Будова кісткової та хрящової тканини. Матеріал для учнів 8 класу.

 

Кістка — кісткова тканина: будова, гістологія

Кісткова тканина є головною складовою частиною скелета дорослої, вона виконує підтримуючу функцію по відношенню до м’язових структур, захищає життєво важливі органи, що знаходяться в черепній коробці і грудній клітці, а також оточує кістковий мозок, в якому відбувається утворення клітин крові.

Кісткова тканина володіє добре розвиненою судинної мережею і дуже високою метаболічною активністю. Вона служить резервуаром кальцію, фосфату і інших важливих іонів, концентрації яких в тканинних рідинах підтримуються на постійному рівні завдяки регуляторним механізмам, що викликають їх накопичення або виділення в кров.

Крім цього, кістки формують систему важелів, які множать зусилля, створювані скелетними м’язами при скороченні, перетворюючи їх в руху тіла. Завдяки тому, що кісткова тканина мінералізована, вона забезпечує механічні та метаболічні функції скелета.

Кістка — це спеціалізована сполучна тканина, до складу якої входять минерализованное міжклітинний речовина — кістковий матрикс — і три типи клітин: остеоциты (грец. osteon — кістка + kytos — клітина), тіла яких займають особливі дрібні порожнини (лакуни) всередині матриксу, остеобласти (грец. osteon — кістка + blastos — зародок), синтезують органічні компоненти матриксу, і остеокласти (грец. osteon — кістка + klastos — ломка) — багатоядерні гігантські клітини, які беруть участь у розробці і перебудові кісткової тканини.
Оскільки метаболіти, не можуть дифундувати через мінералізований кістковий матрикс, обмінні процеси між остеоцитами і кровоносними капілярами залежать від їх зв’язку, здійснюваної через кісткові канальці (лат. canalis — канал) — тонкі простору циліндричної форми, що пронизують матрикс.
Всі кістки вистелені (на внутрішній і зовнішній поверхні) шарами тканини, що містять остео-генні клітини: на внутрішній поверхні — це эндост, а на зовнішній — окістя.
Внаслідок твердості кістки її зрізи важко отримати з допомогою микротома, тому її вивчення вимагає спеціальних прийомів. Найбільш поширений метод, що дозволяє спостерігати клітини і органічний матрикс, заснований на демінералізації кістки, яку зберігають за допомогою стандартних фіксаторів.
Мінеральні речовини видаляють, занурюючи в розчин, що містить речовини, які утворюють хелати з кальцієм (наприклад, этилендиаминтетрауксусную кислоту — ЭДТК). Демінералізовану тканина потім заливають, роблять зрізи, які далі фарбують.

Хрящова тканина: функції та особливості будови

Не секрет, що спортсмени навіть в хорошій фізичній формі і в порівняно ранньому віці часто кидають тренування через травми. Велика частка їх проблем – зв’язки. Найбільш слабка їх частина – хрящова тканина. Функції пошкоджених суглобів, виявляється, можна відновлювати, якщо вчасно звернути увагу на проблему і створити відповідні умови для лікування та їх регенерації клітин.

Тканини в організмі людини

Людський організм – це складна і гнучка система, здатна до саморегулювання. Складається вона з різних за будовою та виконуваними функціями клітин. У них відбувається основний обмін речовин. Разом з неклеточными структурами вони об’єднані у тканини: епітеліальна, м’язова, нервова, сполучна.
Епітеліальні клітини складають основу шкірного покриву. Вони вистилають внутрішні порожнини (черевну, грудну, верхні дихальні шляхи, кишковий тракт). М’язова тканина дає можливість людині рухатися. Також вона забезпечує переміщення внутрішніх середовищ у всіх органах і системах. Мускулатура підрозділяється на види: гладка (стінки порожнинних органів і судин), серцева, скелетна (поперечнополосатая). Нервова тканина забезпечує передачу імпульсів від мозку. Деякі клітини здатні рости і розмножуватися, частина з них здатні до регенерації.
Сполучна тканина є внутрішнім середовищем організму. Вона різна за структурою, будовою та властивостями. З неї складаються міцні кістки скелета, підшкірна жирова клітковина, рідкі середовища: кров та лімфа. До неї також належить і хрящова тканина. Функції її формуюча, амортизаційна, підтримуюча та опорна. Всі вони відіграють важливу роль і є необхідними в складній системі організму.

Хрящова тканина: будова та функції

Її характерна риса – рихлість в розташуванні клітин. Розглядаючи їх окремо, можна помітити, як чітко відділені один від одного. Зв’язкою між ними виступає міжклітинний речовина – матрикс. Причому у різних видів хрящів воно утворене крім основної аморфної речовини різними волокнами (еластичним і колагеновими). Хоча вони мають загальні білкове походження, але розрізняються за властивостями і залежно від цього виконують різні функції.
Всі кістки організму сформувалися з хрящів. Але по мірі зростання їх міжклітинний речовина заповнилося кристалами солей (в основному кальцію). В результаті кістки придбали міцність і стали частиною скелета. Хрящі також виконують опорні функції. У хребті, перебуваючи між сегментами, вони сприймають постійні навантаження (статичні і динамічні). Вушні раковини, ніс, трахея, бронхи – в цих ділянках тканина відіграє більше формуючу роль.
Ріст і харчування хряща здійснюються через надхрящницу. Вона в тканини є обов’язковою частиною, крім суглобів. У них між тертьовими поверхнями присутній синовіальна рідина. Вона омиває, змащує і живить їх, відводить продукти обміну.

Структура

В хрящі мало клітин, здатних до поділу, і багато простору навколо них, заповненого різних за властивостями білковим речовиною. З-за такої особливості процеси регенерації часто більшою мірою йдуть саме в матриксі.

Виділяють два види клітин тканини: ходнроциты (зрілі) і хондробласты (молоді). Відрізняються вони розмірами, місцем і способом розташування. Хондроцити мають округлу форму, і вони більші. Розташовуються парами або в групах до 10 клітин. Хондробласты зазвичай дрібніше і знаходяться в тканини по периферії або поодиноко.
У цитоплазмі клітин під оболонкою накопичується вода, є включення глікогену. Кисень і живильні речовини надходять у клітини дифузно. Там відбувається синтез колагену і еластину. Вони необхідні для формування міжклітинного речовини. Від його специфіки залежить, якого типу це буде хрящова тканина. Особливості будови і функції гортані відрізняються від міжхребцевих дисків, в тому числі і вмістом колагену. У вушних раковинах, в хрящі носа міжклітинний речовина складається на 30 % з еластину.

Види

Як класифікується хрящова тканина? Функції її залежить від переважання в матриксі специфічних волокон. Якщо в міжклітинному речовині більше еластину, хрящова тканина буде більш пластична. Вона майже така ж міцна, але пучки волокон в ній тонше. Вони добре витримують навантаження не тільки на стиск, але і на розтяг, здатні до деформацій без критичних наслідків. Такі хрящі називають еластичними. Їх тканини формують гортань, вушні раковини, ніс.
Якщо в матриксі навколо клітин великий вміст колагену зі складною структурою побудови поліпептидних ланцюгів, такий хрящ називають гиалиновым. Він найчастіше покриває внутрішні поверхні суглобів. Найбільша кількість колагену зосереджено в поверхневій зоні. Він відіграє роль каркасу. Пучки волокон в ньому за структурою нагадують тривимірні переплетені мережі спіралевидної форми.
Є ще одна група: фіброзні, або волокнисті, хрящі. Вони, як і гіалінові, містять в міжклітинному речовині велика кількість колагену, але він має особливу структуру. Пучки їх волокон не мають складного переплетення і розташовані вздовж осі найбільших навантажень. Вони більш товсті, мають особливу міцність на стиск, погано відновлюються при деформації. З такої тканини сформовані міжхребетні диски, місця стику сухожиль з кістками.

Функції

Завдяки особливим біомеханічними властивостями тканину хряща ідеально підходить для зв’язування складових опорно-рухового апарату. Вона здатна приймати вплив сил стиснення і розтягування при рухах, перерозподіляти їх рівномірно навантаженні, до деякої міри поглинати або розсіювати.
Хрящі утворюють стійкі до стирання поверхні. У сукупності з синовіальною рідиною такі суглоби при допустимих навантаженнях здатні тривалий час нормально виконувати свої функції. Сухожилля – це не хрящова тканина. Функції їх також полягають у зв’язуванні в загальну систему кістково-м’язового апарату. Вони також складаються з пучків колагенових волокон, але їх структура і походження інші. Хрящі носа, органів дихання, вушних раковин крім того що виконують формуючу і опорну функції є місцем кріплення м’яких тканин. Але на відміну від сухожилків м’яза поруч з ними не мають такого навантаження.

Особливі властивості

В еластичних хрящах дуже мало судин. І це зрозуміло, адже сильна динамічна навантаження може їх пошкодити. Як же харчується хрящова сполучна тканина? Ці функції бере на себе міжклітинну речовину. У гиалиновом хрящі взагалі немає судин. Їх тертьові поверхні досить жорсткі і щільні. Харчування здійснюється за рахунок синовіальній рідині суглоба.
У матриксі вода переміщається вільно. Вона містить всі необхідні речовини для обмінних процесів. Протеогликановые компоненти в хрящах ідеально зв’язують воду. Вона як нестислива субстанція забезпечує жорсткість і додаткову амортизацію. При навантаженнях вода приймає на себе вплив, розтікається по всьому міжклітинному просторі і плавно знімає напругу, перешкоджаючи незворотних критичних деформацій.

Розвиток

У тілі дорослої людини до 2 % маси припадає на хрящову тканину. Де вона зосереджена і які функції виконує? Хрящова і кісткова тканина в ембріональному періоді не диференціюється. У зародків кісток немає. Вони розвиваються з хрящової тканини та утворюються до моменту народження. Але частина її так і не костеніє. З неї утворюються вуха, ніс, гортань, бронхи. Також вона присутня в суглобах рук і ніг, зчленуваннях лобкових кісток, міжхребцевих дисках, менисках колін.
Розвиток хряща відбувається в кілька етапів. Спочатку клітини мезенхіми насичуються водою, округлюються, втрачають відростки і починають продукувати речовини для матриксу. Після цього відбувається їх диференціювання на хондроцити та хондробласты. Перші виявляються щільно оточеними міжклітинною речовиною. У такому стані вони можуть ділитися обмежену кількість разів. Після таких процесів утворюється изогенная група. Клітини, що залишилися на поверхні тканини, стають хондробластами. У процесі продукування речовин матриксу відбувається остаточна диференціювання, формується структура з чітким поділом на тонку облямівку і основу тканини.

Вікові зміни

Функції хрящової тканини людини в процесі життя не змінюються. Проте з часом можна помітити ознаки старіння: слабшають м’язи і сухожилля, суглобів, втрачається гнучкість, турбують болі на переміну погоди або при незвичній навантаженні. Такий процес вважається фізіологічною нормою. До віком 30-40 років симптоми змін можуть більшою чи меншою мірою вже починати заподіювати незручності. Старіння тканини суглобового хряща відбувається із-за втрати її еластичності. Втрачається пружність волокон. Тканина висихає, розпушується.
На гладкій поверхні з’являються тріщинки, вона стає шорсткою. Плавність і легкість ковзання вже неможлива. Пошкоджені краї розростаються, у них утворюються відкладення, в тканини формуються остеофіти. Еластичні хрящі старіють з накопиченням в міжклітинному речовині кальцію, але на їх функціях (ніс, вушні раковини) це майже не позначається.

Порушення функції хрящової і кісткової тканини

Коли і як це може статися? У великій мірі це залежить від того, яку функцію виконує хрящова тканина. У міжхребцевих дисках, основна функція яких стабілізуюча і опорна, найчастіше порушення роботи відбувається при розвитку дистрофічних або дегенеративних процесів. Ситуація може призвести до зміщень, що, в свою чергу, спричинить здавлення навколишніх тканин. Неминучий набряк, защемлення нервів, здавлювання судин.
Щоб відновити стабільність, організм намагається боротися з проблемою. Хребець у місці деформації «підлаштовується» під ситуацію, розростається у вигляді своєрідних кісткових виростів (вусів). Це також не йде на користь оточуючим тканинам: знову набряк, обмеження, стискання. Така проблема має комплексний характер. Порушення з боку кістково-хрящового апарату прийнято називати остеохондрозом.
Тривале обмеження руху (гіпс при травмах) також негативно позначається на хрящах. Якщо при надмірних навантаженнях еластичні волокна перероджуються в грубі фіброзні пучки, то при низькій активності хрящі перестають нормально харчуватися. Синовіальна рідина погано перемішується, хондроцити недоотримують поживні речовини, в результаті не виробляється необхідна кількість колагену і еластину для матриксу.
Висновок напрошується сам: для нормальної роботи хрящі суглобів повинні отримувати достатню навантаження на розтяг і стиск. Щоб це забезпечити, необхідно займатися фізичними вправами, вести здоровий і активний спосіб життя.