостаз кальция и фосфата. Относительно низкая скорость обновления кортикального слоя кости у взрослых, составляющая 2–3% в год, достаточна для поддержания биомеханической прочности кости.Скорость обновления губчатой ​​кости выше, чем требуется для поддержания механической прочности, что указывает на то, что обновление губчатой ​​кости более важно для метаболизма минералов. Повышенная потребность в кальции или фосфоре может потребовать увеличения единиц ремоделирования кости, но во многих случаях эта потребность может быть удовлетворена за счет увеличения активности существующих остеокластов. Повышенная потребность в кальции и фосфоре скелета частично удовлетворяется за счет резорбции остеокластов и частично за счет притока и оттока неостеокластического кальция.Постоянная деятельность по ремоделированию кости обеспечивает непрерывное поступление вновь сформированной кости, которая имеет относительно низкое содержание минералов и способна легче обмениваться ионами с внеклеточной жидкостью. Единицы ремоделирования кости, по-видимому, в основном случайным образом распределены по скелету, но могут быть вызваны образованием микротрещин или апоптозом остеоцитов. Пространство ремоделирования кости представляет собой сумму всех активных единиц ремоделирования кости в скелете в данный момент времени.

Остеокласты

Остеокласты — единственные клетки, которые, как известно, способны резорбировать кость ().Активированные многоядерные остеокласты происходят из одноядерных клеток-предшественников моноцитарно-макрофагальной линии (11). Мононуклеарные клетки-предшественники моноцитов-макрофагов были идентифицированы в различных тканях, но считается, что клетки-предшественники моноцитов-макрофагов костного мозга дают начало большинству остеокластов.

RANKL и макрофагальный CSF (M-CSF) — два цитокина, которые имеют решающее значение для образования остеокластов. И RANKL, и M-CSF продуцируются в основном стромальными клетками костного мозга и остеобластами в мембраносвязанных и растворимых формах, а для остеокластогенеза необходимо присутствие стромальных клеток и остеобластов в костном мозге (28).RANKL принадлежит к суперсемейству TNF и имеет решающее значение для образования остеокластов. M-CSF необходим для пролиферации, выживания и дифференцировки предшественников остеокластов, а также для выживания остеокластов и перестройки цитоскелета, необходимых для резорбции кости. OPG представляет собой мембраносвязанный и секретируемый белок, который связывает RANKL с высоким сродством, чтобы ингибировать его действие на рецептор RANK (29).

Резорбция кости зависит от секреции остеокластами ионов водорода и фермента катепсина К. Ионы H ⁺ подкисляют отсек резорбции под остеокластами, растворяя минеральный компонент костного матрикса, тогда как катепсин К переваривает белковый матрикс, который в основном состоит из коллагена I типа (11).

Остеокласты связываются с костным матриксом через рецепторы интегрина в мембране остеокластов, связываясь с пептидами костного матрикса. Семейство β1 рецепторов интегрина в остеокластах связывается с коллагеном, фибронектином и ламинином, но основным рецептором интегрина, способствующим резорбции кости, является интегрин α _v β ₃ , который связывается с остеопонтином и костным сиалопротеином (30).

Связывание остеокластов с костным матриксом приводит к тому, что они становятся поляризованными, при этом резорбирующая поверхность кости образует волнистую границу, которая образуется, когда подкисленные везикулы, содержащие металлопротеиназы матрикса и катепсин К, транспортируются через микротрубочки для слияния с мембраной.Рифленая граница секретирует ионы H ⁺ через H ⁺ -АТФазные и хлоридные каналы и вызывает экзоцитоз катепсина К и других ферментов в подкисленных везикулах (31).

При контакте с костным матриксом фибриллярный актиновый цитоскелет остеокласта организуется в актиновое кольцо, которое способствует образованию зоны уплотнения по периферии прикрепления остеокласта к матрице. Зона уплотнения окружает и изолирует подкисленный отсек резорбции от окружающей поверхности кости (32).Нарушение взъерошенной границы или актинового кольца блокирует резорбцию кости. Активно резорбирующиеся остеокласты образуют подосомы, которые прикрепляются к костному матриксу, а не к фокальным спайкам, которые образуются большинством клеток. Подосомы состоят из актинового ядра, окруженного интегринами α _v β ₃ и ассоциированными белками цитоскелета.

Остеобласты

Остеопрогениторные клетки образуют и поддерживают остеобласты, которые синтезируют новый костный матрикс на костеобразующих поверхностях (), остеоциты внутри костного матрикса, поддерживающие структуру кости, и клетки защитной оболочки, покрывающие поверхность покоящейся кости.Внутри линии остеобластов субпопуляции клеток по-разному реагируют на различные гормональные, механические или цитокиновые сигналы. Остеобласты осевой и аппендикулярной кости по-разному реагируют на эти сигналы.

Самообновляющиеся плюрипотентные стволовые клетки дают начало клеткам-остеопрогениторам в различных тканях при правильных условиях окружающей среды. Костный мозг содержит небольшую популяцию мезенхимальных стволовых клеток, которые способны давать начало костной, хрящевой, жировой или волокнистой соединительной ткани, отличной от популяции гемопоэтических стволовых клеток, дающей начало клонам клеток крови (33).Клетки со свойствами, характерными для мезенхимальных стволовых клеток костного мозга взрослых, были выделены из периферической крови и пульпы зуба взрослых, а также из пуповинной крови плода, печени, крови и костного мозга. Также были идентифицированы мультипотенциальные миогенные клетки, которые способны дифференцироваться в кости, мышцы или адипоциты. Мезенхимные клетки, которые принадлежат к одному фенотипу, могут дедифференцироваться во время пролиферации и развить другой фенотип, в зависимости от местной тканевой среды. Перициты кровеносных сосудов могут развить остеобластический фенотип во время дедифференцировки при определенных обстоятельствах (34).

Приверженность мезенхимальных стволовых клеток к клону остеобластов требует канонического пути Wnt / β-catenin и ассоциированных белков (35). Идентификация фенотипа с высокой костной массой, связанного с активирующими мутациями белка, связанного с рецепторами LDL 5, подчеркнула важность канонического пути Wnt / β-catenin в формировании паттерна эмбрионального скелета, развитии скелета плода и ремоделировании скелета взрослых (36,37). Система Wnt также важна в хондрогенезе и гематопоэзе и может быть стимулирующей или ингибирующей на разных стадиях дифференцировки остеобластов.

Сглаженные клетки выстилки кости считаются покоящимися остеобластами, которые образуют эндост на трабекулярной и эндостальной поверхностях и лежат в основе надкостницы на минерализованной поверхности. Остеобласты и клетки выстилки находятся в непосредственной близости и соединяются сращениями. Кадгерины — это кальций-зависимые трансмембранные белки, которые являются неотъемлемой частью адгезивных соединений и вместе с плотными контактами и десмосомами соединяют клетки вместе, связывая их цитоскелеты (38).

Предшественники остеобластов изменяют форму от веретеновидных остеопрогениторов до больших кубовидных дифференцированных остеобластов на поверхности костного матрикса после того, как преостеобласты перестают пролиферировать.Преостеобласты, которые находятся рядом с функционирующими остеобластами в модуле ремоделирования кости, обычно распознаются из-за экспрессии в них щелочной фосфатазы. Активные зрелые остеобласты, которые синтезируют костный матрикс, имеют большие ядра, увеличенные структуры Гольджи и обширный эндоплазматический ретикулум. Эти остеобласты секретируют коллаген I типа и другие матричные белки векторно по направлению к поверхности образования кости.

Популяции остеобластов неоднородны, разные остеобласты экспрессируют разные репертуары генов, что может объяснять гетерогенность трабекулярной микроархитектуры в разных участках скелета, анатомические сайт-специфические различия в болезненных состояниях и региональные различия в способности остеобластов реагировать на используемые агенты для лечения заболеваний костей.

Костный внеклеточный матрикс

Костный белок на 85–90% состоит из коллагеновых белков (). Костный матрикс в основном состоит из коллагена I типа (39) со следовыми количествами коллагенов III и V типов и FACIT на определенных этапах формирования кости, что может помочь определить диаметр коллагеновых фибрилл. Коллагены FACIT являются членами семейства ассоциированных с фибриллами коллагенов с прерывистыми тройными спиралями, группы нефибриллярных коллагенов, которые служат в качестве молекулярных мостиков, важных для организации и стабильности внеклеточных матриксов.Члены этого семейства включают коллагены IX, XII, XIV, XIX, XX и XXI. Неколлагеновые белки составляют от 10 до 15% от общего костного белка. Примерно 25% неколлагенового белка происходит экзогенно, включая сывороточный альбумин и α2-HS-гликопротеин, которые связываются с гидроксиапатитом из-за своих кислотных свойств. Неколлагеновые белки сыворотки крови могут помочь регулировать минерализацию матрикса, а α2-HS-гликопротеин, который является человеческим аналогом фетуина, может регулировать пролиферацию костных клеток. Остальные неколлагеновые белки, полученные экзогенно, состоят из факторов роста и большого количества других молекул в следовых количествах, которые могут влиять на активность костных клеток.

Таблица 1.

Белки внеклеточного матрикса ^a

Остеобласты синтезируют и секретируют столько же неколлагенового молярного белка, сколько не является коллагеном.Неколлагеновые белки в целом делятся на несколько категорий, включая протеогликаны, гликозилированные белки, гликозилированные белки с потенциальной активностью прикрепления клеток и γ-карбоксилированные (gla) белки. Роли каждого из костных белков в настоящее время четко не определены, и многие из них, по-видимому, выполняют несколько функций, включая регуляцию отложения и обмена костных минералов, а также регуляцию активности костных клеток. Ранее считалось, что остеокальцин в сыворотке, синтезируемый остеобластами, действует как промотор или инициатор отложения кальция в очаге между концами коллагеновых фибрилл и, следовательно, рассматривается как маркер образования кости.Наблюдение, что мыши с нокаутом остеокальцина имеют фенотип с высокой костной массой, предполагает, что остеокальцин обычно ингибирует образование кости. Поскольку сывороточный остеокальцин образуется как в результате высвобождения матрикса за счет активности остеокластов, так и в результате синтеза остеобластов, в настоящее время он рассматривается как маркер обновления костной ткани, а не как специфический маркер образования кости.

Основным гликозилированным белком, присутствующим в кости, является щелочная фосфатаза. Щелочная фосфатаза в кости связана с поверхностями клеток остеобластов через фосфоинозитоловую связь, а также находится в свободном состоянии в минерализованном матриксе.Щелочная фосфатаза играет пока еще неопределенную роль в минерализации костей (40). Наиболее распространенным неколлагеновым белком в кости является остеонектин, составляющий примерно 2% от общего белка в развивающейся кости. Считается, что остеонектин влияет на рост и / или пролиферацию остеобластов и минерализацию матрикса.

Минерализация костного матрикса

Кость состоит из 50–70% минералов, 20–40% органического матрикса, 5–10% воды и <3% липидов. Минеральный состав кости состоит в основном из гидроксиапатита [Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ] с небольшими количествами карбоната, магния и кислого фосфата с отсутствующими гидроксильными группами, которые обычно присутствуют. .По сравнению с геологическими кристаллами гидроксиапатита, костные кристаллы гидроксиапатита очень малы, их наибольший размер составляет всего около 200 Å. Эти маленькие, малокристаллические, карбонатзамещенные кристаллы более растворимы, чем кристаллы геологического гидроксиапатита, что позволяет им поддерживать минеральный метаболизм.

Созревание матрикса связано с экспрессией щелочной фосфатазы и нескольких неколлагеновых белков, включая остеокальцин, остеопонтин и костный сиалопротеин.Считается, что эти связывающие кальций и фосфат белки помогают регулировать упорядоченное отложение минералов, регулируя количество и размер образующихся кристаллов гидроксиапатита.

Костный минерал обеспечивает механическую жесткость и прочность костей, а органический матрикс обеспечивает эластичность и гибкость. Костный минерал изначально откладывается в зонах «дырок» между концами коллагеновых фибрилл (41). Этому процессу могут способствовать везикулы внеклеточного матрикса в кости, такие как кальцификация хряща и минерализация сухожилий индейки (23).Внеклеточные везикулы матрикса синтезируются хондроцитами и остеобластами и служат защищенным микроокружением, в котором концентрации кальция и фосфата могут увеличиваться в достаточной степени, чтобы ускорить образование кристаллов. Внеклеточная жидкость обычно не перенасыщена гидроксиапатитом, поэтому гидроксиапатит не осаждается самопроизвольно. Внеклеточные везикулы матрицы содержат ядро ​​ядра, которое состоит из белков и комплекса кислых фосфолипидов, кальция и неорганического фосфата, которого достаточно для осаждения кристаллов гидроксиапатита.Пока неясно, как внеклеточные везикулы матрикса вносят вклад в минерализацию в определенных местах на концах фибрилл коллагена, потому что везикулы, по-видимому, не нацелены непосредственно на концы фибрилл (23).

Нет никаких доказательств того, что кластеры некристаллического фосфата кальция (аморфный фосфат кальция) образуются в кости до того, как он превращается в гидроксиапатит (42). По мере созревания костей кристаллы гидроксиапатита увеличиваются в размерах и снижают уровень примесей. Увеличение кристаллов происходит как за счет роста кристаллов, так и за счет агрегации.Макромолекулы костного матрикса могут способствовать начальному зарождению кристаллов, секвестрировать ионы минералов для увеличения локальной концентрации кальция и / или фосфора или способствовать гетерогенному зарождению. Макромолекулы также связываются с поверхностями растущих кристаллов, чтобы определить размер, форму и количество образующихся кристаллов.

Подтвержденные промоторы минерализации (нуклеаторы) включают белок 1 матрикса дентина и сиалопротеин кости. Коллаген I типа не способствует минерализации костей. Фосфопротеинкиназы и щелочная фосфатаза регулируют процесс минерализации.Костная щелочная фосфатаза может увеличивать локальную концентрацию фосфора, удалять фосфатсодержащие ингибиторы роста кристаллов гидроксиапатита или изменять фосфопротеины, чтобы контролировать их способность действовать как нуклеаторы.

Витамин D играет косвенную роль в стимуляции минерализации неминерализованного костного матрикса. После абсорбции или выработки кожей витамина D печень синтезирует 25-гидроксивитамин D, а почки впоследствии производят биологически активный 1,25-дигидроксивитамин D [1,25- (OH) ₂ D].1,25- (OH) ₂ D в сыворотке крови отвечает за поддержание в сыворотке кальция и фосфора адекватных концентраций, позволяющих пассивную минерализацию неминерализованного костного матрикса. Сыворотка 1,25- (OH) ₂ D делает это в первую очередь за счет стимуляции всасывания кальция и фосфора в кишечнике. Сыворотка 1,25- (OH) ₂ D также способствует дифференцировке остеобластов и стимулирует экспрессию остеобластами специфической для кости щелочной фосфатазы, остеокальцина, остеонектина, OPG и ряда других цитокинов.Сыворотка 1,25- (OH) ₂ D также влияет на пролиферацию и апоптоз других скелетных клеток, включая гипертрофические хондроциты.

Остеоциты

Остеоциты представляют собой терминально дифференцированные остеобласты и функционируют в синцитиальных сетях, поддерживая структуру кости и метаболизм. Остеоциты лежат в лакунах в минерализованной кости () и имеют обширные филиподиальные отростки, которые лежат внутри канальцев в минерализованной кости (43). Остеоциты обычно не экспрессируют щелочную фосфатазу, но экспрессируют остеокальцин, галектин 3 и CD44, рецептор клеточной адгезии для гиалуроната, а также несколько других белков костного матрикса.Остеоциты экспрессируют несколько матричных белков, которые поддерживают межклеточную адгезию и регулируют обмен минералов в костной жидкости в лакунах и канальцевой сети. Остеоциты активны во время остеолиза и могут функционировать как фагоцитарные клетки, поскольку содержат лизосомы.

Остеоциты поддерживают связь друг с другом и с поверхностью кости посредством своих множественных филиподиальных клеточных отростков. Коннексины — это интегральные клеточные белки, которые поддерживают щелевые контакты между клетками, чтобы обеспечить прямую связь через межклеточные каналы.Остеоциты метаболически и электрически связаны посредством щелевых контактов, состоящих в основном из коннексина 43 (44). Щелевые соединения необходимы для созревания, активности и выживания остеоцитов.

Основная функция синцития остеоцитов-остеобластов / выстилающих клеток — механочувствительность (45). Остеоциты преобразуют сигналы напряжения от изгиба или растяжения кости в биологическую активность. Поток канальцевой жидкости в ответ на внешние силы вызывает множество реакций внутри остеоцитов.Считается, что быстрые потоки костного кальция через щелевые соединения филиподий стимулируют передачу информации между остеобластами на поверхности кости и остеоцитами внутри кости (46). Сигнальные механизмы, участвующие в механотрансдукции, включают простагландин E2, циклооксигеназу 2, различные киназы, Runx2 и закись азота.

Остеоциты могут десятилетиями жить в человеческих костях, которые не перевернуты. Присутствие пустых лакун в стареющей кости указывает на то, что остеоциты могут подвергаться апоптозу, вероятно, вызванному нарушением их межклеточных щелевых контактов или взаимодействий клетка-матрица (47).Апоптоз остеоцитов в ответ на дефицит эстрогена или лечение глюкокортикоидами вредит структуре кости. Терапия эстрогенами и бисфосфонатами, а также физиологическая нагрузка на кость могут помочь предотвратить апоптоз остеобластов и остеоцитов (48).

Детерминанты прочности кости

Костная масса составляет от 50 до 70% прочности кости (49). Однако геометрия и состав костей важны, потому что более крупные кости прочнее более мелких, даже при эквивалентной минеральной плотности костей.По мере того как диаметр кости увеличивается в радиальном направлении, прочность кости увеличивается на радиус пораженной кости, увеличенный до четвертой степени. Количество и пропорция трабекулярной и кортикальной кости в данном участке скелета независимо влияет на прочность кости. Свойства костного материала важны для прочности кости. У некоторых пациентов с остеопорозом аномальный костный матрикс. Мутации в некоторых белках могут вызывать слабость костей (, например, , дефекты коллагена вызывают снижение прочности костей при несовершенном остеогенезе, нарушение γ-карбоксилирования белков Gla).На прочность костей могут влиять остеомаляция, терапия фтором или состояния гиперминерализации. Микроструктура костей также влияет на прочность костей. Низкий костный обмен приводит к накоплению микротрещин. Высокий метаболизм кости, при которой резорбция кости выше, чем образование кости, является основной причиной ухудшения микроархитектуры.

Выводы

Каркас выполняет несколько функций. Моделирование и ремоделирование костей сохраняют функцию скелета на протяжении всей жизни. Блок ремоделирования кости обычно сочетает резорбцию и формирование кости.Костный матрикс регулирует минерализацию костей. Прочность костей зависит от костной массы, геометрии и состава, свойств материала и микроструктуры.

Список литературы

1. Опорно-двигательный аппарат. В: Анатомия Грея, 39-е изд., Под редакцией Standring S, New York, Elsevier, 2004. , стр83 –135

3. Эриксен Э. Ф., Аксельрод Д. В., Мельсен Ф.Костная гистоморфометрия, Нью-Йорк, Raven Press, 1994. , pp1 –12

Анатомия, маркировка костей — StatPearls

Введение

Маркировка костей неоценима для идентификации отдельных костей и костных фрагментов и помогает в понимании функционального и эволюционного анатомия. Они используются клиницистами и хирургами, особенно ортопедами, радиологами, судебными экспертами, детективами, остеологами и анатомами. Хотя неподготовленный глаз может не обращать внимания на отметины на костях как на контуры кости, они не так просты.Маркировка костей играет важную роль в анатомии и физиологии человека и животных. Функциональность маркировки костей варьируется от обеспечения возможности суставов скользить друг мимо друга или фиксации костей на месте, обеспечения структурной поддержки мышечной и соединительной ткани и обеспечения периферийной стабилизации и защиты нервов, сосудов и соединительной ткани. Понимание важности маркировки костей позволяет по-новому взглянуть на анатомию кости и ее функциональные отношения с мягкими тканями.[1] [2] [3] [4] [5]

Общие отметины костей

Углы — Острые углы костей, которые могут служить прикреплением костей или мягких тканей, но часто используются для точного анатомического описания. Примеры включают в себя верхний, нижний и акромиальный углы лопатки и верхний, нижний и боковой углы затылка.

Тело — обычно относится к самому большому и наиболее выступающему сегменту кости. Примеры включают диафиз или диафиз длинных костей, таких как бедренная и плечевая кость.

Мыщелок — Относится к большому выступу, который часто обеспечивает структурную поддержку вышележащему гиалиновому хрящу. Он принимает на себя всю тяжесть силы, исходящей от сустава. Примеры включают коленный сустав (шарнирный сустав), образованный латеральным и медиальным мыщелками бедренной кости, а также латеральным и медиальным мыщелками большеберцовой кости. Кроме того, в затылке есть затылочный мыщелок, который соединяется с атласом (С1) и обеспечивает примерно 25 градусов сгибания и разгибания шейки матки.

Гребень — выступающая часть края кости. Гребни часто являются местами, где соединительная ткань прикрепляет мышцы к кости. На подвздошной кости находится гребень подвздошной кости.

Диафиз — Относится к основной части диафиза длинной кости. Длинные кости, включая бедренную, плечевую и большеберцовую кости, имеют стержень.

Эпикондиль — выступ, расположенный на мыщелке. Надмыщелок прикрепляет мышцы и соединительную ткань к кости, обеспечивая поддержку этой опорно-двигательной системы.Примеры включают медиальный и латеральный надмыщелки бедренной кости, медиальный и латеральный надмыщелки плечевой кости.

Эпифиз — суставной сегмент кости, обычно на проксимальном и дистальном полюсах кости. Обычно он имеет больший диаметр, чем стержень (диафиз). Эпифиз имеет решающее значение для роста костей, потому что он находится рядом с линией роста, также известной как пластинка роста.

Facet — Гладкая плоская поверхность, которая образует соединение с другой плоской костью или другой фасеткой, вместе создавая скользящее соединение.Примеры можно увидеть в фасеточных суставах позвонков, которые позволяют сгибать и разгибать позвоночник.

Трещина — открытая щель в кости, в которой обычно находятся нервы и кровеносные сосуды. Примеры включают верхнюю и нижнюю глазничную щель.

Отверстие — Отверстие, через которое проходят нервы и кровеносные сосуды. Примеры включают надглазничное отверстие, подглазничное отверстие и подбородочное отверстие на черепе.

Ямка — Мелкое углубление на поверхности кости.Здесь он может получить другую суставную кость или действовать для поддержки структур мозга. Примеры включают трохлеарную ямку, заднюю, среднюю и переднюю черепные ямки.

Канавка — Борозда на поверхности кости, которая проходит по длине сосуда или нерва, обеспечивая пространство, чтобы избежать сжатия соседними мышцами или внешними силами. Примеры включают радиальную канавку и канавку для поперечной пазухи.

Голова — округлое выступающее продолжение кости, которое является частью сустава.Он отделен от стержня кости шейкой. Голова обычно покрыта гиалиновым хрящом внутри синовиальной капсулы. Это основная суставная поверхность с прилегающей костью, образующая шаровидное соединение.

Маржа — Край любой плоской кости. Его можно использовать для точного определения границ кости. Например, край височной кости, сочленяющийся с затылочной костью, называется затылочным краем височной кости. И наоборот, край затылочной кости, сочленяющийся с височной костью, называется височным краем затылочной кости.

Meatus — Трубчатый канал, проходящий внутри кости, который может обеспечивать проход и защиту нервов, сосудов и даже звука. Примеры включают наружный слуховой проход и внутренний слуховой проход.

Шея — сегмент между головой и стержнем кости. Он часто отделяется от головы наличием физиологической линии у педиатрических пациентов и физическим рубцом (остатком физиологической линии) у взрослых.Его часто разделяют на хирургическую шейку и анатомическую шейку. Анатомическая шейка, которая может представлять собой старую эпифизарную пластинку, часто определяется ее прикреплением к капсульным связкам. Хирургическая шея часто более дистальна и ограничена местом на шее, которое чаще всего ломается. Например, в плечевой кости анатомическая шейка идет наклонно от большей бугристости до чуть ниже головки плечевой кости. Хирургическая шейка проходит горизонтально и на несколько сантиметров дистальнее плечевых бугров.

Паз — Углубление в кости, которое часто, но не всегда, обеспечивает стабилизацию соседней суставной кости. Шарнирная кость будет входить и выходить из выемки, определяя диапазон движений сустава. Примеры включают блокаторную вырезку на локтевой кости, лучевую вырезку локтевой кости, надгрудинную вырезку и нижнечелюстную вырезку.

Ramus — Изогнутая часть кости, которая обеспечивает структурную поддержку остальной части кости. Примеры включают верхнюю / нижнюю ветвь лобка и ветвь нижней челюсти.

Синус — Полость внутри любого органа или ткани. Примеры включают придаточные пазухи носа и синусы твердой мозговой оболочки.

Остистый отросток — приподнятая, резкая возвышенность кости в месте прикрепления мышц и соединительной ткани. Он отличается от обычного тем, что остистый отросток более выражен.

Вертел — большой выступ на стороне кости. Некоторые из самых больших групп мышц и наиболее плотных соединительных тканей прикрепляются к вертлугу.Наиболее яркими примерами являются большой и малый вертлуги бедренной кости.

Бугристость — умеренное выступание в месте прикрепления мышц и соединительных тканей. Его функция аналогична функции вертела. Примеры включают бугристость большеберцовой кости, бугристость дельтовидной и седалищной бугорков.

Бугорок — Небольшой округлый выступ, в котором прикрепляются соединительные ткани. Примеры включают большой и малый бугорки плечевой кости.

Эмбриология

Несмотря на то, что кость жесткая и кажется застойной, она является активным органом, который постоянно ремоделируется под действием остеокластов и остеобластов, которые соответственно разрушают и строят кость. Таким образом, контуры кости будут отражать силы, действующие на нее, будь то соседние твердые или мягкие ткани. Это называется законом Вольфа, который гласит, что здоровая кость будет реконструировать себя с адаптивными изменениями сил. Кость изменит свои контуры, чтобы отразить частоту, распределение и величину сил.

Особенности сочленения костей, такие как фасетки, мыщелки и головы, развиваются в результате сочленения поверхностей между двумя костями.

Выступы, такие как гребни, вертлуги, бугорки и бугорки, возникают в результате тяговых сил соединительной ткани и мышц. Эти отметки различного размера и формы указывают на силы, которые эти ткани прилагают к кости. Широкий спектр отметин на костях начинает формироваться на ранних этапах эмбриологического развития и сохраняется около 20 лет.

Хирургические аспекты

Маркировки костей важны для врачей и хирургов, поскольку они служат анатомическими ориентирами, дающими информацию об окружающих их структурах. Например, анестезиолог вводит инъекцию только медиальнее и кзади от седалищного отдела позвоночника, чтобы добиться блокады полового нерва. Кроме того, отметки на костях, такие как приводящий бугорок на бедренной кости, могут дать ценную информацию о мышцах, которые просматривает хирург. [6] [7]

Клиническая значимость

Практически все поставщики медицинских услуг будут использовать костные ориентиры на протяжении всей своей карьеры, чтобы приблизить места инъекций, локализовать желаемые мягкие ткани или нацелить медицинские изображения.Таких примеров много; однако следует отметить следующее:

• Остистые отростки пальпируются и используются в качестве анатомических направляющих во время эпидуральных инъекций стероидов или люмбальных пункций (спинномозговая пункция).

• Мыщелки большеберцовой и бедренной кости пальпируются, чтобы приблизиться к участкам мениска во время теста Мак-Мюррея, который оценивает структурную целостность мениска.

• Костные ориентиры на локтевом суставе используются для ориентации оператора и определения областей, представляющих интерес для целевой медицинской визуализации, такой как ультразвук.

Части кости

Части кости

Большинство людей представляют себе кость однородно твердой, но ничто не может быть дальше от истины. Во-первых, как вы увидите позже в этом разделе, кости бывают разных форм: длинные, короткие, плоские, неправильные, червячные и сесамовидные, которые имеют много общего, несмотря на их различия. Типичную кость можно разделить на несколько частей, каждая из которых выполняет определенную функцию:

• Эпифиз .Эта часть находится на крайних концах кости ( epi, = выше), где образуются суставы (сочленения).
• Суставной хрящ . Слой гиалинового хряща, называемый суставным хрящом , существует для уменьшения трения и поглощения ударов в синовиальных суставах (см. Суставы).
• Диафиз . Древко длинной кости — это направление, в котором кость может выдержать наибольшую нагрузку.
• Метафиз . Метафиз — это место, где диафиз встречается с эпифизом.Здесь происходит основной рост костей, а также там, где кровь попадает в кость.
• Надкостница . Тонкая мембрана, которая покрывает внешнюю сторону кости, где к кости прикрепляются сухожилия и связки. Внешний фиброзный слой — это место, где кровеносные сосуды, нервы и лимфатические сосуды соединяются с костью, а внутренний остеогенный слой содержит костные клетки, необходимые для роста и восстановления костей.
• Медуллярная (или костномозговая) полость . Эта полая полость в диафизе предназначена для хранения желтого костного мозга.
• Эндост . Эта мембрана выстилает мозговую полость и содержит клетки-остеопрогениторы (неспециализированные костные клетки, как вы скоро увидите).

Вверх, вниз и посередине

Как вы можете видеть на Рисунке 5.1, стержень длинной кости называется диафизом. Центральная жировая полость костного мозга находится внутри диафиза. На каждом конце кости, в месте синовиального сустава, есть область, называемая эпифизом. На стыке между ними есть область, называемая метафизом.

Рис. 5.1 Многие части типичной длинной кости. Показанный здесь пример — бедренная кость. (2003 www.clipart.com)

Общая картина

Определенное заболевание гипофиза связано с избыточной выработкой человеческого гормона роста или чГР. У ребенка это приводит к гигантизму, тогда как слишком малое количество гормона роста приводит к одной форме карликовости (другие формы вызываются либо крайним недоеданием, либо, в случае ахондроплазии , доминантным геном). У взрослого человека из-за образования эпифизарной линии кости лица, рук и ног резко увеличиваются.Это состояние, которое наблюдается у некоторых злодеев кино, называется акромегалией .

Помните, что органам, включая кости, необходимы три соединения: кровеносные сосуды (артерии и вены), лимфатические сосуды и нервы. Эти структуры входят в кость через маленькие отверстия, называемые отверстиями . Отверстие, специально предназначенное для кровеносных сосудов, называется питательным отверстием (единственная форма foramina ). Любой студент может определить, настоящий ли скелет, просто посмотрев на отверстия вокруг метафиза.Еще одна подсказка — вес: настоящие кости легче твердых моделей из-за отверстий для красного и желтого костного мозга.

Помимо входящих и выходящих нервов и сосудов, в метафизе также находятся эпифизарные пластинки , которые являются первичными центрами роста длинной кости. В эпифизарной пластинке четыре зоны. Зона покоя хряща не участвует в росте, но она прикрепляет пластину к остальной части кости. Зона пролиферирующего хряща и зона гипертрофического хряща обе участвуют в производстве хондроцитов (хрящевых клеток), но в последней зоне происходит созревание клеток.Последняя зона, где фактически формируется кость, известна как зона кальцинированного хряща .

По мере старения эпифизарные пластинки, которые менее плотны, чем кость и выглядят темнее на рентгеновском снимке, окостенят (превратятся в кость), после чего они появятся в виде светлой линии (называемой эпифизарная линия ). Это знаменует конец способности кости расти длиннее; это окостенение обычно завершается к началу — середине двадцатых годов (хотя грудина заканчивается только после 30 лет).Однако лицевые кости и часто руки и ноги не перестают расти, что объясняет, почему молодой Джимми Стюарт выглядел совсем иначе, чем в старину.

Чем они сложнее

Компактная кость отличается большим расстоянием между ячейками в твердой кристаллической матрице (см. Рис. 5.2). Вы можете помнить, что и широкое расстояние, и матрица были характеристиками соединительной ткани. Главная особенность компактной кости — ее прочность. Он обеспечивает защиту мест за пределами мягкой структуры, например, в плоских костях черепа.Компактная кость также выдерживает нагрузку на нее. В длинной кости напряжение лучше всего поглощается вдоль продольной оси диафиза. Такое расположение отлично подходит для такой кости, как бедренная кость, которая поглощает напряжение в этом направлении, но этого нельзя сказать о ключице, которая может быть легко сломана, если она получает удар вниз перпендикулярно диафизу.

Микроскопически компактная (или плотная) кость отличается расположением остеоцитов (костных клеток) в концентрических кругах матрикса.Подобно тому, как люди селятся вокруг источников воды, эти кольца или концентрические ламели расположены вокруг центрального гаверсовского канала, по которому проходят кровеносные сосуды. Комбинация концентрических пластинок и гаверсова канала называется остеоном или гаверсовской системой. Помимо гаверсовского канала, существуют перпендикулярные каналы, называемые перфорирующими каналами, которые соединяют гаверсовы каналы и помогают снабжать кровью не только более глубокие гаверсовские системы, но и полость костного мозга.

Остеоциты немного похожи на муравьев из-за расположения небольших каналов, называемых canaliculi, вокруг каждой клетки; эти canaliculi, название которых всегда заставляет меня думать об итальянском десерте, являются местом, где находится интерстициальная жидкость.Каналикулы выходят наружу во всех направлениях от лакуны, которая представляет собой пространство, где находится остеоцит.

Рисунок 5.2 Это диаграмма гаверсовых систем в компактной кости. Обратите внимание, что организация кости основана на расположении кровеносных сосудов. (LifeART1989-2001, Lippincott Williams & Wilkins)

Не только для удаления разливов

Губчатая или губчатая кость очень отличается по внешнему виду. Вместо жестких концентрических систем губчатая кость выглядит губчатой.Внешний вид обусловлен нерегулярным набором перекрывающихся и соединенных между собой спиц, называемых трабекулами , (см. Рисунок 5.2). Чтобы понять функцию губчатой ​​кости, обратите внимание, что она чаще всего появляется в эпифизе, прямо под защитным компактным слоем. Компактный слой обеспечивает прочное прикрепление к суставному хрящу, что помогает защитить от трения в каждом синовиальном суставе.

Так почему губчатая часть? Что касается нагрузки на сустав, представьте, что подпрыгиваете в воздухе и тяжело приземляетесь на ступни, держа ноги прямыми; Большое напряжение будет ощущаться не только в коленях, но и в местах сочленения бедренной кости с тазом, не говоря уже о спине.Вы можете легко уменьшить напряжение, согнув ноги в коленях и лодыжках; такой изгиб поглощает ударную нагрузку. Теперь вы знаете причину образования губчатой ​​кости? Верно, чтобы поглотить часть шока от удара в синовиальные суставы.

Завинчивающиеся разнонаправленные трабекулы позволяют поглощать напряжение с разных сторон. Кроме того, промежутки между трабекулами делают губчатую кость намного легче, что делает скелет в целом намного легче. Эти пространства служат другой цели; они заполнены красным костным мозгом, местом кроветворения.

Выдержки из Полное руководство для идиотов по анатомии и физиологии 2004 Майкл Дж. Виейра Лазаров. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

Костная структура

Автор: Dr.мед. habil. Геше Таллен, erstellt am 2013/04/12, редактор: Мария Яллурос, последнее изменение: 25.08.2017

Кости в основном состоят из минерализованной костной ткани. В меньшей степени они также содержат мягкие ткани, такие как суставной хрящ, костный мозг внутри кости, внешнюю поверхность, называемую надкостницей, а также нервы и кровеносные сосуды.

Костная ткань

Костная ткань включает большую часть кости. Его высокая плотность является результатом высокого содержания кальция, которое может достигать около 70% веса кости.Существует два основных типа костной ткани: компактная костная ткань ( Substantia compacta ) и губчатая костная ткань ( Substantia spongiosa ).

Компактная кость состоит из очень плотной, а значит, твердой, белой (костной) ткани, которая образует прочную внешнюю оболочку длинных костей (например, костей плеча или ног). Вместо этого губчатая кость состоит из нескольких крошечных пучков или стержней, называемых трабекулами, которые обеспечивают довольно мягкую и гибкую консистенцию (как в плоских костях, таких как позвонки).

Суставной хрящ

Суставной хрящ — это резиноподобный гладкий тип соединительной ткани, который можно найти на концах большинства костей, за исключением, например, черепа. Амортизируя суставы, хрящ помогает им хорошо двигаться. Хрящ также представляет собой остаток эмбрионального, в основном хрящевого, скелета.

Поверхность наружной кости (надкостница)

Надкостница представляет собой внешнюю поверхность костей в областях, где костная ткань не покрыта хрящом.Он состоит из соединительной ткани, которая, помимо нервов и кровеносных сосудов, содержит молодые костные клетки, которые позже могут развиться в остеобласты.

Костный мозг

Костный мозг — это мягкая ткань, заполняющая полости внутри костей. Существует два типа костного мозга: красный костный мозг, который производит клетки крови, и желтый костный мозг. который в основном состоит из жировых клеток.

Хотя при рождении весь костный мозг красный, с возрастом костный мозг превращается в желтый.Во всех длинных костях взрослых (например, в костях плеча) середина стержней (диафизов) состоит из желтого костного мозга, в то время как красный костный мозг можно найти в основном в коротких и плоских костях (таких как позвонки).

Сосуды и нервы

Костная ткань, а также надкостница и костный мозг содержат кровеносные сосуды и нервы, которые помогают снабжению кровью и кислородом, а также обмену информацией. Кости имеют крошечные отверстия на своей поверхности, которые позволяют кровеносным сосудам и нервам входить и выходить, таким образом, соединяясь с кровообращением или центральной нервной системой, соответственно.

Кости: анатомия, функции, типы и клинические аспекты

Кости: хотите узнать об этом больше?

Наши увлекательные видео, интерактивные викторины, подробные статьи и HD-атлас помогут вам быстрее достичь лучших результатов.

С чем вы предпочитаете учиться?

«Я бы честно сказал, что Kenhub сократил мое учебное время вдвое». — Подробнее. Ким Бенгочеа, Университет Реджиса, Денвер

Автор: Александра Серославская MD • Рецензент: Димитриос Митилинайос MD, PhD
Последняя редакция: 28 октября 2021 г.
Время чтения: 5 минут.

Кости составляют скелетную систему человеческого тела и отвечают за соматическую жесткость, хранение различных микроэлементов и размещение костного мозга.Они также производят красные кровяные тельца и различные формы белых кровяных телец и обеспечивают структурные очертания и движение. Кости необходимы для двуногой осанки, которую люди имеют с момента последнего крупного эволюционного обновления.

Из двухсот шести костей в теле взрослого человека есть несколько типов, которые сгруппированы вместе из-за их общих характеристик, таких как форма, расположение и дополнительные свойства.

В этой статье будут описаны все анатомические и важные гистологические факты о костях, а также их клинические отношения.

Что такое кость?

A Кость представляет собой соматическую структуру, состоящую из кальцинированной соединительной ткани. Основное вещество и коллаген волокна создают матрицу, содержащую остеоцитов . Эти клетки являются наиболее распространенными клетками, обнаруженными в зрелой кости и ответственными за поддержание роста и плотности костей. В костном матриксе накапливаются и кальций, и фосфат, укрепляя и уплотняя структуру.

Каждая кость связана с одной или несколькими костями и соединена посредством сустава (единственное исключение: подъязычная кость). Вместе с прикрепленными сухожилиями и мускулатурой скелет действует как рычаг, управляющий силой движения. Внутреннее ядро ​​костей ( medulla ) содержит красного костного мозга (первичный участок кроветворения) или заполнено желтым костным мозгом , заполненным жировой тканью.

Основными исходами развития кости являются эндохондральная и перепончатая формы .Эта особая характеристика наряду с общей формой кости используется для классификации костной системы. К основным признанным формам относятся:

• длинный
• короткий
• плоский
• сесамовидный
• нестандартный

Виды костей

Длинные кости

Эти кости развиваются посредством эндохондрального окостенения , процесса, при котором гиалиновая хрящевая пластинка медленно замещается.Вал, или диафиз , соединяет два конца, известные как эпифизы (множественное число для эпифиза). Полость костного мозга ограничена диафизом, толстым, компактным костью . Эпифиз — это в основном губчатая кость и покрыта тонким слоем компактной кости; суставные концы участвуют в суставах.

Метафиз расположен на границе диафиза и эпифиза на шейке кости и является местом роста во время развития.В эту группу костей входят:

Короткие кости

Тонкий внешний слой , компактной кости, покрывает обширную губчатую кость и костный мозг , образуя форму, более или менее кубовидной . К этой категории относятся кости запястья и предплюсны.