Кость - Bone

Кость
Левая бедренная кость вымершего слона, Аляска, Ледниковый период Wellcome L0057714.jpg
Кость, относящаяся к плейстоценовому ледниковому периоду вымершего вида слона.
Bertazzo S - кость, лишенная белков с помощью SEM - крыса Wistar - x10k.tif
Сканирующая электронная микрофотография кости при 10000 - кратном увеличении
Идентификаторы
MeSH D001842
TA98 A02.0.00.000
TA2 366 , 377
TH H3.01.00.0.00001
FMA 5018
Анатомическая терминология

Кости является жесткой ткани , которая составляет часть скелета у большинства позвоночных животных. Кости защищают различные органы тела, производят красные и белые кровяные тельца , накапливают минералы , обеспечивают структуру и поддержку тела, а также обеспечивают подвижность . Кости бывают разных форм и размеров и имеют сложную внутреннюю и внешнюю структуру. Они легкие, но прочные и прочные и выполняют несколько функций .

Костная ткань (костная ткань) - это твердая ткань , разновидность специализированной соединительной ткани . Внутри он имеет сотовую матрицу , которая помогает придать кости жесткость. Костная ткань состоит из различных типов костных клеток . Остеобласты и остеоциты участвуют в формировании и минерализации кости; остеокласты участвуют в резорбции костной ткани. Модифицированные (уплощенные) остеобласты становятся выстилающими клетками, которые образуют защитный слой на поверхности кости. Минерализованная матрица костной ткани имеет органический компонент, в основном коллаген, называемый оссеином, и неорганический компонент костного минерала, состоящий из различных солей. Костная ткань - это минерализованная ткань двух типов: кортикальная кость и губчатая кость . Другие типы тканей, обнаруженных в костях, включают костный мозг , эндост , надкостницу , нервы , кровеносные сосуды и хрящи .

В человеческом теле при рождении присутствует около 300 костей; многие из них сливаются вместе во время развития, оставляя в общей сложности 206 отдельных костей у взрослого человека, не считая многочисленных маленьких сесамовидных костей . Самая большая кость в теле - бедренная или бедренная кость, а самая маленькая - стремечка в среднем ухе .

Греческое слово, обозначающее кость, - ὀστέον («остеон»), отсюда и многие термины, которые используют это слово в качестве префикса, например, остеопатия .

Состав

Кость не является однородной твердой, но состоит из гибкого матрикса (около 30%) и связанных минералов (около 70%), которые сложно сотканы и бесконечно реконструированы группой специализированных костных клеток. Их уникальный состав и конструкция позволяют костям быть относительно твердыми и прочными, оставаясь при этом легкими.

Костный матрикс на 90-95 % состоит из эластичных коллагеновых волокон, также известных как оссеин, а остальная часть является основным веществом . Эластичность коллагена повышает устойчивость к переломам. Матрица затвердевает за счет связывания неорганической минеральной соли, фосфата кальция , в химической структуре, известной как гидроксилапатит кальция . Именно минерализация костей придает костям жесткость.

Кость активно строится и реконструируется на протяжении всей жизни специальными костными клетками, известными как остеобласты и остеокласты. Внутри любой отдельной кости ткань состоит из двух основных структур, известных как кортикальная и губчатая кость, каждый из которых имеет свой внешний вид и характеристики.

Кора

Детали поперечного сечения длинной кости

Твердый внешний слой костей состоит из кортикальной кости, которую также называют компактной костью, поскольку она намного плотнее губчатой ​​кости. Он образует твердую поверхность (кору) костей. Кортикальная кость придает кость гладкий, белый и твердый вид и составляет 80% от общей костной массы скелета взрослого человека . Он облегчает выполнение основных функций костей - поддержку всего тела, защиту органов, предоставление рычагов для движения, а также хранение и высвобождение химических элементов, в основном кальция. Она состоит из нескольких микроскопических столбцов, каждый называется остеоном или гаверсы системы. Каждый столбец представляет собой несколько слоев остеобластов и остеоцитов вокруг центрального канала, называемого гаверсовым каналом . Каналы Фолькмана, расположенные под прямым углом, соединяют остеоны вместе. Столбцы метаболически активны, и по мере того, как кость реабсорбируется и создается, природа и расположение клеток в остеоне будут меняться. Кортикальная кость покрыта надкостницей на своей внешней поверхности и эндостом на ее внутренней поверхности. Эндост - это граница между кортикальной костью и губчатой ​​костью. Первичной анатомо-функциональной единицей кортикального слоя кости является остеон .

Трабекул

Микрофотография губчатого вещества кости

Губчатая кость, также называемая губчатой ​​или губчатой ​​костью, представляет собой внутреннюю ткань скелетной кости и представляет собой пористую сеть с открытыми клетками . Ракообразная кость имеет более высокое отношение площади поверхности к объему, чем кортикальная кость, и она менее плотная . Это делает его более слабым и гибким. Большая площадь поверхности также делает его пригодным для метаболических процессов, таких как обмен ионов кальция. Губчатая кость обычно находится на концах длинных костей, возле суставов и внутри позвонков. Ракообразная кость имеет большое количество сосудов и часто содержит красный костный мозг, в котором происходит кроветворение , производство клеток крови. Первичной анатомической и функциональной единицей губчатого вещества кости является трабекула . Трабекулы ориентированы в соответствии с распределением механической нагрузки, которую кость испытывает в длинных костях, таких как бедренная кость . Что касается коротких костей, было изучено трабекулярное выравнивание на ножке позвонка . Тонкие образования остеобластов, покрытые эндостом, создают нерегулярную сеть пространств, известных как трабекулы. Внутри этих пространств находятся костный мозг и гемопоэтические стволовые клетки, которые дают начало тромбоцитам , эритроцитам и лейкоцитам . Трабекулярный костный мозг состоит из сети стержневидных и пластинчатых элементов, которые делают весь орган светлее и оставляют место для кровеносных сосудов и костного мозга. Остальные 20% от общей костной массы приходится на губчатую кость, но ее площадь почти в десять раз больше, чем у компактной кости.

Слова губчатый и трабекулярный относятся к крошечным решетчатым единицам (трабекулам), которые образуют ткань. Впервые это было точно проиллюстрировано на гравюрах Кришостомо Мартинеса .

Костный мозг

Костный мозг , также известный как миелоидная ткань в красном костном мозге, можно найти практически в любой кости, содержащей губчатую ткань . У новорожденных все такие кости заполнены исключительно красным костным мозгом или кроветворным костным мозгом, но по мере того, как ребенок стареет, количество гемопоэтической фракции уменьшается, а количество жировой / желтой фракции, называемой жировой тканью костного мозга (ЖТК), увеличивается. У взрослых красный мозг в основном находится в костном мозге бедренной кости, ребер, позвонков и костей таза .

Клетки

Костные клетки

Кость - это метаболически активная ткань, состоящая из нескольких типов клеток. Эти клетки включают остеобласты , которые участвуют в создании и минерализации костной ткани, остеоциты и остеокласты , которые участвуют в реабсорбции костной ткани. Остеобласты и остеоциты происходят из клеток- остеопрогениторов , но остеокласты происходят из тех же клеток, которые дифференцируются с образованием макрофагов и моноцитов . Внутри костного мозга также находятся гемопоэтические стволовые клетки . Эти клетки дают начало другим клеткам, в том числе лейкоцитам , эритроцитам и тромбоцитам .

Остеобласт

Свет микрофотография из декальцинированных губчатых костной ткани , отображающих остеобластов активно синтезировать остеоид, содержащая два остеоцитов.

Остеобласты представляют собой одноядерные костеобразующие клетки. Они расположены на поверхности остеонных швов и образуют белковую смесь, известную как остеоид , которая минерализуется, превращаясь в кость. Остеоидный шов - это узкая область вновь образованного органического матрикса, еще не минерализованная, расположенная на поверхности кости. Остеоид в основном состоят из типа I коллагена . Остеобласты также вырабатывают гормоны , такие как простагландины , которые воздействуют на саму кость. Остеобласт создает и восстанавливает новую кость, фактически выстраиваясь вокруг себя. Во-первых, остеобласт накапливает волокна коллагена. Эти коллагеновые волокна используются как каркас для работы остеобластов. Остеобласт затем откладывает фосфат кальция, который затвердевает под действием гидроксида и бикарбонат- ионов. Совершенно новая кость, созданная остеобластом, называется остеоидом . Когда остеобласт завершает работу, он фактически оказывается внутри кости, когда затвердевает. Когда остеобласт попадает в ловушку, он становится остеоцитом. Другие остеобласты остаются на вершине новой кости и используются для защиты подлежащей кости, они известны как выстилающие клетки.

Остеоцит

Остеоциты - это клетки мезенхимального происхождения, происходящие из остеобластов, которые мигрировали в костный матрикс, который они сами производили, оказывались в ловушке и окружали его. Пространства, которые занимают клеточное тело остеоцитов в минерализованной матрице коллагена типа I, известны как лакуны , в то время как клеточные отростки остеоцитов занимают каналы, называемые канальцами. Многие отростки остеоцитов встречаются с остеобластами, остеокластами, клетками выстилки костей и другими остеоцитами, вероятно, в целях коммуникации. Остеоциты остаются в контакте с другими остеоцитами в кости через щелевые соединения - спаренные клеточные отростки, которые проходят через канальцевые каналы.

Остеокласт

Остеокласты - это очень большие многоядерные клетки, которые отвечают за разрушение костей в процессе их резорбции . Затем из остеобластов формируется новая кость. Кость постоянно реконструируется за счет резорбции остеокластов и создается остеобластами. Остеокласты - это большие клетки с множеством ядер, расположенных на поверхности костей в так называемых лакунах Ховшипа (или ямках резорбции ). Эти лакуны являются результатом реабсорбции окружающей костной ткани. Поскольку остеокласты происходят из линии моноцитарных стволовых клеток , они оснащены фагоцитарными механизмами, подобными циркулирующим макрофагам . Остеокласты созревают и / или мигрируют на дискретные поверхности кости. По прибытии активные ферменты, такие как устойчивая к тартрату кислотная фосфатаза , секретируются против минерального субстрата. Реабсорбция кости остеокластами также играет роль в гомеостазе кальция .

Состав

Кости состоят из живых клеток (остеобластов и остеоцитов), встроенных в минерализованный органический матрикс. Основным неорганическим компонентом кости человека является гидроксиапатит , доминирующий минерал кости , имеющий номинальный состав Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Органические компоненты этой матрицы состоят в основном из коллагена I типа - «органический», относящийся к материалам, полученным в результате человеческого тела, - и неорганическим компонентам, которые наряду с доминирующей фазой гидроксиапатита включают другие соединения кальция и фосфата, включая соли. Около 30% бесклеточного компонента кости состоит из органического вещества, а около 70% по массе приходится на неорганическую фазу. В коллагеновые волокна дают кость его прочность на разрыв , а также перемежаются кристаллы гидроксиапатита поддавки кости его предел прочности при сжатии . Эти эффекты синергичны . Точный состав матрицы может быть подвергнут изменение с течением времени из - за питания и биоминерализацию , с отношением кальция к фосфату колеблется от 1,3 до 2,0 (по весу), а также микроэлементы , такие как магний , натрий , калий и карбонат также является нашел.

Коллаген типа I составляет 90–95% органического матрикса, а остальная часть матрикса представляет собой гомогенную жидкость, называемую основным веществом, состоящее из протеогликанов, таких как гиалуроновая кислота и хондроитинсульфат , а также неколлагеновых белков, таких как остеокальцин , остеопонтин или кость. сиалопротеин . Коллаген состоит из цепочек повторяющихся единиц, которые придают костям прочность на разрыв, и расположены внахлест, что предотвращает напряжение сдвига. Функция основного вещества полностью не изучена. По расположению коллагена под микроскопом можно выделить два типа костей: тканые и пластинчатые.

  • Тканая кость (также известная как фиброзная кость ), которая характеризуется беспорядочной организацией коллагеновых волокон и является механически слабой.
  • Пластинчатая кость, имеющая регулярное параллельное расположение коллагеновых пластин («ламелей») и механически прочная.
Просвечивающая электронная микрофотография декальцинированного тканого костного матрикса, показывающая характерную неправильную ориентацию коллагеновых волокон.

Плетеная кость образуется, когда остеобласты быстро производят остеоид, что первоначально происходит во всех костях плода , но позже заменяется более упругой пластинчатой ​​костью. У взрослых тканая кость образуется после переломов или при болезни Педжета . Плетеная кость более слабая, с меньшим количеством беспорядочно ориентированных коллагеновых волокон, но быстро формируется; именно из-за такого вида волокнистой матрицы кость называется тканой . Вскоре она замещается пластинчатой ​​костью, которая высоко организована в виде концентрических пластин с гораздо меньшей долей остеоцитов в окружающей ткани. Пластинчатая кость, которая впервые появляется у человека у плода в третьем триместре, более прочна и заполнена множеством коллагеновых волокон, параллельных другим волокнам в том же слое (эти параллельные столбцы называются остеонами). В поперечном сечении волокна проходят в противоположных направлениях чередующимися слоями, как в фанере , помогая кости сопротивляться скручивающим силам. После перелома сначала формируется тканая кость, которая постепенно замещается пластинчатой ​​костью в ходе процесса, известного как «замещение костной ткани». По сравнению с тканой костью образование пластинчатой ​​кости происходит медленнее. Упорядоченное отложение коллагеновых волокон ограничивает образование остеоида примерно 1-2  мкм в день. Ламеллярная кость также требует относительно плоской поверхности, чтобы коллагеновые волокна располагались параллельными или концентрическими слоями.

Осаждение

Внеклеточный матрикс кости образован остеобластами , которые секретируют как коллаген, так и основное вещество. Они синтезируют коллаген внутри клетки, а затем секретируют фибриллы коллагена. Волокна коллагена быстро полимеризуются с образованием коллагеновых нитей. На этом этапе они еще не минерализованы и называются «остеоидом». Вокруг нитей кальций и фосфат осаждаются на поверхности этих нитей, превращаясь в течение нескольких дней или недель в кристаллы гидроксиапатита.

Чтобы минерализовать кость, остеобласты выделяют пузырьки, содержащие щелочную фосфатазу . Это расщепляет фосфатные группы и действует как очаги отложения кальция и фосфата. Затем везикулы разрываются и становятся центром роста кристаллов. В частности, костный минерал состоит из глобулярных и пластинчатых структур.

Типы

Строение длинной кости
Один из способов классифицировать кости - по их форме или внешнему виду.

В человеческом теле есть пять типов костей: длинные, короткие, плоские, неправильные и сесамовидные.

  • Длинные кости характеризуются стержнем, диафизом , который намного длиннее его ширины; и эпифизом - закругленными головками на каждом конце стержня. Они состоят в основном из компактной кости с меньшим количеством костного мозга , расположенного в костномозговой полости , и участков губчатой ​​губчатой ​​кости на концах костей. Большинство костей конечностей , включая кости пальцев рук и ног , представляют собой длинные кости. Исключение составляют восемь костей запястья по руке , семь шарнирных кости предплюсны по лодыжке и сесамовидная кость коленной чашечки . Длинные кости, такие как ключица, которые имеют стержень или концы другой формы, также называются модифицированными длинными костями .
  • Короткие кости имеют примерно кубическую форму и имеют только тонкий слой компактной кости, окружающий губчатую внутреннюю часть. Кости запястья и лодыжки - короткие кости.
  • Плоские кости тонкие и, как правило, изогнутые, с двумя параллельными слоями компактной кости, между которыми находится слой губчатой ​​кости. Большинство костей черепа - плоские кости, как и грудина .
  • Сесамовидные кости - это кости, встроенные в сухожилия. Поскольку они удерживают сухожилие дальше от сустава, угол сухожилия увеличивается, и, таким образом, усиливается нагрузка на мышцу. Примерами сесамовидных костей являются надколенник и гороховидная форма .
  • Кости неправильной формы не попадают в вышеперечисленные категории. Они состоят из тонких слоев плотной кости, окружающих губчатую внутреннюю часть. Как следует из названия, их формы неправильные и сложные. Часто эта неправильная форма возникает из-за множества центров окостенения или наличия костных носовых пазух. Кости позвоночника , таза и некоторые кости черепа - кости неправильной формы. Примеры включают решетчатую и клиновидную кости.

Терминология

При изучении анатомии анатомы используют ряд анатомических терминов для описания внешнего вида, формы и функции костей. Другие анатомические термины также используются для описания расположения костей . Как и другие анатомические термины, многие из них происходят от латинского и греческого языков . Некоторые анатомы до сих пор используют латынь для обозначения костей. Термин «костный» и приставка «остео-», относящиеся к вещам, относящимся к костям, все еще широко используются сегодня.

Некоторые примеры терминов, используемых для описания костей, включают термин «отверстие» для описания отверстия, через которое что-то проходит, и «канал» или «проходной канал» для описания туннельной структуры. Выступ от кости можно назвать несколькими терминами, включая «мыщелок», «гребень», «позвоночник», «возвышение», «бугорок» или «бугристость», в зависимости от формы и расположения выступа. В общем, у длинных костей есть «голова», «шея» и «тело».

Когда две кости соединяются вместе, говорят, что они «сочленяются». Если две кости имеют фиброзное соединение и относительно неподвижны, то сустав называется «шовным».

Разработка

Эндохондральная оссификация
Легкая микрофотография среза молодого коленного сустава (крыса), показывающая пластинки роста хряща

Образование кости называется окостенением . На стадии развития плода это происходит за счет двух процессов: внутримембранозной оссификации и эндохондральной оссификации . Внутримембранозная оссификация включает образование кости из соединительной ткани, тогда как эндохондральная оссификация включает образование кости из хряща .

Внутримембранозное окостенение в основном происходит при формировании плоских костей черепа, а также нижней челюсти, верхней челюсти и ключиц; кость образована из соединительной ткани, такой как ткань мезенхимы, а не из хряща. Процесс включает: развитие очага окостенения , обызвествление , образование трабекул и развитие надкостницы.

Эндохондральное окостенение происходит в длинных костях и большинстве других костей тела; он включает развитие кости из хряща. Этот процесс включает в себя создание модели хряща, ее рост и развитие, развитие первичных и вторичных центров окостенения , а также формирование суставного хряща и эпифизарных пластинок .

Эндохондральное окостенение начинается с точек в хряще, называемых «первичными центрами окостенения». В основном они появляются во время внутриутробного развития плода, хотя некоторые короткие кости начинают свое первичное окостенение после рождения . Они ответственны за образование диафизов длинных костей, коротких костей и некоторых частей неправильных костей. Вторичное окостенение происходит после рождения и формирует эпифизы длинных костей и конечностей неправильных и плоских костей. Диафиз и оба эпифиза длинной кости разделены растущей зоной хряща ( эпифизарной пластинкой ). По достижении зрелости скелета (от 18 до 25 лет) весь хрящ заменяется костью, при этом диафиз и оба эпифиза соединяются вместе (закрытие эпифиза). В верхних конечностях окостенели только диафизы длинных костей и лопатки. Эпифизы, кости запястья, клювовидный отросток, медиальный край лопатки и акромион остаются хрящевыми.

При преобразовании хряща в кость выполняются следующие шаги:

  1. Зона резервного хряща. Эта область, наиболее удаленная от костного мозга, состоит из типичного гиалинового хряща, который пока не показывает признаков превращения в кость.
  2. Зона пролиферации клеток. Чуть ближе к полости костного мозга хондроциты размножаются и выстраиваются в продольные столбики уплощенных лакун.
  3. Зона гипертрофии клеток. Затем хондроциты перестают делиться и начинают гипертрофироваться (увеличиваться), как это происходит в первичном центре окостенения плода. Стенки матрикса между лакунами становятся очень тонкими.
  4. Зона обызвествления. Минералы откладываются в матрице между столбиками лакуны и кальцифицируют хрящ. Это не постоянные отложения минералов в кости, а только временная опора для хряща, которая в противном случае вскоре была бы ослаблена из-за разрушения увеличенных лакунов.
  5. Зона отложения костной ткани. Внутри каждого столбца стенки между лакунами разрушаются, и хондроциты погибают. Это превращает каждый столбик в продольный канал, в который сразу же проникают кровеносные сосуды и костный мозг из полости костного мозга. Остеобласты выстраиваются вдоль стенок этих каналов и начинают откладывать концентрические пластинки матрикса, в то время как остеокласты растворяют временно кальцинированный хрящ.

Функции

Функции кости
Механический
  • Защита
  • Придает структуру
  • Облегчает передвижение
  • Облегчает слух
Синтетический
Метаболический

Кости выполняют множество функций:

Механический

Кости выполняют множество механических функций. Вместе кости в теле образуют скелет . Они обеспечивают каркас для поддержки тела и точку крепления для скелетных мышц , сухожилий , связок и суставов , которые вместе создают и передают силы, так что отдельными частями тела или всем телом можно манипулировать в трехмерном пространстве ( взаимодействие между костью и мышцей изучается в биомеханике ).

Кости защищают внутренние органы, такие как череп, защищающий мозг, или ребра, защищающие сердце и легкие . Из-за того, как формируется кость, кость имеет высокую прочность на сжатие около 170  МПа (1700  кгс / см 2 ), низкую прочность на разрыв 104–121 МПа и очень низкую прочность на сдвиг (51,6 МПа). Это означает, что кость хорошо сопротивляется давящему (сжимающему) напряжению, менее хорошо сопротивляется растягивающему (растягивающему) напряжению, но лишь плохо сопротивляется напряжению сдвига (например, из-за скручивающих нагрузок). Хотя кость по существу хрупкая , кость действительно обладает значительной степенью эластичности , в основном за счет коллагена .

С механической точки зрения кости также играют особую роль в слухе . В косточках три маленькие косточки в среднем ухе , которые участвуют в здравой трансдукции.

Синтетический

Губчатая часть костей содержит костный мозг . Костный мозг производит клетки крови в процессе, называемом кроветворением . Клетки крови, которые создаются в костном мозге, включают эритроциты , тромбоциты и лейкоциты . Клетки- предшественники, такие как гемопоэтические стволовые клетки, делятся в процессе, называемом митозом, с образованием клеток-предшественников. К ним относятся предшественники, из которых в конечном итоге образуются лейкоциты , и эритробласты, дающие начало эритроцитам. В отличие от красных и белых кровяных телец, создаваемых митозом, тромбоциты выделяются из очень крупных клеток, называемых мегакариоцитами . Этот процесс прогрессивной дифференцировки происходит в костном мозге. После созревания клетки попадают в кровообращение . Каждый день таким образом образуется более 2,5 миллиарда эритроцитов и тромбоцитов и 50–100 миллиардов гранулоцитов .

Костный мозг не только создает клетки, но и является одним из основных мест, где разрушаются дефектные или старые эритроциты.

Метаболический

  • Запасы минералов - кости действуют как запасы важных для организма минералов, в первую очередь кальция и фосфора .

В зависимости от вида, возраста и типа кости костные клетки составляют до 15 процентов кости. Хранение факторов роста - минерализованный костный матрикс хранит важные факторы роста, такие как инсулиноподобные факторы роста, трансформирующий фактор роста, морфогенетические белки костей и другие.

Ремоделирование

Кость постоянно создается и заменяется в процессе, известном как ремоделирование . Этот продолжающийся оборот кости представляет собой процесс резорбции, за которым следует замена кости с незначительным изменением формы. Это достигается за счет остеобластов и остеокластов. Клетки стимулируются множеством сигналов и вместе называются блоком ремоделирования. Примерно 10% скелетной массы взрослого человека реконструируется каждый год. Цель ремоделирования - регулировать гомеостаз кальция , восстанавливать микроповрежденные кости от повседневного стресса и формировать скелет во время роста. Повторяющиеся нагрузки, такие как упражнения с отягощением или заживление костей, приводят к утолщению костей в точках максимального напряжения ( закон Вольфа ). Было высказано предположение, что это результат пьезоэлектрических свойств кости, которые заставляют кость генерировать небольшие электрические потенциалы при нагрузке.

Действие остеобластов и остеокластов контролируется рядом химических ферментов, которые либо стимулируют, либо ингибируют активность клеток ремоделирования кости, контролируя скорость образования, разрушения или изменения формы кости. Клетки также используют паракринную передачу сигналов, чтобы контролировать активность друг друга. Например, скорость резорбции кости остеокластами ингибируется кальцитонином и остеопротегерином . Кальцитонин производится парафолликулярными клетками в щитовидной железе , и может связываться с рецепторами на остеокластах непосредственно ингибирует активность остеокластов. Остеопротегерин секретируется остеобластами и способен связывать RANK-L, подавляя стимуляцию остеокластов.

Остеобласты также можно стимулировать для увеличения костной массы за счет увеличения секреции остеоида и подавления способности остеокластов разрушать костную ткань . Повышение секреции остеоидом стимулируется секреции гормона роста путем гипофиза , гормона щитовидной железы и половых гормонов ( эстрогенов и андрогенов ). Эти гормоны также способствуют увеличению секреции остеопротегерина. Остеобласты также могут быть индуцированы к секреции ряда цитокинов, которые способствуют реабсорбции кости, стимулируя активность остеокластов и дифференциацию от клеток-предшественников. Витамин D , паратиреоидный гормон и стимуляция остеоцитов побуждают остеобласты увеличивать секрецию RANK- лиганда и интерлейкина 6 , которые затем стимулируют повышенную реабсорбцию кости остеокластами. Эти же соединения также увеличивают секрецию колониестимулирующего фактора макрофагов остеобластами, что способствует дифференцировке клеток-предшественников в остеокласты и снижает секрецию остеопротегерина.

Объем

Объем кости определяется скоростью образования и резорбции кости. Недавние исследования показали, что определенные факторы роста могут воздействовать на местное изменение костной ткани за счет увеличения активности остеобластов. С помощью костных культур были выделены и классифицированы многочисленные факторы роста костного происхождения. Эти факторы включают инсулиноподобные факторы роста I и II, трансформирующий фактор роста бета, фактор роста фибробластов, фактор роста тромбоцитов и морфогенетические белки костей. Данные свидетельствуют о том, что костные клетки производят факторы роста для внеклеточного хранения в костном матриксе. Высвобождение этих факторов роста из костного матрикса может вызвать пролиферацию предшественников остеобластов. Факторы роста костей могут действовать как потенциальные детерминанты местного костеобразования. Исследования показали, что объем губчатой ​​кости при постменопаузальном остеопорозе может определяться соотношением между общей поверхностью, формирующей костную ткань, и процентом резорбции поверхности.

Клиническое значение

Кость может поражать ряд заболеваний, включая артрит, переломы, инфекции, остеопороз и опухоли. С заболеваниями, связанными с костями, могут справиться разные врачи, включая ревматологов по суставам и хирургов- ортопедов , которые могут провести операцию по исправлению сломанных костей. Другие врачи, например специалисты по реабилитации, могут участвовать в выздоровлении, радиологи - в интерпретации результатов визуализации, а патологи - в расследовании причины заболевания, а семейные врачи могут играть роль в предотвращении осложнений заболевания костей, таких как остеопороз.

Когда врач осматривает пациента, будут взяты его история болезни и обследование. Затем часто делают снимки костей, что называется рентгенографией . Это может включать ультразвуковой рентген , компьютерную томографию , магнитно-резонансную томографию и другие изображения, такие как сканирование костей , которые могут использоваться для исследования рака. Могут быть приняты другие тесты, такие как анализ крови на аутоиммунные маркеры или аспират синовиальной жидкости .

Переломы

Рентгенография используется для выявления возможных переломов костей после травмы колена.

В нормальной кости переломы возникают при приложении значительной силы или повторяющихся травмах в течение длительного времени. Переломы также могут возникать, когда кость ослаблена, например, при остеопорозе, или когда существует структурная проблема, например, когда кость чрезмерно реконструируется (например , болезнь Педжета ) или является местом роста рака. Общие переломы включают переломы запястья и бедра , связанные с остеопорозом , переломы позвонков, связанные с высокоэнергетической травмой и раком, и переломы длинных костей. Не все переломы болезненны. В серьезных случаях, в зависимости от типа и местоположения перелома, осложнения могут включать в себя грудную клетку , синдром компартмента или жировую эмболию . Сложные переломы связаны с проникновением кости через кожу. Некоторые сложные переломы можно лечить с помощью процедур костной пластики , которые заменяют недостающие части кости.

Переломы и их основные причины можно исследовать с помощью рентгена , компьютерной томографии и МРТ . Трещины описываются по их расположению и форме, и существует несколько систем классификации, в зависимости от местоположения трещины. Распространенным переломом длинных костей у детей является перелом Солтера – Харриса . При лечении переломов часто дают обезболивающее и иммобилизуют область перелома. Это способствует заживлению костей . Кроме того, могут использоваться хирургические меры, такие как внутренняя фиксация . Из-за иммобилизации людям с переломами часто рекомендуют пройти реабилитацию .

Опухоли

Есть несколько типов опухолей, которые могут поражать кость; примеры доброкачественных опухолей костей включают остеому , остеоид-остеому , остеохондрому , остеобластому , энхондрому , гигантоклеточную опухоль кости и аневризматическую кисту кости .

Рак

Рак может возникать в костной ткани, и кости также являются частым местом распространения ( метастазирования ) других видов рака . Раковые образования, возникающие в костях, называются «первичными» видами рака, хотя такие виды рака встречаются редко. Метастазы в пределах костей являются «вторичным» видами рака, с наиболее распространенными из которых рака молочной железы , рака легкого , рака предстательной железы , рака щитовидной железы и рака почки . Вторичный рак, поражающий кость, может либо разрушить кость (так называемый « литический » рак), либо создать кость (« склеротический » рак). Рак костного мозга внутри кости также может поражать костную ткань, например лейкоз и множественную миелому . Кости также могут поражаться раком других частей тела. Раковые образования в других частях тела могут выделять паратироидный гормон или пептид, связанный с паратироидным гормоном . Это увеличивает реабсорбцию костей и может привести к переломам костей.

Костная ткань, которая разрушается или изменяется в результате рака, искажается, ослабляется и более склонна к переломам. Это может привести к сдавлению спинного мозга , разрушению костного мозга, что приводит к синякам , кровотечению и подавлению иммунитета , и является одной из причин боли в костях. Если рак метастатический, то могут быть другие симптомы в зависимости от локализации исходного рака. Также можно почувствовать некоторые виды рака костей.

Рак кости лечат в зависимости от его типа, стадии , прогноза и симптомов, которые он вызывает. Многие первичные раковые опухоли костей лечатся лучевой терапией . Рак костного мозга можно лечить химиотерапией , также можно использовать другие формы таргетной терапии, такие как иммунотерапия . Паллиативная помощь , направленная на максимальное повышение качества жизни человека , может сыграть определенную роль в управлении, особенно если вероятность выживания в течение пяти лет мала.

Другие болезненные состояния

Остеопороз

Снижение минеральной плотности костной ткани при остеопорозе (R), что увеличивает вероятность переломов

Остеопороз - это заболевание костей, при котором минеральная плотность кости снижается , что увеличивает вероятность переломов . Остеопороз определяется Всемирной организацией здравоохранения у женщин как минеральная плотность костной ткани на 2,5 стандартных отклонения ниже максимальной костной массы по отношению к среднему значению возраста и пола. Эта плотность измеряется с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA) с термином «установленный остеопороз», включая наличие хрупкого перелома . Остеопороз чаще всего встречается у женщин после менопаузы , когда он называется «постменопаузальным остеопорозом», но может развиваться у мужчин и женщин в пременопаузе при наличии определенных гормональных нарушений и других хронических заболеваний или в результате курения и приема лекарств , в частности глюкокортикоидов . Остеопороз обычно протекает бессимптомно, пока не произойдет перелом. По этой причине сканирование DEXA часто проводится людям с одним или несколькими факторами риска, у которых развился остеопороз и есть риск перелома.

Лечение остеопороза включает в себя советы бросить курить, снизить потребление алкоголя, регулярно заниматься спортом и соблюдать здоровую диету. Кальций и след минеральные добавки также могут посоветовать, как это может витамин D . Когда используются лекарства, они могут включать бисфосфонаты , стронция ранелат и заместительную гормональную терапию .

Остеопатическая медицина

Остеопатическая медицина - это школа медицинской мысли, изначально разработанная на основе идеи связи между опорно-двигательной системой и общим состоянием здоровья, но теперь она очень похожа на традиционную медицину. По состоянию на 2012 год более 77 000 врачей в США прошли обучение в остеопатических медицинских школах.

Остеология

Бедренные и плечевые кости человека римского периода с признаками заживших переломов

Исследование костей и зубов называется остеологией . Он часто используется в антропологии , археологии и судебной медицине для различных задач. Это может включать определение состояния питания, состояния здоровья, возраста или травм человека, у которого были взяты кости. Подготовка костей для таких исследований может включать в себя процесс мацерации .

Обычно антропологи и археологи изучают костяные орудия труда, сделанные Homo sapiens и Homo neanderthalensis . Кости могут использоваться в различных целях, например, в качестве метательных наконечников или художественных пигментов, а также могут быть сделаны из внешних костей, таких как рога .

Другие животные

узловатая копытная нога
Флюороз скелета в ноге коровы, вызванный промышленным загрязнением
Кости ног и тазового пояса птицы

Скелеты птиц очень легкие. Их кости меньше и тоньше, чтобы облегчить полет. Среди млекопитающих летучие мыши наиболее близки к птицам по плотности костей, что позволяет предположить, что небольшие плотные кости являются летной адаптацией. У многих костей птиц мало костного мозга из-за того, что они полые.

Птичий клюв в основном состоит из кости и представляет собой выступы нижней челюсти , покрытые кератином .

Некоторые кости, в основном образующиеся отдельно в подкожных тканях, включают головные уборы (например, костное ядро ​​рогов, рога, оссиконы), остеодерму и os penis / os clitoris . А оленьи «сек рога состоят из кости , которая является необычным примером кости будучи вне кожи животного после того , как бархат пролил.

У вымершей хищной рыбы Dunkleosteus вдоль челюстей были острые края твердой обнаженной кости.

Доля кортикальной кости, составляющая 80% в человеческом скелете, может быть намного ниже у других животных, особенно у морских млекопитающих и морских черепах , или у различных мезозойских морских рептилий , таких как ихтиозавры , среди других.

Многие животные, особенно травоядные , практикуют остеофагию - поедание костей. Предположительно это делается для восполнения недостатка фосфата .

Многие заболевания костей, поражающие людей, также поражают и других позвоночных - примером одного заболевания является флюороз скелета.

Общество и культура

Кости забитого скота на ферме в Намибии

Кости убитых животных имеют множество применений. В доисторические времена они использовались для изготовления костяных инструментов . Кроме того, они использовались в резьбе по кости , что уже было важно в доисторическом искусстве , а также в наше время в качестве материалов для изготовления пуговиц , бус , ручек , катушек , вспомогательных средств для расчетов , гаек с головкой , игральных костей , фишек для покера , палочек для пикапа , скримшоу и т. Д. украшения и др.

Костный клей можно получить путем длительного кипячения измельченных или треснувших костей с последующим фильтрованием и испарением для загустения полученной жидкости. Когда-то исторически важный, костный клей и другие клеи животных сегодня имеют лишь несколько специализированных применений, например, при реставрации антиквариата . По сути, тот же процесс с дальнейшей очисткой, сгущением и сушкой используется для изготовления желатина .

Бульон готовится путем длительного кипячения нескольких ингредиентов, традиционно включая кости.

Костный уголь , пористый черный гранулированный материал, в основном используемый для фильтрации, а также в качестве черного пигмента , получают путем обугливания костей млекопитающих.

Костный шрифт Oracle - это система письма, которая использовалась в Древнем Китае и основывалась на надписях на костях. Его название происходит от костей оракула, которые в основном были ключицей быка. Древние китайцы (в основном представители династии Шан ) записывали свои вопросы на кости оракула и сжигали кость, а место треснувшей кости было ответом на вопросы.

В некоторых культурах, например, у австралийских аборигенов , например у курдайтча, указывать на кого-то костью считается неудачей .

В вилочках домашней птицы были использованы для гадания , и до сих пор обычно используются в традиции , чтобы определить , какой из двух людей , тянущих на любом зубце кости может загадать желание.

Различные культуры на протяжении всей истории переняли обычай придавать форму голове младенца путем искусственной деформации черепа . Широко распространенным обычаем в Китае было привязывание стопы для ограничения нормального роста стопы.

Дополнительные изображения

Смотрите также

использованная литература

Сноски

  • Катя Хоэн; Мариеб, Элейн Никпон (2007). Анатомия и физиология человека (7-е изд.). Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-5909-1.
  • Брайан Х. Дерриксон; Тортора, Джерард Дж. (2005). Основы анатомии и физиологии . Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-68934-8.
  • Дэвидсон, Стэнли (2010). Колледж, Ники Р .; Уокер, Брайан Р .; Ральстон, Стюарт Х. (ред.). Принципы Дэвидсона и практика медицины . Иллюстрировано Робертом Бриттоном (21-е изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон / Эльзевьер. ISBN 978-0-7020-3085-7.
  • Дикин, Барбара Янг; и другие. (2006). Функциональная гистология Уитера: текст и цветной атлас (5-е изд.). [Эдинбург?]: Черчилль Ливингстон / Эльзевьер. ISBN 978-0-443-068-508.- рисунки Филипа Дж.
  • Холл, Артур К .; Гайтон, Джон Э. (2005). Учебник медицинской физиологии (11-е изд.). Филадельфия: У. Б. Сондерс. ISBN 978-0-7216-0240-0.
  • Энтони, С. Фаучи; Харрисон, TR; и другие. (2008). Принципы внутренней медицины Харрисона (17-е изд.). Нью-Йорк [и др.]: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0-07-147692-8.- Энтони редактирует текущую версию; Харрисон редактировал предыдущие версии.

внешние ссылки