Kostní tkáň je nejdůležitější tkání v našem těle. Plní mnoho funkcí. Kostní tkáň je v histologii označována jako typ kosterní pojivové tkáně, která zahrnuje i tkáň chrupavky. Z mezenchymu se vyvíjejí buňky kosterních pojivových tkání, včetně kostí.
Kosterní pojivové tkáně
Kosterní pojivové tkáně plní mnoho funkcí:
- Kosti jsou páteří celého organismu. Kostra umožňuje člověku, který se skládá výhradně z měkkých tkání, cítit se sebejistě v prostoru.
- Díky kostře se můžeme pohybovat. Svaly jsou připojeny ke kostem, které zase tvoří páky pohybu, které vám umožňují provádět jakoukoli akci.
- Zásobník mnoha minerálů se nachází v kostní tkáni. Kostní tkáň se účastní metabolismu fosfátů a vápníku.
- Hematopoéza se vyskytuje v kostech, konkrétně v červené kostní dřeni.
Funkce kostní tkáně v histologii jsou definovány jako shodné s funkcemi všechkosterní pojivové tkáně, ale tato tkáň má řadu jedinečných vlastností.
Hlavním znakem a rozdílem mezi kostní tkání a jinou pojivovou tkání je vysoký obsah minerálů, který činí 70 %. To vysvětluje pevnost kostí, protože mezibuněčná látka kostní pojivové tkáně je v pevném stavu.
Kostní tkáně. Chemické složení kostní tkáně
Kostní tkáň musí začít studiem jejího chemického složení. To vám umožní pochopit jeho speciální vlastnosti. Obsah organických látek ve tkáni je od 10 do 20 %. Voda obsahuje od 6% do 20%, minerály, jak je uvedeno výše, nejvíce - až 70%. Hlavními prvky minerální látky kosti jsou fosforečnan vápenatý a hydroxyapatity. Také vysoký obsah minerálních solí.
Kombinace organických a anorganických látek kostní tkáně vysvětluje pevnost, pružnost kostí, jejich schopnost odolávat velké zátěži. Zároveň příliš vysoký obsah minerálů výrazně křehne kosti.
Mezibuněčná látka je tvořena z 95 % kolagenem typu I. Organická hmota se hromadí na proteinových vláknech. Fosfoproteiny přispívají k akumulaci vápenatých iontů v kostech. Proteoglykany podporují vazbu kolagenu na minerální sloučeniny, k jejichž tvorbě zase napomáhá alkalická fosfatáza a osteonektin, který stimuluje další růst anorganických krystalů.
Součásti buňky
Kostní buňky uvnitřHistologie se dělí na tři typy: osteoblasty, osteocyty a osteoklasty. Buněčné komponenty se vzájemně ovlivňují a tvoří integrální systém.
Osteoblasty
Osteoblasty jsou krychlové buňky oválného tvaru s excentricky umístěným jádrem. Velikost takových buněk je přibližně 15-20 mikronů. Organely jsou dobře vyvinuté, jsou exprimovány granulární EPS a Golgiho komplex, což může vysvětlit aktivní syntézu exportovaných proteinů. V histologii se na preparátu kostní tkáně cytoplazma buněk barví bazofilně.
Osteoblasty jsou lokalizovány na povrchu kostních trámců ve vznikající kosti, kde zůstávají ve zralých kostech v houbovité látce. Ve formovaných kostech lze osteoblasty nalézt v periostu, v endostu pokrývajícím medulární kanál, v perivaskulárním prostoru osteonů.
Osteoblasty se účastní osteogeneze. Díky aktivní syntéze a exportu proteinů se tvoří kostní matrix. Díky alkalické fosfatáze, která je aktivní v buňce, dochází k hromadění minerálů. Nezapomeňte, že osteoblasty jsou prekurzory osteocytů. Osteoblasty vylučují matricové vezikuly, jejichž obsah spouští tvorbu krystalů z minerálů v kostní matrici.
Osteoblasty se dělí na aktivní a klidové. Aktivní se účastní osteogeneze a produkují složky matrice. Odpočinkové osteoblasty s endosteální membránou chrání kost před osteoklasty. Klidové osteoblasty lze aktivovat, kdyžúprava kostí.
Osteocyty
Osteocyty jsou zralé, dobře diferencované buňky kostní tkáně, umístěné jedna po druhé v mezerách, nazývaných také kostní dutiny. Buňky oválného tvaru s četnými výběžky. Velikost osteocytů je přibližně 30 mikronů na délku a až 12 na šířku. Jádro je podlouhlé, umístěné uprostřed. Chromatin je kondenzovaný a tvoří velké shluky. Organely jsou špatně vyvinuté, což může vysvětlit nízkou syntetickou aktivitu osteocytů. Buňky jsou navzájem spojeny procesy prostřednictvím buněčných kontaktů nexů, tvořících syncytium. Prostřednictvím těchto procesů dochází k výměně látek mezi kostní tkání a krevními cévami.
Osteoklasty
Osteoklasty na rozdíl od osteoblastů a osteocytů pocházejí z krevních buněk. Osteocyty vznikají fúzí několika promonocytů, takže je někteří autoři nepovažují za buňky a řadí je mezi sympplasty.
Strukturou jsou osteoklasty velké, mírně protáhlé buňky. Velikost buněk se může lišit od 60 do 100 um. Cytoplazmu lze barvit oxyfilně i bazofilně, vše závisí na stáří buněk.
V buňce je několik zón:
- Bazální, obsahující hlavní organely a jádra.
- Nařasený okraj mikroklků pronikající do kosti.
- Vesikulární zóna obsahující enzymy degradující kosti.
- Světle zbarvená přilnavá zóna pro podporu fixace buněk.
- Zónaresorpce
Osteoklasty ničí kostní tkáň, podílejí se na přestavbě kosti. Destrukce kostní substance, nebo, jinými slovy, resorpce, je důležitou fází restrukturalizace, po níž následuje tvorba nové substance pomocí osteoblastů. Lokalizace osteoklastů se shoduje s přítomností osteoblastů, v prohlubních na povrchu kostních trámců, v endostu a periostu.
Periosteum
Okostice se skládá z osteoblastů, osteoklastů a osteogenních buněk, které se podílejí na růstu a opravě kostí. Periosteum je bohaté na krevní cévy, jejichž větve se ovinou kolem kosti a pronikají do její hmoty.
V histologii není klasifikace kostní tkáně příliš rozsáhlá. Tkaniny se dělí na hrubé vlákno a lamelové.
Hrubá vláknitá kostní tkáň
Hrubá vláknitá kostní tkáň se vyskytuje hlavně u dítěte před narozením. U dospělého člověka zůstává ve švech lebky, v zubních alveolech, ve vnitřním uchu, v místech uchycení šlach ke kostem. Hrubovláknitá kostní tkáň v histologii je určena předchůdcem lamelární.
Tkáň se skládá z chaoticky uspořádaných silných svazků kolagenových vláken, která jsou umístěna v matrici sestávající z anorganických látek. V mezibuněčné látce jsou také krevní cévy, které jsou spíše špatně vyvinuté. Osteocyty se nacházejí v mezibuněčné látce v systémech lakun a kanálků.
Lamelární kostní tkáň
Všechny kosti dospělého těla, s výjimkou míst úponu šlach a oblastí lebečních švů, sestávají z lamelární kostipojivová tkáň.
Na rozdíl od hrubé vláknité kostní tkáně jsou všechny složky lamelární tkáně strukturované a tvoří kostní pláty. Kolagenová vlákna v jedné desce mají jeden směr.
V histologii existují dva druhy lamelární kostní tkáně – houbovitá a kompaktní.
Houbovitá hmota
V houbovité látce jsou destičky spojeny do trabekul, strukturních jednotek látky. Obloukové destičky leží vzájemně rovnoběžně a tvoří avaskulární kostní paprsky. Desky jsou orientovány ve směru samotných trabekul.
Trabekuly jsou vzájemně propojeny pod různými úhly a tvoří trojrozměrnou strukturu. Kostní buňky jsou umístěny v mezerách mezi kostními paprsky, což činí tuto látku porézní, což vysvětluje název tkáně. Buňky obsahují červenou kostní dřeň a krevní cévy, které vyživují kost.
Houbovitá látka se nachází ve vnitřní části plochých a houbovitých kostí, v epifýzách a vnitřních vrstvách tubulární diafýzy.
Kompaktní kostní hmota
Histologie lamelární kostní tkáně by měla být dobře prostudována, protože právě tento typ kostní tkáně je nejsložitější a obsahuje mnoho různých prvků.
Kostní pláty v kompaktní hmotě jsou uspořádány do kruhu, jsou do sebe vloženy a tvoří hustou hromadu, kde nejsou prakticky žádné mezery. Strukturální jednotkou je osteon, formkostní desky. Záznamy lze rozdělit do několika typů.
- Vnější obecné štítky. Jsou umístěny přímo pod periostem, obepínají celou kost. V houbovitých a plochých kostech lze kompaktní látku vyjádřit pouze takovými deskami.
- Osteonové desky. Tento typ dlahy tvoří osteony, soustředné dlahy ležící kolem cév. Osteon je hlavním prvkem kompaktní substance diafýz v tubulárních kostech.
- Vložené desky, které jsou zbytky rozkládajících se desek.
- Vnitřní obecné lamely obklopují medulární kanál se žlutou dření.
Kompaktní látka je lokalizována v povrchové vrstvě plochých a houbovitých kostí, v diafýze a povrchových vrstvách epifýzy tubulárních kostí.
Kost je pokryta periostem, který obsahuje kambiální buňky, díky nimž kost roste do tloušťky. Periosteum také obsahuje osteoblasty a osteoklasty.
Pod periostem leží vrstva vnějších obecných plátů.
V samém středu tubulární kosti je dřeňová dutina, pokrytá endostem. Endost je pokryta vnitřními obecnými deskami, které jej uzavírají do prstence. Trabekuly houbovité hmoty mohou přiléhat k dřeňové dutině, takže na některých místech mohou být ploténky méně výrazné.
Mezi vnější a vnitřní vrstvou obecné dlahy je osteonová vrstva kosti. Uprostřed každého osteonu je Haversův kanál s krevní cévou. Haversovy kanály spolu komunikují příčnými Volkmannovými kanály. Prostor mezi ploténkami a cévou se nazývá perivaskulární, céva je pokryta volnou pojivovou tkání a perivaskulární prostor obsahuje buňky podobné těm z periostu. Kanál je obklopen vrstvami osteonových destiček. Osteony jsou zase od sebe odděleny resorpční linií, která se často nazývá štěpení. Mezi osteony jsou také interkalované destičky, které jsou zbytkovým materiálem osteonů.
Kostní mezery s uzavřenými osteocyty se nacházejí mezi osteonovými destičkami. Procesy osteocytů tvoří tubuly, kterými jsou živiny transportovány do kostí kolmých na ploténky.
Kolagenová vlákna umožňují vidět kostní kanály a dutiny pod mikroskopem, protože oblasti lemované kolagenem jsou zbarveny do hněda.
V histologii na preparátu se lamelární kostní tkáň barví podle Schmorla.
Osteogeneze
Osteogeneze je buď přímá, nebo nepřímá. Přímý vývoj se provádí z mezenchymu, z buněk pojivové tkáně. Nepřímé - z buněk chrupavky. V histologii je přímá osteogeneze kostní tkáně zvažována před nepřímou, protože jde o jednodušší a starobylejší mechanismus.
Přímá osteogeneze
Kosti lebky, malé kosti ruky a další ploché kosti se vyvíjejí z pojivové tkáně. Při tvorbě kostí tímto způsobem lze rozlišit čtyři fáze
- Tvorba kosterního primordia. V prvním měsíci vstupují stromální kmenové buňky do mezenchymu ze somitů. Dochází k množení buněk, obohacování tkáně cévami. Buňky tvoří pod vlivem růstových faktorů shluky až 50 kusů. Buňky vylučují proteiny, množí se a rostou. V kmenových stromálních buňkách začíná proces diferenciace, které se mění v osteogenní progenitorové buňky.
- Osteoidní stadium. V osteogenních buňkách dochází k syntéze proteinů a akumulaci glykogenu, organely se zvětšují, fungují aktivněji. Osteogenní buňky syntetizují kolagen a další proteiny, jako je kostní morfogenetický protein. Časem se buňky začnou méně často množit a diferencovat na osteoblasty. Osteoblasty se podílejí na tvorbě mezibuněčné substance, chudé na minerály a bohaté na organickou hmotu, osteoidu. V této fázi se objevují osteocyty a osteoklasty.
- Osteoidní mineralizace. Osteoblasty se také účastní tohoto procesu. Začíná v nich působit alkalická fosfatáza, jejíž činnost přispívá k hromadění minerálních látek. V cytoplazmě se objevují matricové vezikuly naplněné proteinem osteokalcinem a fosforečnanem vápenatým. Minerály přilnou ke kolagenu díky osteokalcinu. Trabekuly se zvětšují a navzájem se spojují a vytvářejí síť, kde stále zůstává mezenchym a cévy. Výsledná tkáň se nazývá primární membránová tkáň. Kostní tkáň je hrubě vláknitá, tvoří primární spongiózní kost. V této fázi se z mezenchymu tvoří periost. V blízkosti krevních cév periostu se objevují buňky, které se pak budou podílet na růstu a regeneraci kosti.
- Tvorba kostních plátů. V této fázi existujenáhrada primární membranózní kostní tkáně lamelární. Osteony začnou vyplňovat mezery mezi trabekulami. Z krevních cév se do kosti dostávají osteoklasty, které v ní tvoří dutiny. Právě osteoklasty vytvářejí dutinu pro kostní dřeň, ovlivňují tvar kosti.
Nepřímá osteogeneze
Nepřímá osteogeneze nastává během vývoje tubulárních a houbovitých kostí. Abyste pochopili všechny mechanismy osteogeneze, musíte se dobře orientovat v histologii chrupavky a kostních pojivových tkání.
Celý proces lze rozdělit do tří kroků:
- Vytvoření modelu chrupavky. V diafýze mají chondrocyty nedostatek živin a stávají se puchýři. Uvolněné matricové vezikuly vedou ke kalcifikaci chrupavčité tkáně. V histologii jsou chrupavka a kostní tkáň vzájemně propojeny. Začnou se navzájem nahrazovat. Z perichondria se stává periosteum. Chondrogenní buňky se stávají osteogenními, které se zase stávají osteoblasty.
- Vytvoření primární spongiózní kosti. Na místě chrupavčitého modelu se objevuje hrubá vazivová tkáň. Vzniká také perichondrální kostěný prstenec, kostěná manžeta, kde osteoblasty tvoří trabekuly přímo v místě diafýzy. Kvůli vzhledu kostní manžety je výživa chrupavky nemožná a chondrocyty začnou umírat. Chrupavka a kostní tkáň jsou v histologii velmi propojené. Po odumření chondrocytů tvoří osteoklasty kanály z periferie kosti do hloubky diafýzy, po kterých se pohybují osteoblasty, osteogenní buňky a krevní cévy. Začíná endochondrální osifikace, která se nakonec změní v epifyzární.
- Přestavba látky. Primární hrubá vazivová tkáň se postupně mění v lamelární.
Růst a vývoj kostní tkáně
Růst kostí u lidí trvá až 20 let. Kost roste do šířky díky periostu, do délky díky metaepifyzární růstové ploténce. V metaepifyzární ploténce lze rozlišit zónu klidové chrupavky, zónu cylindrické chrupavky, zónu vezikulární chrupavky a zónu kalcifikované chrupavky.
Růst a vývoj kostí ovlivňuje mnoho faktorů. Mohou to být faktory vnitřního prostředí, faktory prostředí, nedostatek nebo nadbytek určitých látek.
Růst je doprovázen resorpcí staré tkáně a její náhradou novou mladou. V dětství kosti rostou velmi aktivně.
Růst kostí ovlivňuje mnoho hormonů. Například somatotropin stimuluje růst kostí, ale s jeho nadbytkem se může objevit akromegalie, s nedostatkem - nanismus. Inzulin je nezbytný pro správný vývoj osteogenních a kmenových stromálních buněk. Pohlavní hormony také ovlivňují růst kostí. Jejich zvýšený obsah v raném věku může vést ke zkrácení kostí v důsledku časné osifikace metaepifyzární ploténky. Jejich snížený obsah v dospělosti může vést k osteoporóze, zvýšit lámavost kostí. Hormon štítné žlázy kalcitonin vede k aktivaci osteoblastů, parathyrin zvyšuje počet osteoklastů. Tyroxin ovlivňuje centra osifikace, hormony nadledvin - regenerační procesy.
Růst kostí máovlivnit i některé vitamíny. Vitamin C podporuje syntézu kolagenu. Při hypovitaminóze lze pozorovat zpomalení regenerace kostní tkáně, histologie v takových procesech může pomoci zjistit příčiny onemocnění. Vitamin A urychluje osteogenezi, měli byste být opatrní, protože při hypervitaminóze dochází ke zúžení kostních dutin. Vitamin D pomáhá tělu vstřebávat vápník, u beri-beri jsou kosti ohnuté. Zároveň je vytvořená plastická kostní tkáň v histologii doprovázena termínem osteomalacie a takové příznaky jsou charakteristické i pro křivici u dětí.
Přetváření kosti
V procesu restrukturalizace je hrubé vláknité pojivo nahrazeno lamelární tkání, obnovuje se kostní hmota a reguluje se obsah minerálů. V průměru se ročně obnoví 8 % kostní hmoty a houbovitá tkáň se obnovuje 5x intenzivněji než lamelární. V histologii kostní tkáně je zvláštní pozornost věnována mechanismům kostní remodelace.
Restrukturalizace zahrnuje resorpci, destrukci tkáně a osteogenezi. S věkem může převažovat resorpce. To vysvětluje osteoporózu u starších lidí.
Proces restrukturalizace se skládá ze čtyř fází: aktivace, resorpce, reverze a formace.
Regenerace kostní tkáně je v histologii považována za druh kostní remodelace. Tento proces je velmi důležitý, ale co je nejdůležitější, když známe faktory ovlivňující proces regenerace, můžeme jej urychlit, což je velmi důležité v případě zlomenin kostí.
Znalosti histologie, lidské kostní tkáně jsou užitečné jak pro lékaře, tak pro běžné lidi. Pochopení některých mechanismů může pomoci i v každodenních věcech, například při léčbě zlomenin, při prevenci úrazů. Struktura kostní tkáně v histologii je dobře studována. Ale přesto není kostní tkáň zdaleka plně prozkoumána.
