Хімічний склад і будова кісток
Кісткове речовина складається з органічних (осеїн) – 1/3 і неорганічних (2/3) (головним чином, солей кальцію, 95%) речовин. Якщо кістка піддати дії розчину соляної кислоти, солі кальцію розчиняться, а органічна речовина залишиться, зберігаючи форму кістки. Така декальцінірованних кістка набуває виняткової еластичність і легко деформується. Якщо ж кістка піддати обпеченю, то органічна речовина згоряє, а неорганічне залишається. Така кістка зберігає колишню форму, але набуває виняткову крихкість. Вона може розколотися при щонайменшому дотику. З віком кількісне співвідношення осеїну і мінеральних солей змінюється. Кістки дітей містять більше осеїну і тому вони більш еластичні. У старості в кістках стає більше мінеральних солей, їх зміст може доходити до 80%. Тому кістки строків більш крихкі, а при падінні у них часто трапляються переломи.
Лежать в землі кістки втрачають органічна речовина під впливом бактерій і стають крихкими. У сухому грунті кістки зберігаються краще, так як для розмноження бактерій необхідна волога. Такі кістки поступово муміфікуються. У вапняної грунті кістки просочуються кальцієм – “окаменевают”.
Сама міцна кістка нашого скелета – велика гомілкова, на неї лягає найбільше тяжкість при підтримці тіла у вертикальному положенні. Ця кістка здатна витримати навантаження до 1650 кг, тобто приблизно в 25 разів більше її звичайною навантаження. Такий запас технічної міцності природного конструкції.
Кость унікальна не лише за поєднанням твердості і пружності, зумовленого її хімічним складом. Вона відрізняється також винятковою легкістю. Це пов’язано з особливостями її мікроскопічної будови. Поверхня кістки покрита окістям (рис. 1.1). Вона складається з двох шарів – зовнішнього (соединительнотканного) і внутрішнього – остеогенного, що містить стовбурові кісткові клітки і остеобласти. При переломах кісток остеобласти “зарубцьовуються” щілину грубоволокнистой кістковою тканиною, утворюючи “кісткову мозоль”. Окістя багата нервами і судинами, через неї здійснюється харчування і іннервація кістки. На розпилі через кістку виявляється неоднорідність її будови. На поверхні розташовано так зване щільне, або компактне, речовина (substantia compacta), а в глибині – губчасте (substantia spongiosa) (рис. 1.2). Товщина шару компактного речовини змінюється залежно від навантаження, що випробовується кісткою, і найбільш значна в області диафизов. Губчаста речовина утворено дуже тонкими кістковими перекладинами, які розташовуються не безладно, а відповідно до розподілу функціональних навантажень на всю кістку або її частини. Переважно з губчастої речовини складаються епіфізи довгих кісток, всі короткі кістки, частина змішаних і плоских кісток, тобто легкі і міцні частини скелета, які відчувають напругу в різних напрямках. Діафізи і деякі тонкі плоскі кістки майже повністю позбавлені губчастої речовини. Вони виконують функції опори і руху.
Структурною одиницею кісткової тканини є остеон або гаверсових система (рис. 1.3). Остеон являє собою систему кісткових пластинок у вигляді вставлених один в одного циліндрів, між якими лежать кісткові клітки – остеоцитів. Розташований в центрі остеона гаверсов канал, містить кровоносні судини, що забезпечують обмін речовин клітин кістки. Між остеонами знаходяться вставні пластинки. З остеонов складається компактна речовина і перекладини губчастої речовини. Розподіл компактного і губчастої речовини залежить від функціональних умов кістки.
Кісткові комірки губчастої речовини заповнені червоним кістковим мозком. Жовтий кістковий мозок знаходиться в центральному каналі трубчастих кісток – кістково-мозкової порожнини.
У дорослих вся порожнина заповнена жовтим кістковим мозком, але в період росту і розвитку дитини, коли потрібна інтенсивна кроветворная функція, переважає червоний кістковий мозок. З віком він поступово заміщується жовтим.
1. Будова і склад кісток
В утворенні кісток основна роль належить сполучній кістковій тканині.
Міжклітинна речовина є дуже щільною, що надає кістковій тканині механічну міцність.
Остеоцити оточені найдрібнішими «канальцами» з міжклітинної рідиною, через яку відбувається живлення і дихання кісткових клітин. У кісткових каналах проходять нерви і кровоносні судини.
Твердість кісткам надає наявність у їх складі неорганічних речовин: мінеральних солей Фосфору, Кальцію, Магнію.
Гнучкість і пружність кісткам надають органічні речовини.
Міцність кістки забезпечується поєднанням твердості і пружності.
Більшою гнучкістю володіють кістки організму, що росте; більшою міцністю — кістки дорослої (але не старої) людини.
Склад кістки і властивості речовин, що входять до її складу, можна експериментально довести.
Спалюванням: при тривалому прожарюванні кістки органічні сполуки згоряють. Кістка стає крихкою, розсипається при дотику на безліч дрібних частинок. Залишки складаються з неорганічних сполук. Отже, при відсутності органічних речовин кістка втрачає гнучкість і пружність.
Зануренням у розчин хлоридної кислоти на декілька днів: неорганічні солі розчиняються у хлоридній кислоті і вимиваються з кістки. Кістка стає гнучкою, її можна зав’язати в вузол. Отже, при відсутності неорганічних солей кістка втрачає твердість.
Кожна кістка — складний орган.
Розглянемо будову трубчастих кісток на прикладі стегнової кістки.
У зовнішній будові довгої трубчастої кістки можна виділити тіло кістки (діафіз) та дві кінцеві суглобові головки (епіфізи).
Між тілом і головками міститься епіфізарний хрящ , що забезпечує ріст кістки у довжину.
Усередині кістки міститься порожнина (канал) з жовтим кістковим мозком (жировою тканиною), що і дало назву таким кістках — трубчасті.
Тіло кістки (діафіз) усередині утворено губчастою речовиною, зовні — товстим шаром компактної речовини і покрито оболонкою — окістям.
В окісті розташовані кровоносні судини і нервові закінчення, завдяки чому забезпечується ріст кістки у товщину, живлення, зростання кісток після переломів.