Строение и функции костной ткани

Человеческий скелет состоит из 200 костей различного размера и вида. Здоровая кость может противостоять высокой степени натяжения, давлению, сгибанию и скручиванию. Кости выполняют несколько функций: они способны стоять вертикально и переносить вес всего тела; они являются фиксатором для мышц и связок; они защищают внутренние органы, спинной мозг и костный мозг. А также они служат в качестве резервуара для кальция, магния и фосфора – кости взрослых людей содержат до 1.5 кг кальция, который начинает действовать, если ощущается его нехватка.

С первого взгляда нам кажется, что кости очень твердые, негибкие и безжизненные части тела. Однако это заблуждение - многочисленные восстановительные процессы проходят внутри костей. В этих процессах участвуют 3 типа костных клеток: остеобласты, остеокласты, остеоциты. Все три вида характеризуются своей способностью взаимодействовать друг с другом в полной гармонии: остеоциты фиксируют малейшие повреждения костей и информируют остеобласты. Они затем контролируют остеокласты, клетки, формирующие кость.

Остеокласты удаляют поврежденные ткани, оставляя маленькие пустые поры, которые затем заполняются остеобластами. Выполняя это, остеобласты сначала образуют коллаген - протеин, который составляет матрикс кости, и может рассматриваться как мягкий костный материал. Отвердевание происходит благодаря кальцификации или минерализации с помощью кальция и фосфора, которые усваиваются вместе с пищей и оседают в коллагеновом матриксе. Метаболизм костей контролируется многочисленными гормонами. Наиболее важные из них - кальцитонин, витамин D гормон, гормоны щитовидной железы и половые гормоны – эстроген у женщин и тестостерон у мужчин.

Кости достигают самой твердой формы в возрасте 20-25 лет, когда формируется максимальная костная масса. С 35 лет кости медленно, но верно начинают терять свою плотность.

К сведению в организме (литературные данные):

1. От 208 до 214 индивидуальных костей.

2. Нативная кость состоит из 50% неорганического материала, 25% органических веществ и 25% воды, связанной с коллагеном и протеогликанами.

3. 90% органики составляет коллаген типа 1 и только 10% другие органические молекулы ( гликопротеин остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин и другие пртеогликаны).

4. Костные компоненты представлены : органическим матриксом - 20-40%, неорганическими минералами – 50-70%, клеточными элементами 5-10% и жирами – 3%.

5. Макроскопически скелет состоит из двух компонентов – компактная или кортикальная кость; и сетчатая или губчатая кость.

6. В среднем вес скелета составляет 5 кг ( вес сильно зависит от возраста, пола, строения тела и роста).

7. Во взрослом организме на долю кортикальной кости приходится 4 кг, т.е. 80% ( в скелетной системе), тогда как губчатая кость составляет 20% и весит в среднем 1 кг.

8. Весь объем скелетной массы у взрослого человека составляет примерно 0.0014 м³ (1400000 мм³) или 1400 см³ (1.4 литра).

9. Поверхность кости представлена периостальной и эндостальной поверхностями – суммарно порядка 11,5 м² ( 11500000 мм²).

10. Периостальная поверхность покрывает весь внешний периметр кости и составляет 4.4% грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) всей поверхности кости.

11. Внутренняя (эндостальная) поверхность состоит из трех составляющих – 1) внутрикортикальная поверхность (поверхность Гаверсовых каналов), которая составляет 30.4% или грубо 3,5 м² (3500000 мм²); 2) поверхность внутренней стороны кортикальной кости порядка 4.4% или грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) и 3) поверхность трабекулярного компонента губчатой кости 60.8% или грубо 7 м² ( 7000000 мм²).

12. Губчатая кость 1 гр. в среднем имеет поверхность 70 см² (70000 см² : 1000 гр.), тогда как кортикальная кость 1 гр. имеет порядка 11.25 см² [(0.5+3.5+0.5) х 10000 см² : 4000 гр.], т.е. в 6 раз меньше. По мнению других авторов это соотношение может составлять 10 к 1.

13. Обычно при нормальном обмене веществ 0.6% кортикальной и 1.2% губчатой костной поверхности подвергается разрушению (резорбции) и, соответственно, 3% кортикальной и 6% губчатой костной поверхности вовлечены в формирование новой костной ткани. Остальная костная ткань (более 93% её поверхности) находится в состоянии отдыха или покоя.