Kostno tkivo je najpomembnejše tkivo v našem telesu. Opravlja številne funkcije. Kostno tkivo v histologiji označujemo kot vrsto skeletnega vezivnega tkiva, ki vključuje tudi hrustančno tkivo. Celice skeletnega vezivnega tkiva, vključno s kostmi, se razvijejo iz mezenhima.
Skeletna vezivna tkiva
Skeletna vezivna tkiva opravljajo številne funkcije:
- Kosti so hrbtenica celotnega organizma. Okostje omogoča človeku, ki je v celoti sestavljen iz mehkih tkiv, da se počuti samozavestno v prostoru.
- Zahvaljujoč okostju se lahko premikamo. Mišice so pritrjene na kosti, ki pa tvorijo vzvode za gibanje, ki vam omogočajo izvajanje kakršnega koli dejanja.
- Depo številnih mineralov se nahaja v kostnem tkivu. Kostno tkivo je vključeno v presnovo fosfatov in kalcija.
- Hematopoeza se pojavi v kosteh, in sicer v rdečem kostnem mozgu.
Funkcije kostnega tkiva v histologiji so opredeljene tako, da sovpadajo s funkcijami vsehskeletno vezivno tkivo, vendar ima to tkivo številne edinstvene lastnosti.
Glavna značilnost in razlika med kostnim tkivom in ostalim vezivnim tkivom je visoka vsebnost mineralov, ki znaša 70%. To pojasnjuje trdnost kosti, saj je medcelična snov kostnega vezivnega tkiva v trdnem stanju.
Kostno tkivo. Kemična sestava kostnega tkiva
Kostno tkivo se mora začeti s preučevanjem njegove kemične sestave. To vam bo omogočilo razumevanje njegovih posebnih lastnosti. Vsebnost organskih snovi v tkivu je od 10 do 20%. Voda vsebuje od 6% do 20%, mineralov, kot je navedeno zgoraj, največ - do 70%. Glavni elementi mineralne snovi kosti so kalcijev fosfat in hidroksiapatiti. Tudi z visoko vsebnostjo mineralnih soli.
Kombinacija organskih in anorganskih snovi kostnega tkiva pojasnjuje moč, elastičnost kosti, njihovo sposobnost, da prenesejo velike obremenitve. Hkrati previsoka vsebnost mineralov naredi kosti občutno krhke.
Medcelično snov tvori 95 % kolagen tipa I. Organske snovi se kopičijo na beljakovinskih vlaknih. Fosfoproteini prispevajo k kopičenju kalcijevih ionov v kosteh. Proteoglikani pospešujejo vezavo kolagena na mineralne spojine, katerih nastajanje pa pomagata alkalna fosfataza in osteonektin, ki spodbujata nadaljnjo rast anorganskih kristalov.
komponente celic
Kostne celice vHistologija je razdeljena na tri vrste: osteoblasti, osteociti in osteoklasti. Celične komponente medsebojno delujejo in tvorijo celovit sistem.
Osteoblasti
Osteoblasti so kubične celice ovalne oblike z ekscentrično lociranim jedrom. Velikost takšnih celic je približno 15-20 mikronov. Organele so dobro razvite, izražena sta zrnati EPS in Golgijev kompleks, kar lahko pojasni aktivno sintezo izvoženih beljakovin. V histologiji se na pripravku kostnega tkiva citoplazma celic bazofilno obarva.
Osteoblasti so lokalizirani na površini kostnih nosilcev v nastajajoči kosti, kjer ostanejo v zrelih kosteh v gobasti snovi. V oblikovanih kosteh lahko najdemo osteoblaste v periosteumu, v endosteumu, ki prekriva medularni kanal, v perivaskularnem prostoru osteonov.
Osteoblasti so vključeni v osteogenezo. Zaradi aktivne sinteze in izvoza beljakovin se oblikuje kostni matriks. Zahvaljujoč alkalni fosfatazi, ki je aktivna v celici, pride do kopičenja mineralov. Ne pozabite, da so osteoblasti predhodniki osteocitov. Osteoblasti izločajo matriksne vezikle, katerih vsebina sproži nastanek kristalov iz mineralov v kostnem matriksu.
Osteoblasti se delijo na aktivne in mirujoče. Aktivni sodelujejo pri osteogenezi in proizvajajo matriksne komponente. Osteoblasti v mirovanju z endostalno membrano ščitijo kost pred osteoklasti. Osteblasti v mirovanju se lahko aktivirajo, koprilagoditev kosti.
Osteociti
Osteociti so zrele, dobro diferencirane celice kostnega tkiva, ki se nahajajo ena za drugo v vrzeli, imenovanih tudi kostne votline. Celice ovalne oblike s številnimi procesi. Velikost osteocitov je približno 30 mikronov v dolžino in do 12 v širino. Jedro je podolgovato, nahaja se v središču. Kromatin se kondenzira in tvori velike kepe. Organele so slabo razvite, kar lahko pojasni nizko sintetično aktivnost osteocitov. Celice so med seboj povezane s procesi preko celičnih stikov neksusov, ki tvorijo sincicij. Skozi procese pride do izmenjave snovi med kostnim tkivom in krvnimi žilami.
Osteoklasti
Osteoklasti, za razliko od osteoblastov in osteocitov, izvirajo iz krvnih celic. Osteociti nastanejo z zlitjem več promonocitov, zato jih nekateri avtorji ne štejejo za celice in jih uvrščajo med simplaste.
Po strukturi so osteoklasti velike, rahlo podolgovate celice. Velikost celic se lahko razlikuje od 60 do 100 µm. Citoplazmo lahko obarvamo tako oksifilno kot bazofilno, vse je odvisno od starosti celic.
V celici je več con:
- Bazalno, ki vsebuje glavne organele in jedra.
- Nabrušen rob mikroresic, ki prodirajo v kost.
- Vezikularna cona, ki vsebuje encime, ki razgrajujejo kosti.
- Svetlo adherenčno območje za spodbujanje fiksacije celic.
- območjeresorpcija
Osteoklasti uničujejo kostno tkivo, sodelujejo pri preoblikovanju kosti. Pomembna faza prestrukturiranja je uničenje kostne snovi ali drugače povedano resorpcija, ki ji sledi nastanek nove snovi s pomočjo osteoblastov. Lokalizacija osteoklastov sovpada s prisotnostjo osteoblastov, v depresijah na površinah kostnih nosilcev, v endosteumu in pokostnici.
Periosteum
Pokostnica je sestavljena iz osteoblastov, osteoklastov in osteogenih celic, ki sodelujejo pri rasti in obnavljanju kosti. Pokostnica je bogata s krvnimi žilami, katerih veje se ovijajo okoli kosti in prodirajo v njeno snov.
V histologiji klasifikacija kostnega tkiva ni zelo obsežna. Tkanine delimo na groba vlakna in lamelne.
grobo vlaknasto kostno tkivo
Grobo vlaknasto kostno tkivo se pojavlja predvsem pri otroku pred rojstvom. Pri odraslem ostane v šivih lobanje, v zobnih alveolah, v notranjem ušesu, na mestih, kjer so kite pritrjene na kosti. Grobo vlaknasto kostno tkivo v histologiji določa predhodnik lamelarnega.
Tkivo je sestavljeno iz kaotično razporejenih debelih snopov kolagenskih vlaken, ki se nahajajo v matriksu, sestavljenem iz anorganskih snovi. V medcelični snovi so tudi krvne žile, ki so precej slabo razvite. Osteociti se nahajajo v medcelični snovi v sistemih lakun in kanalov.
lamelarno kostno tkivo
Vse kosti odraslega telesa, razen mest pritrditve kit in predelov lobanjskih šivov, so sestavljene iz lamelarne kostivezivno tkivo.
Za razliko od grobega vlaknastega kostnega tkiva so vse komponente lamelarnega tkiva strukturirane in tvorijo kostne plošče. Kolagenska vlakna znotraj ene plošče imajo eno smer.
V histologiji obstajata dve vrsti lamelarnega kostnega tkiva - gobasto in kompaktno.
gobasta snov
V gobasti snovi so plošče združene v trabekule, strukturne enote snovi. Ločne plošče ležijo vzporedno druga z drugo in tvorijo avaskularne kostne grede. Plošče so orientirane vzdolž smeri samih trabekul.
Trabekule so med seboj povezane pod različnimi koti in tvorijo tridimenzionalno strukturo. Kostne celice se nahajajo v vrzeli med kostnimi tramovi, zaradi česar je ta snov porozna, kar pojasnjuje ime tkiva. Celice vsebujejo rdeči kostni mozeg in krvne žile, ki hranijo kost.
Gobasta snov se nahaja v notranjem delu ravnih in gobastih kosti, v epifizah in notranjih plasteh cevaste diafize.
kompaktna kostna snov
Histologijo lamelarnega kostnega tkiva je treba dobro preučiti, saj je prav ta vrsta kostnega tkiva najbolj zapletena in vsebuje veliko različnih elementov.
Kostne plošče v kompaktni snovi so razporejene v krogu, vstavljene ena v drugo in tvorijo gost kup, kjer praktično ni vrzeli. Strukturna enota je osteon, oblikovankostne plošče. Zapise lahko razdelimo na več vrst.
- Zunanje splošne plošče. Nahajajo se neposredno pod periosteumom in obdajajo celotno kost. V gobastih in ravnih kosteh je kompaktno snov mogoče izraziti samo s takšnimi ploščami.
- Osteon plošče. Ta vrsta plošče tvori osteone, koncentrične plošče, ki ležijo okoli žil. Osteon je glavni element kompaktne snovi diafiz v cevastih kosteh.
- Vstavljene plošče, ki so ostanki razpadajočih plošč.
- Notranje splošne lamele obdajajo medularni kanal z rumenim mozgom.
Kompaktna snov je lokalizirana v površinski plasti ravnih in gobastih kosti, v diafizi in površinskih plasteh epifize cevastih kosti.
Kost je prekrita s pokostnico, ki vsebuje kambialne celice, zaradi katerih se kost poveča v debelino. Pokostnica vsebuje tudi osteoblaste in osteoklaste.
Pod pokostnico leži plast zunanjih splošnih plošč.
V samem središču cevaste kosti je medularna votlina, prekrita z endostem. Endost je prekrit z notranjimi splošnimi ploščami, ki ga obdajajo v obroč. Trabekule gobaste snovi lahko mejijo na medularno votlino, zato lahko ponekod postanejo plošče manj izrazite.
Med zunanjo in notranjo plastjo splošnih plošč je osteonska plast kosti. V središču vsakega osteona je Haversov kanal s krvno žilo. Haversovi kanali med seboj komunicirajo s prečnimi Volkmannovimi kanali. Prostor med ploščami in posodo imenujemo perivaskularni, posoda je prekrita z ohlapnim vezivnim tkivom, perivaskularni prostor pa vsebuje celice, podobne tistim v periostu. Kanal je obdan s plastmi osteonskih plošč. Osteoni so med seboj ločeni z resorpcijsko črto, ki jo pogosto imenujemo cepitev. Med osteoni so tudi interkalirane plošče, ki so preostali material osteonov.
Kostne vrzeli z vgrajenimi osteociti se nahajajo med osteonskimi ploščami. Procesi osteocitov tvorijo tubule, skozi katere se hranila prenašajo do kosti pravokotno na plošče.
Kolagenska vlakna omogočajo opazovanje kostnih kanalov in votlin pod mikroskopom, saj so območja, obložena s kolagenom, obarvana rjavo.
V histologiji na preparatu je lamelarno kostno tkivo obarvano po Schmorlu.
Osteogeneza
Osteogeneza je neposredna ali posredna. Neposredni razvoj poteka iz mezenhima, iz celic vezivnega tkiva. Posredno - iz celic hrustanca. V histologiji se neposredna osteogeneza kostnega tkiva šteje pred posredno, ker je enostavnejši in starodavnejši mehanizem.
Neposredna osteogeneza
Iz vezivnega tkiva se razvijejo kosti lobanje, majhne kosti roke in druge ploščate kosti. Pri oblikovanju kosti na ta način lahko ločimo štiri stopnje
- Tvorba skeletnega primordija. V prvem mesecu stromalne matične celice vstopijo v mezenhim iz somitov. Obstaja množenje celic, obogatitev tkiva s posodami. Pod vplivom rastnih faktorjev celice tvorijo grozde do 50 kosov. Celice izločajo beljakovine, se razmnožujejo in rastejo. V matičnih stromalnih celicah se začne proces diferenciacije, spremenijo se v osteogene matične celice.
- Osteoidna faza. V osteogenih celicah pride do sinteze beljakovin in kopičenja glikogena, organeli postanejo večji, delujejo bolj aktivno. Osteogene celice sintetizirajo kolagen in druge beljakovine, kot je kostni morfogenetski protein. Sčasoma se celice začnejo množiti manj pogosto in se diferencirajo v osteoblaste. Osteoblasti sodelujejo pri tvorbi medcelične snovi, revne z minerali in bogate z organskimi snovmi, osteoida. V tej fazi se pojavijo osteociti in osteoklasti.
- Osteoidna mineralizacija. V ta proces sodelujejo tudi osteoblasti. V njih začne delovati alkalna fosfataza, katere aktivnost prispeva k kopičenju mineralov. V citoplazmi se pojavijo matrični vezikli, napolnjeni z proteinom osteokalcin in kalcijevim fosfatom. Minerali se zaradi osteokalcina oprimejo kolagena. Trabekule se povečajo in med seboj tvorijo mrežo, kjer še vedno ostanejo mezenhim in žile. Nastalo tkivo se imenuje primarno membransko tkivo. Kostno tkivo je grobo vlaknasto, ki tvori primarno spužvasto kost. V tej fazi se iz mezenhima oblikuje periosteum. V bližini krvnih žil periosteuma se pojavijo celice, ki bodo nato sodelovale pri rasti in regeneraciji kosti.
- Nastajanje kostnih plošč. V tej fazi obstajazamenjava primarnega membranskega kostnega tkiva z lamelarnim. Osteoni začnejo zapolnjevati vrzeli med trabekulami. Osteoklasti vstopijo v kost iz krvnih žil, ki v njej tvorijo votline. Prav osteoklasti ustvarjajo votlino za kostni mozeg, vplivajo na obliko kosti.
Indirektna osteogeneza
Indirektna osteogeneza se pojavi med razvojem cevastih in gobastih kosti. Če želite razumeti vse mehanizme osteogeneze, morate biti dobro seznanjeni s histologijo hrustančnega in kostnega vezivnega tkiva.
Celoten postopek lahko razdelimo na tri korake:
- Tvorba modela hrustanca. V diafizi hondrocitim primanjkuje hranil in nastanejo mehurji. Sproščeni matriksni vezikli vodijo do kalcifikacije hrustančnega tkiva. V histologiji sta hrustanec in kostno tkivo medsebojno povezana. Začnejo se zamenjati. Perihondrij postane periosteum. Hondrogene celice postanejo osteogene, te pa postanejo osteoblasti.
- Tvorba primarne spužvaste kosti. Namesto hrustančnega modela se pojavi grobo vlaknasto vezivno tkivo. Nastane tudi perihondralni kostni obroč, kostna manšeta, kjer osteoblasti tvorijo trabekule tik na mestu diafize. Zaradi videza kostne manšete postane prehrana hrustanca nemogoča in hondrociti začnejo umirati. Hrustanec in kostno tkivo sta v histologiji zelo povezana. Po smrti hondrocita osteoklasti tvorijo kanale od obrobja kosti do globine diafize, po katerih se premikajo osteoblasti, osteogene celice in krvne žile. Začne se endohondralna osifikacija, ki se sčasoma spremeni v epifizno.
- Obnova tkanine. Primarno grobo vlaknasto tkivo postopoma prehaja v lamelarno.
Rast in razvoj kostnega tkiva
Rast kosti pri ljudeh traja do 20 let. Kost raste v širino zaradi periosteuma, v dolžino zaradi metaepifizne rastne plošče. V metaepifizni plošči lahko ločimo cono hrustanca v mirovanju, cono stebrastega hrustanca, cono vezikularnega hrustanca in cono kalcificiranega hrustanca.
Številni dejavniki vplivajo na rast in razvoj kosti. To so lahko dejavniki notranjega okolja, okoljski dejavniki, pomanjkanje ali presežek določenih snovi.
Rast spremlja resorpcija starega tkiva in nadomeščanje z novim mladim. V otroštvu kosti rastejo zelo aktivno.
Na rast kosti vplivajo številni hormoni. Na primer, somatotropin spodbuja rast kosti, vendar se lahko s presežkom pojavi akromegalija, s pomanjkanjem - pritlikavost. Inzulin je bistvenega pomena za pravilen razvoj osteogenih in matičnih stromalnih celic. Spolni hormoni vplivajo tudi na rast kosti. Njihova povečana vsebnost v zgodnji starosti lahko povzroči skrajšanje kosti zaradi zgodnje osifikacije metaepifizne plošče. Njihova zmanjšana vsebnost v odrasli dobi lahko povzroči osteoporozo, poveča krhkost kosti. Ščitnični hormon kalcitonin vodi do aktivacije osteoblastov, paratirin poveča število osteoklastov. Tiroksin vpliva na centre okostenitve, na hormone nadledvične žleze - na procese regeneracije.
Kostna rast imavpliva tudi na nekatere vitamine. Vitamin C spodbuja sintezo kolagena. Pri hipovitaminozi je mogoče opaziti upočasnitev regeneracije kostnega tkiva, histologija v takih procesih lahko pomaga ugotoviti vzroke bolezni. Vitamin A pospešuje osteogenezo, bodite previdni, saj pri hipervitaminozi pride do zožitve kostnih votlin. Vitamin D pomaga telesu absorbirati kalcij, pri beriberiju so kosti ukrivljene. Hkrati nastalo plastično kostno tkivo v histologiji spremlja izraz osteomalacija, takšni simptomi pa so značilni tudi za rahitis pri otrocih.
Preoblikovanje kosti
V procesu prestrukturiranja se grobo vlaknasto vezivno tkivo nadomesti z lamelarnim tkivom, obnavlja se kostna snov in uravnava vsebnost mineralov. V povprečju se letno obnovi 8 % kostne snovi, gobasto tkivo pa se obnavlja 5-krat intenzivneje kot lamelarno. V histologiji kostnega tkiva je posebna pozornost namenjena mehanizmom preoblikovanja kosti.
Prestrukturiranje vključuje resorpcijo, uničenje tkiva in osteogenezo. S starostjo lahko prevladuje resorpcija. To pojasnjuje osteoporozo pri starejših.
Proces prestrukturiranja je sestavljen iz štirih stopenj: aktivacije, resorpcije, reverzije in nastanka.
Regeneracija kostnega tkiva v histologiji velja za neke vrste preoblikovanje kosti. Ta proces je zelo pomemben, najpomembneje pa je, da poznamo dejavnike, ki vplivajo na proces regeneracije, ga lahko pospešimo, kar je zelo pomembno v primeru zlomov kosti.
Poznavanje histologije, človeškega kostnega tkiva je koristno tako za zdravnike kot za navadne ljudi. Razumevanje nekaterih mehanizmov lahko pomaga tudi pri vsakdanjih stvareh, na primer pri zdravljenju zlomov, pri preprečevanju poškodb. Struktura kostnega tkiva v histologiji je dobro raziskana. A še vedno kostno tkivo še zdaleč ni popolnoma raziskano.
