Struktura i skład chemiczny kości

Kości zajmują ściśle określone miejsce w ciele człowieka. Podobnie jak każdy organ, kości są reprezentowane przez różne rodzaje tkanek, a główne miejsce wśród nich zajmuje tkanka kostna, która jest rodzajem tkanki łącznej.

Kość (os) ma złożoną strukturę i skład chemiczny. W żywym organizmie kość dorosłego człowieka zawiera do 50% wody, 28,15% substancji organicznych i 21,85% substancji nieorganicznych. Substancje nieorganiczne są reprezentowane przez związki wapnia, fosforu, magnezu i innych pierwiastków. Zmielona kość składa się w 1/3 z substancji organicznych, zwanych „osseiną”, i w 2/3 z substancji nieorganicznych.

Wytrzymałość kości jest zapewniona przez fizykochemiczną jedność substancji nieorganicznych i organicznych oraz cechy jej struktury. Przewaga substancji organicznych zapewnia znaczną sprężystość i giętkość kości. Wraz ze wzrostem udziału związków nieorganicznych (w podeszłym wieku, przy niektórych chorobach) kość staje się krucha i łamliwa. Udział substancji nieorganicznych w składzie kości jest różny u różnych osób. Nawet u tej samej osoby zmienia się w ciągu całego życia, zależy od cech odżywczych, aktywności zawodowej, dziedziczności, warunków środowiskowych itp.

Większość kości u dorosłych składa się z tkanki kostnej blaszkowej. Tworzy ona zwartą i gąbczastą substancję, której rozmieszczenie zależy od obciążeń funkcjonalnych kości.

Zwarta substancja (substantia compacta) kości tworzy trzony kości rurkowatych, pokrywa ich nasady od zewnątrz w postaci cienkiej płytki, a także kości gąbczaste i płaskie zbudowane z substancji gąbczastej. Zwarta substancja kości jest przebijana cienkimi kanałami, w których przechodzą naczynia krwionośne i włókna nerwowe. Niektóre kanały są położone głównie równolegle do powierzchni kości (kanały centralne, czyli Haversa), inne otwierają się na powierzchni kości jako otwory odżywcze (foramina nutricia), przez które tętnice i nerwy wnikają w grubość kości, a żyły wychodzą.

Ściany kanałów centralnych (Haversa) (canales centrales) utworzone są przez koncentryczne płytki o grubości 4-15 µm, jakby włożone jedna w drugą. Wokół jednego kanału znajduje się od 4 do 20 takich płytek kostnych. Kanał centralny wraz z otaczającymi go płytkami nazywany jest osteonem (układ Haversa). Osteon jest strukturalną i funkcjonalną jednostką zwartej substancji kości. Przestrzenie między osteonami wypełnione są płytkami wstawkowymi. Zewnętrzną warstwę zwartej substancji tworzą zewnętrzne płytki otaczające, które są produktem kościotwórczej funkcji okostnej. Wewnętrzną warstwę, ograniczającą jamę szpiku kostnego, reprezentują wewnętrzne płytki otaczające, utworzone z komórek osteogennych endosteum.

Gąbczasta (belkowata) substancja kości (substantia spongiosa) przypomina gąbkę, zbudowaną z płytek kostnych (belek) z komórkami pomiędzy nimi. Położenie i rozmiar belek kostnych są określone przez obciążenia, którym kość podlega w postaci rozciągania i ściskania. Linie odpowiadające orientacji belek kostnych nazywane są krzywymi ściskania i rozciągania. Położenie belek kostnych pod kątem względem siebie pomaga równomiernie przenosić nacisk (trakcję mięśni) na kość. Taka konstrukcja zapewnia wytrzymałość kości przy najmniejszym zużyciu substancji kostnej.

Cała kość, z wyjątkiem powierzchni stawowych, pokryta jest błoną tkanki łącznej - okostną. Okostna jest mocno zespolona z kością dzięki włóknom tkanki łącznej przebijającym (sharpei's), które wnikają głęboko w kość. Okostna ma dwie warstwy. Zewnętrzną warstwę włóknistą tworzą włókna kolagenowe, które nadają okostnej szczególną wytrzymałość. Przechodzą przez nią naczynia krwionośne i nerwy. Warstwa wewnętrzna to warstwa wzrostowa, kambialna. Bezpośrednio przylega do zewnętrznej powierzchni kości, zawiera komórki osteogenne, dzięki którym kość narasta na grubość i regeneruje się po urazie. Okostna pełni więc nie tylko funkcje ochronne i troficzne, ale także kościotwórcze.

Od wewnątrz, od strony jam szpikowych, kość pokryta jest endosteum. Endosteum (endost) w postaci cienkiej płytki ściśle przylega do wewnętrznej powierzchni kości i pełni również funkcję osteogenną.

Kości charakteryzują się znaczną plastycznością. Łatwo się przebudowują pod wpływem treningu, aktywności fizycznej, co objawia się wzrostem lub spadkiem liczby osteonów, zmianą grubości płytek kostnych substancji zwartych i gąbczastych. Umiarkowana regularna aktywność fizyczna jest preferowana dla optymalnego rozwoju kości. Siedzący tryb życia, niewielkie obciążenia przyczyniają się do osłabienia i ścieńczenia kości. Kość nabywa strukturę wielkokomórkową, a nawet częściowo się rozpuszcza (resorpcja kości, osteoporoza). Zawód również wpływa na specyfikę budowy kości. Oprócz czynników środowiskowych znaczącą rolę odgrywają również czynniki dziedziczne i płciowe.

Plastyczność tkanki kostnej, jej aktywna restrukturyzacja są spowodowane powstawaniem nowych komórek kostnych, substancji międzykomórkowej na tle zniszczenia (resorpcji) istniejącej tkanki kostnej. Resorpcję zapewnia aktywność osteoklastów. W miejsce zniszczonej kości powstają nowe belki kostne, nowe osteony.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]