Kaulu struktūra. Kaulu struktūra un klasifikācija No kādām vielām sastāv kauls?

Kaulu jautājums sastāv no organiskām (osseīns) - 1/3 un neorganiskām (2/3) vielām. Svaigā kaulā ir apmēram 50% ūdens, 22% sāls, 12% osseīna un 16% tauku. Dehidrēts, attaukots un balināts kauls satur apmēram 1/3 osseīna un 2/3 neorganiskas vielas. Īpaša organisko un neorganisko vielu kombinācija kaulos nosaka to pamatīpašības - elastību, elastību, izturību un cietību. To ir viegli pārbaudīt. Ja kaulu ievieto sālsskābē, sāļi izšķīst, paliek osseīns, kauls saglabās formu, bet kļūs ļoti mīksts (to var sasiet mezglā). Ja kauls tiks sadedzināts, organiskā viela sadedzinās, un sāļi paliks (pelni), kauls arī saglabās savu formu, bet tas būs ļoti trausls. Tādējādi kaula elastība ir saistīta ar organiskām vielām, bet cietība un izturība - ar neorganiskām. Cilvēka kauls var izturēt spiedienu 1 mm 2 15 kg, un ķieģelis ir tikai 0,5 kg.

Ķīmiskais sastāvs kauli ir nestabili, tas mainās līdz ar vecumu, ir atkarīgs no funkcionālajām slodzēm, uztura un citiem faktoriem. Bērnu kaulos ir salīdzinoši vairāk osseīna nekā pieaugušo kaulos, tie ir elastīgāki, mazāk pakļauti lūzumiem, bet pārmērīgas slodzes ietekmē tie ir vieglāk deformējami. Kauli, kas iztur lielāku slodzi, ir bagātāki kaļķi nekā mazāk noslogoti kauli. Tikai augu vai dzīvnieku izcelsmes pārtikas lietošana var izraisīt izmaiņas kaulu ķīmijā. Tā kā pārtikā trūkst D vitamīna, kaļķu sāļi slikti nogulsnējas bērna kaulos, tiek pārkāpts ossifikācijas laiks, un A vitamīna trūkums var izraisīt kaulu sabiezēšanu, kanālu iznīcināšanu kaulu audi.

Vecumdienās osseīna daudzums samazinās, un sāļu neorganisko vielu daudzums, gluži pretēji, palielinās, kas samazina tā stiprības īpašības, radot priekšnoteikumus biežākiem kaulu lūzumiem. Līdz vecumam kaulu locītavu virsmu malu zonā var parādīties kaulu audu izaugumi ērkšķu un izaugumu veidā, kas var ierobežot locītavu kustīgumu un izraisīt sāpīgas sajūtas pārvietojoties.

Kaulu struktūra

Katrs kauls ārpusē ir pārklāts periosteum, kas sastāv no diviem slāņiem - iekšējā un ārējā (saistaudi). Iekšējais slānis satur kaulu veidojošās šūnas - osteoblastus. Lūzumos osteoblasti tiek aktivizēti un piedalās jaunu kaulu audu veidošanā. Periosts ir bagāts ar nerviem un asinsvadiem, un tas ir iesaistīts kaulu barošanā. Periosta dēļ kauls aug biezumā. Periosts ir cieši sapludināts ar kaulu. Kaula pamats ir kompakta un poraina viela. Kompakta viela sastāv no kaulu plāksnēm, kas veidojas osteoni jeb Haversas sistēmas - viena otrai ievietotu cilindru veidā, starp kuriem atrodas osteocīti. Osteona centrā ir Haversa kanāls, kas satur asinsvadi, tas nodrošina vielmaiņu. Ievietošanas plāksnes atrodas starp osteoniem. Spongija viela izskatās kā ļoti plāni šķērsstieņi, kas izvietoti atbilstoši funkcionālo slodžu sadalījumam uz kaulu. Sijas sastāv arī no osteoniem. Spongijas vielas kaulu šūnas ir piepildītas ar sarkaniem kaulu smadzenēm, kas veic hematopoētisko funkciju. Dzeltenā kaulu smadzenes atrodas cauruļveida kaulu kanālos. Bērniem dominē sarkanie kaulu smadzenes, ar vecumu tas pakāpeniski tiek aizstāts ar dzeltenu.

Kaulu klasifikācija

Kaulu forma ir atkarīga no to funkcijas. Izšķir: garus, īsus, plakanus un jauktus kaulus. Garie kauli(ekstremitāšu kauli) ir kustības sviras, tās atšķir vidusdaļu - diafīzi, kas sastāv galvenokārt no kompaktas vielas, un divus galus - epifīzes, kuru pamats ir porainā viela. Garo kaulu diafīzē iekšpusē ir dobums, tāpēc tos sauc cauruļveida... Epifīzes kalpo par kaulu krustojumu, un muskuļi ir piestiprināti arī pie tiem. Ir ilgi porains kauli - piemēram, ribas un krūšu kauls. Īss kauli ir arī kustības sviras, kas veido pirkstu falangas, metatarsus skeletam, metacarpus, ir kubiska forma. Īsāk sakot porains kauli ietver skriemeļus. Plakans sastāv no plānas porainas vielas kārtas, tās ietver plecu lāpstiņas, iegurņa kaulus, smadzeņu galvaskausa kaulus. Jaukts- kauli, kas sakausēti no vairākām daļām, - galvaskausa pamatnes kauli.

Skrimšļa audi. Skrimšļa klasifikācija

Skrimšļa audi veic atbalsta funkciju, sastāv no skrimšļa šūnām (hondrocītiem) un blīvas starpšūnu vielas. Atkarībā no starpšūnu vielas īpašībām tās izšķir: 1) hialīna skrimšļi (starpšūnu viela satur kolagēna šķiedras), veido locītavu un piekrastes skrimšļus, skrimšļus elpošanas trakts; 2) elastīgais skrimslis (satur elastīgas šķiedras), veido auss skrimšļus, balsenes skrimšļa daļu utt .; 3) šķiedru skrimšļi (starpšūnu viela satur lielu skaitu kolagēna šķiedru saišķu), ir daļa no starpskriemeļu diskiem.

Kaulu locītavas

Ir divi galvenie savienojumu veidi - nepārtraukti (sinartroze) un periodiski (diartroze vai locītavas). Ir arī trešais, starpposma savienojumu veids - pusšuves.

Sinartroze- kaulu savienošana ar nepārtrauktu audu slāni. Šie savienojumi ir neaktīvi vai nekustīgi; pēc saistošo audu rakstura izšķir syndesmosis, synchondrosis un synostosis.

Syndesmoses(saistaudu savienojumi) ir interosseous membrānas, piemēram, starp apakšstilba kauliem, saites savienojošie kauli, šuves starp galvaskausa kauliem. Sinhondroze(skrimšļa locītavas) - elastīgas saķeres, kas, no vienas puses, ļauj pārvietoties, un, no otras puses, kustības laikā tās slāpē triecienus. Sinostoze(kaulu locītavas) - nekustīgi, krustu kauli, aizaugušas galvaskausa šuves. Dažas sinhondrozes un sintezmozes pārkaulojas līdz ar vecumu un pārvēršas par sinostozēm (galvaskausa, krustu šuvēm).

Hemiartroze(puse-locītava) - pārejas forma starp sinhondrozi un diartrozi, skrimšļa centrā, kas savieno kaulus, ir šaura atstarpe (symphysis pubis).

Diartroze vai locītavas.

Savienojumi

Savienojumi- tie ir nepārtraukti pārvietojami savienojumi, kuriem raksturīga locītavu maisa, locītavu dobuma un locītavu virsmu klātbūtne. Locītavu virsmas ir pārklātas ar skrimšļiem, kas atvieglo kustību locītavā. Tie atbilst viens otram (saskanīgi). Locītavu maisiņš savieno kauliņu galus, kas savienojas viens ar otru pa perifēriju. Tas sastāv no diviem slāņiem: virspusējs šķiedru slānis, kas aug kopā ar periostu, un iekšējais sinoviālais slānis, kas izdala sinoviālo šķidrumu, kas ieeļļo locītavas virsmas un atvieglo slīdēšanu. Locītavas dobums ir sprauga, ko ierobežo locītavu virsmas un locītavas kapsula. Tas ir piepildīts ar sinoviālo šķidrumu. Spiediens locītavas dobumā ir negatīvs, kas veicina locītavu virsmu konverģenci.

Locītavā var būt palīgelementi: locītavu saites, lūpas, diski un meniski. Locītavu saites ir locītavu maisa šķiedru slāņa sabiezējumi. Tie stiprina locītavas un ierobežo kustību amplitūdu. Locītavu lūpas sastāv no šķiedru skrimšļiem un ir sakārtotas lokā ap locītavu dobumiem, tādējādi palielinot to izmēru. Tas savienojumam piešķir lielāku izturību, bet samazina laidumu. Diski un meniski ir skrimšļa spilventiņi, cieti un ar atveri. Tie atrodas starp locītavu virsmām, gar malām tie aug kopā ar locītavu maisu. Viņi veicina dažādas kustības locītavā.

Kaulu klasifikācija

Vispārējā osteoloģija

II. Osteoloģija, osteoloģija

Osteoloģija ir kaulu izpēte. Precīzu kaulu skaitu nevar noteikt, jo to skaits mainās līdz ar vecumu. Lielākā daļa atsevišķo kaulu elementu aug kopā, un šajā sakarā pieaugušā cilvēka skelets satur no 200 līdz 230 kauliem, no kuriem 33–34 nav savienoti, pārējie ir sapāroti (2.1. Att.).

Kauli kopā ar to savienojumiem cilvēka ķermenī veido skeletu. Tādējādi skelets- Tas ir atsevišķu kaulu komplekss, ko savstarpēji savieno saistaudi, skrimšļa audi vai kaulu audi, kopā ar kuriem tas veido kustības aparāta pasīvo daļu.

Kauli veido cietu skeletu, kas ietver mugurkauls(mugurkauls), krūšu kauls un ribas (stumbra kauli), galvaskauss, augšējā un apakšējās ekstremitātes... Pirmkārt, skelets uzstājas mehānisks funkcijas - atbalsta, kustības un aizsardzības funkcijas:

– atbalsta funkcija sastāv no cieta kaula skrimšļa ķermeņa skeleta veidošanās mīkstajiem audiem (muskuļiem, saitēm, fascijām, iekšējie orgāni);

– kustības funkcija veic, pateicoties kustīgu locītavu klātbūtnei starp kauliem, kurus kustina muskuļi, nodrošinot kustību funkciju (ķermeņa kustība kosmosā);

– aizsargfunkcija sakarā ar kaulu dalību smadzeņu un maņu orgānu (galvaskausa dobuma) kaulu konteineru veidošanā, par muguras smadzenes(mugurkaula kanāls), krūtis aizsargā sirdi, plaušas, lielos traukus un nervu stumbrus, iegurņa kauli aizsargā tādus orgānus kā taisnās zarnas no bojājumiem, urīnpūslis un iekšējie dzimumorgāni.

Arī skeleta kauli darbojas bioloģisks funkcijas:

- lielākajā daļā kaulu iekšpusē ir sarkani kaulu smadzenes, kas ir orgāns hematopoēze kā arī ķermenis imūnsistēma organisms;

- piedalās kauli minerālu vielmaiņa ... Tajos tiek nogulsnēti daudzi ķīmiskie elementi, galvenokārt kalcija, fosfora, dzelzs utt. Sāļi.

Kauls, os - cilvēka skeleta strukturāla un funkcionāla vienība, orgāns, kas sastāv no vairākiem audiem (kauliem, skrimšļiem un saistaudiem), kas ir balsta un kustību orgānu sistēmas sastāvdaļa, kam ir tipiska forma un struktūra un kuru ārpusē pārklāj periosts , periosteum un kas satur kaulu smadzenes iekšpusē, medulla osseum.

Kaulu klasifikācija ir balstīta uz šādiem principiem: forma (kaulu struktūra), to attīstība un funkcijas. Pēc formas un struktūras izšķir šādas stumbra un ekstremitāšu kaulu grupas: cauruļveida (garš un īss), sūkļains (īss, sezamoīds, garš), plakans (plats), jaukts un gaisīgs (2.1. Attēls):

– cauruļveida kauli veido stingru ekstremitāšu pamatu. Šie kauli ir veidoti kā caurules, to vidusdaļa – diafīze (vai ķermenim, korpusam) ir cilindriska vai prizmatiska forma. Tiek saukti sabiezināti gara cauruļveida kaula gali epifīzes ... Tiek saukti kaulu laukumi, kas atrodas starp diafīzi un epifīzi metafīze ... Metafiziskās skrimšļa zonas dēļ kauls aug garumā. Pēc lieluma tos var iedalīt garos (plecu, augšdelma kauls, elkoņa kauls, elkoņa kauls, stars, rādiuss augšstilba kaula, augšstilba kauls, šķiedru, fibula stilba kaula, stilba kauls) un īsi (metakarpālie kauli, ossa metacarpalia, pleznas kauli, ossa metatarsalia, pirkstu falangas, ossa digitorum;

– porains kauli atrodas tajās skeleta daļās, kur ievērojama kaulu kustīgums tiek apvienots ar lielu mehānisko slodzi (plaukstas kauli, ossa carpi, tarsal kauliem, ossa tarsalia). Īsos kaulos ietilpst arī sezamoīds kauli, kas atrodas dažu cīpslu biezumā: ceļa skriemelis, ceļa skriemelis, pisiform kauls, os piriforme, sezamoīdie pirkstu un kāju kauli;

– plakans (plats) kauli veido dobumu sienas, veic aizsargfunkcijas: galvaskausa jumta kauli - frontālais kauls, os frontale, parietālais kauls, os parietale; jostas kauli - lāpstiņa, lāpstiņa, gūžas kauls, os coxae;

– jaukts kauli ir sarežģīti. Tie ir kauli, kas saplūst no vairākām daļām, tiem ir atšķirīgas funkcijas, struktūra un attīstība (piemēram, atslēgas kauls, clavicula, galvaskausa pamatnes kauli, ossa bāzes cranii);

– gaisa kauli- kauli, kuru ķermenī ir dobums, kas izklāta ar gļotādu un piepildīta ar gaisu. Dažiem galvaskausa kauliem ir šādi dobumi (priekšējie, os frontale, ķīļveida, os sphenoidale, režģis, os ethmoidale, augšžoklis, augšžoklis).

Katra kaula virsmā ir nelīdzenumi. Šīs ir muskuļu, fasciju, saišu izcelsmes un piestiprināšanas vietas. Tiek saukti pieaugumi, procesi, izciļņi apofīzes.

2.1. Attēls Cilvēka skelets (skats no priekšpuses):

1 - galvaskauss, galvaskauss; 2 - mugurkaula kolonna, columna vertebralis; 3 - atslēgas kauls, clavicula; 4 - riba, Kosta; 5 - krūšu kauls, krūšu kauls; 6 - augšdelma kauls, augšdelma kauls; 7 – rādiuss, rādiuss; 8 - elkoņa kauls, elkoņa kaula kauls; 9 - plaukstas kauli, karpas; 10 - metakarpālie kauli, metacarpus; 11 - pirkstu falangas, ossa digitorum manus; 12 - ilija, os illium; 13 - krustu kauls, os sacrum; 14 - kaunuma kauls, os pubis; 15 - ishijs, os ischii; 16 - augšstilba kauls, augšstilba kauls; 17 - ceļa skriemelis, ceļa skriemelis; 18 - stilba kauls, stilba kauls; 19 – fibula, fibula; 20 - kājas kauli, tarsus; 21 - pleznas kauli, metatarsi; 22 - kaulu pirkstu falangas, phalanges digitorum pedis.

Lielākā daļa pieaugušo cilvēku kaulu ir izgatavoti no lamelāriem kaulaudiem. No tā tiek veidota kompakta viela, kas atrodas gar perifēriju, un dzeltenīga - kaulu stieņu masa kaula vidū.

Kompakta viela, substantia compacta, kauli veido cauruļveida kaulu diafīzi, plānas plāksnes veidā pārklāj to epifizu ārpusi, kā arī porainus un plakanus kaulus, kas būvēti no porainas vielas. Kompaktā kaulu viela iekļūst plānos kanālos, pa kuriem iet asinsvadi un nervu šķiedras. Daži kanāli atrodas galvenokārt paralēli kaula virsmai ( centrālais vai Haversian, kanāli), citi uz kaula virsmas atveras ar barības vielu caurumiem (foramina nutricia), pa kuriem artērijas un nervi iekļūst kaula biezumā, un vēnas iziet.

Centrālo (Haversian) kanālu sienas veido koncentriskas plāksnes, kas atrodas ap centrālo kanālu. Ap vienu ir kanāli no 4 līdz 20, it kā ievietoti viens otram šādas kaulu plāksnes. Tiek saukts centrālais kanāls kopā ar apkārtējām plāksnēm osteons(Haversas sistēma) (2.2. Attēls). Osteons ir kompaktas kaulu vielas strukturāla un funkcionāla vienība.

Spongija viela, substantia spongiosa, ko attēlo savstarpēji savienojošās trabekulas, veidojot telpisku režģi, kas atgādina šūnveida. Tās šķērssijas ir izvietotas nevis nejauši, bet dabiski atbilstoši funkcionālajiem apstākļiem. Sponģiskās vielas strukturālā un funkcionālā vienība ir trabekulāra pakete, kas ir paralēlu kaulu plākšņu kopa vienas trabekulas iekšienē un viena no otras norobežota ar šķelšanās līniju. Kaulu šūnās ir kaulu smadzenes - asinsrades un ķermeņa bioloģiskās aizsardzības orgāns. Tas ir iesaistīts arī uzturā, kaulu attīstībā un augšanā. Cauruļveida kaulos kaulu smadzenes atrodas arī šo kaulu kanālā, ko sauc par kaulu smadzeņu dobums, cavitas medullaris ... Tādējādi visas kaula iekšējās telpas ir piepildītas ar kaulu smadzenēm, kas ir neatņemama kaula kā orgāna sastāvdaļa. Izšķir sarkano kaulu smadzenes un dzelteno kaulu smadzenes.

Sarkans kaulu smadzenes medulla ossium rubra, izskatās kā maiga sarkana masa, kas sastāv no retikulāriem audiem, kuru cilpās ir šūnu elementi, kas ir tieši saistīti ar hematopoēzi (cilmes šūnām), imūnsistēma un kaulu veidošanās (kaulu veidotāji - osteoblasti un kaulu iznīcinātāji - osteoklasti), asinsvadi un asins elementi, kas kaulu smadzenēm piešķir sarkanu krāsu.

Dzeltenas kaulu smadzenes medulla ossium flava, parādā savu krāsu tauku šūnām, no kurām tā sastāv.

Kompaktās un dzeltenās vielas sadalījums ir atkarīgs no kaula funkcijas. Kompakta viela atrodas tajos kaulos un tajās to daļās, kas galvenokārt veic atbalsta (statīva) un kustības (sviras) funkciju, piemēram, cauruļveida kaulu diafīzē. Vietās, kur ar lielu tilpumu ir nepieciešams saglabāt vieglumu un vienlaikus izturību, veidojas sūkļaina viela, piemēram, cauruļveida kaulu epifīzēs (2.2. Attēls).

Att. 2.2. Ciskas kauls:

a - struktūra augšstilba kauls uz griezuma; b - porainās vielas šķērssijas ir sakārtotas nevis nejauši, bet regulāri; 1 - epifīze; 2 - metafīze; 3 - apofīze; 4 - poraina viela; 5 - diafīze; 6 - kompakta viela; 7 - kaulu smadzeņu dobums.

Viss kauls, izņemot locītavas ar kauliem (locītavu skrimšļi), ir pārklāts ar saistaudu apvalku - periosteum, periosteum (periosteum). Tā ir plāna, stipra, gaiši rozā krāsas saistaudu plēve, kas no ārpuses ieskauj kaulu, un pieaugušajiem sastāv no diviem slāņiem: ārējā šķiedraina (šķiedraina) un iekšēja kaulu veidojoša (osteogēna vai kambija). Tas ir bagāts ar nerviem un asinsvadiem, kuru dēļ tas piedalās kaulu barošanā un biezuma augšanā.

Tādējādi kaula kā orgāna jēdziens ietver kaulu audus, kas veido galveno kaula masu, kā arī kaulu smadzenes, periostu, locītavu skrimšļi un daudzi nervi un asinsvadi.

Kaulu ķīmiskais sastāvs sarežģīti. Dzīvā organismā pieauguša cilvēka kauls satur apmēram 50% ūdens, 28% organiskas un 22% neorganiskas vielas. Neorganiskās vielas attēlo kalcija, fosfora, magnija un citu elementu savienojumi. Kaulu organiskās vielas ir kolagēna šķiedras, olbaltumvielas (95%), tauki un ogļhidrāti (5%). Šīs vielas piešķir kauliem stingrību un elastību. Palielinoties neorganisko savienojumu īpatsvaram (vecumā, ar dažām slimībām), kauls kļūst trausls un trausls. Kaula stiprumu nodrošina neorganisko un organisko vielu fizikāli ķīmiskā vienotība un tā uzbūves īpatnības. Kaulu ķīmiskais sastāvs ir atkarīgs no vecuma (organiskās vielas dominē bērniem, neorganiskās vielas gados vecākiem cilvēkiem), vispārējais stāvoklis organisms, funkcionālās slodzes utt. Daudzu slimību gadījumā kaulu sastāvs mainās.

Svarīga daļa muskuļu un skeleta sistēma cilvēks - skelets, kas sastāv no vairāk nekā divsimt dažādiem kauliem. Tas ļauj cilvēkiem pārvietoties, atbalsta iekšējos orgānus. Turklāt tie ir minerālvielu koncentrācija, kā arī apvalks, kurā ir kaulu smadzenes.

Skeleta funkcijas

Dažādi kaulu veidi, kas veido cilvēka skeletu, galvenokārt darbojas kā līdzeklis ķermeņa atbalstam un atbalstam. Daži no tiem kalpo kā tvertne dažiem iekšējiem orgāniem, piemēram, smadzenēm, kas atrodas galvaskausa, plaušu un sirds kaulos, kas atrodas krūtīs, un citi.

Mēs esam parādā arī iespēju veikt dažādas kustības un pārvietoties līdz mūsu pašu skeletam. Turklāt cilvēka kaulos ir līdz pat 99% organismā atrodamā kalcija. Sarkanajiem kaulu smadzenēm ir liela nozīme cilvēka dzīvē. Tas atrodas galvaskausa, mugurkaula, krūšu kaula, atslēgas kaula un dažos citos kaulos. Asins šūnas rodas kaulu smadzenēs: eritrocīti, trombocīti un leikocīti.

Kaulu struktūra

Kaulu anatomijai ir ārkārtas īpašības, kas nosaka tās stiprumu. Skeletam jāiztur 60-70 kg slodze - tas tā ir Vidējais svars persona. Turklāt bagāžnieka un ekstremitāšu kauli darbojas kā sviras, ļaujot mums pārvietoties un veikt dažādas darbības. To panāk ar viņu apbrīnojamo sastāvu.

Kauli sastāv no organiskām (līdz 35%) un neorganiskām (līdz 65%) vielām. Pirmie ietver olbaltumvielas, galvenokārt kolagēnu, kas nosaka audu elastību un elastību. Neorganiskās vielas - kalcija un fosfora sāļi - ir atbildīgi par cietību. Šo elementu kombinācija kauliem piešķir īpašu izturību, kas ir salīdzināma, piemēram, ar čugunu. Tos var lieliski saglabāt daudzus gadus, par ko liecina dažādu izrakumu rezultāti. var izzust audu kalcinēšanas rezultātā, kā arī pakļauti sērskābes iedarbībai. Minerālvielas ir ļoti izturīgas pret ārējām ietekmēm.

Cilvēka kauli ir caurstrāvoti ar īpašām kanāliņām, pa kurām iet asinsvadi. To struktūrā ir ierasts nošķirt kompaktas un porainas vielas. To attiecību nosaka kaula atrašanās vieta cilvēka ķermenī, kā arī funkcijas, kuras tas veic. Tajās vietās, kur nepieciešama izturība pret lielām slodzēm, blīva kompakta viela ir galvenā. Šāds kauls sastāv no daudzām cilindriskām plāksnēm, kas ievietotas viena no otras. Spongy viela ar tās izskats atgādina šūnveida. Tās dobumos ir sarkans kaulu smadzenes, un pieaugušajiem tas ir arī dzeltens, kurā koncentrējas tauku šūnas. Kaulu pārklāj īpaša saistaudu membrāna - periosts. To caurstrāvo nervi un asinsvadi.

Kaulu klasifikācija

Ir dažādas klasifikācijas, kas aptver visu veidu cilvēka skeleta kaulus, atkarībā no to atrašanās vietas, struktūras un funkcijas.

1. Pēc atrašanās vietas:

• galvaskausa kauli;
• stumbra kauli;
• ekstremitāšu kauli.

2. Pēc attīstības izšķir šādus kaulu tipus:

• primārais (parādās no saistaudi);
• sekundārs (veidojas no skrimšļiem);
• jaukts.

3. Struktūrā ir šādi cilvēku kaulu veidi:

• cauruļveida;
• porains;
• plakans;
• jaukts.

Tādējādi zinātnei ir zināmi dažādi kaulu veidi. Tabula ļauj skaidrāk uzrādīt šo klasifikāciju.

Cauruļveida kauli

Cauruļveida garie kauli sastāv gan no blīvas, gan porainas vielas. Tos var sadalīt vairākās daļās. Kaula vidusdaļu veido kompakta viela, un tai ir iegarena cauruļveida forma. Šo apgabalu sauc par diafīzi. Tās dobumos vispirms ir sarkani kaulu smadzenes, kas pakāpeniski tiek aizstāti ar dzelteniem, kas satur tauku šūnas.

Cauruļveida kaula galos ir epifīze - tā ir zona, ko veido dzeltenā viela. Tās iekšpusē ievieto sarkano kaulu smadzenes. Teritoriju starp diafīzi un epifīzi sauc par metafīzi.

Bērnu un pusaudžu aktīvās izaugsmes periodā tas satur skrimšļus, kuru dēļ kauls aug. Laika gaitā mainās kaula anatomija, metafīze pilnībā pārvēršas kaulu audos. Garie ietver augšstilba, pleca, apakšdelma kaulus. Cauruļveida maziem kauliem ir nedaudz atšķirīga struktūra. Viņiem ir tikai viens īsts čiekurveida dziedzeris un, attiecīgi, viena metafīze. Šie kauli ietver pirkstu falangas, metatarsus kaulus. Tie darbojas kā īsas kustības sviras.

Spongie kaulu veidi. Attēli

Kaulu nosaukums bieži norāda to struktūru. Piemēram, kaulu kauli veidojas no dzeltenās vielas, kas pārklāta ar plānu kompakta slāni. Viņiem nav izveidojušies dobumi, tāpēc sarkanos kaulu smadzenes ievieto mazās šūnās. Arī dziedzeru kauli ir gari un īsi. Pirmie ietver, piemēram, krūšu kaulu un ribas. Īsi sūkļaini kauli ir iesaistīti muskuļu darbā un ir sava veida palīgmehānisms. Tie ietver skriemeļus.

Plakani kauli

Šāda veida cilvēka kauliem ir atšķirīga struktūra un tie veic noteiktas funkcijas. Galvaskausa kauli galvenokārt ir smadzeņu aizsardzība. Tos veido divas plānas blīvas vielas plāksnes, starp kurām ir porains. Tajā ir caurumi vēnām. Galvaskausa plakanie kauli attīstās no saistaudiem. Lāpstiņa un ir arī plakana kaula tipa. Tie gandrīz pilnībā veidojas no porainas vielas, kas attīstās no skrimšļa audiem. Šāda veida kauli veic ne tikai aizsardzības, bet arī atbalsta funkciju.

Jaukti kauli

Jaukti kauli ir plakanu un īsu dzīslu vai cauruļveida kaulu kombinācija. Viņi attīstās dažādos veidos un veic funkcijas, kas nepieciešamas vienā vai otrā cilvēka skeleta daļā. Ķermenī ir atrodami tādi kaulu veidi kā jaukti laika kauls, skriemeļi. Tie ietver, piemēram, atslēgas kaulu.

Skrimšļa audi

Skrimšļa audiem ir elastīga struktūra. Tas veido ausis, degunu un dažas ribu daļas. tas atrodas arī starp skriemeļiem, jo ​​tas lieliski iztur kravu deformējošo spēku. Tam ir augsta izturība, lieliska nodilumizturība un izturība pret saspiešanu.

Savienojošie kauli

Ir dažādi, kas nosaka viņu mobilitātes pakāpi. Piemēram, galvaskausa kauliem ir plāns saistaudu slānis. Turklāt tie ir absolūti nekustīgi. Šo savienojumu sauc par šķiedru. Starp skriemeļiem ir arī saista vai skrimšļa audu sekcijas. Šādu savienojumu sauc par daļēji pārvietojamu, jo kauli, kaut arī ar ierobežojumu, var nedaudz kustēties.

Locītavām, kas veido sinoviālās locītavas, ir vislielākā mobilitāte. Kaulus locītavas kapsulā notur saites. Šie audumi ir gan elastīgi, gan izturīgi. Lai samazinātu berzi, savienojums satur īpašu eļļainu šķidrumu, ko sauc par sinoviju. Tas aptin ap skrimšļiem nosegtos kaulu galus un atvieglo to pārvietošanos.

Ir vairāki savienojumu veidi. Tāpat kā kaulu nosaukumu nosaka to struktūra, tā arī locītavu nosaukums ir atkarīgs no to savienoto kaulu formas. Katrs veids ļauj veikt noteiktas kustības:

• Lodīšu savienojums. Ar šādu savienojumu kauli vienlaikus pārvietojas daudzos virzienos. Šīs locītavas ietver plecu, gūžas.
• Bloķēt locītavu (elkonis, ceļgals). Pieņem kustību tikai vienā plaknē.
• Cilindrisks savienojumsļauj kauliem pārvietoties viens pret otru.
• Plakana locītava. Viņš ir neaktīvs, nodrošina mazu kustību starp diviem kauliem.
• Elipsoīda locītava. Tādā veidā, piemēram, rādiuss ir savienots ar plaukstas kauliem. Viņi var pārvietoties no vienas puses uz otru vienā plaknē.
• Pateicoties seglu savienojums īkšķis rokas var pārvietoties dažādās plaknēs.

Fizisko aktivitāšu ietekme

Fizisko aktivitāšu pakāpe būtiski ietekmē kaulu formu un struktūru. Dažādiem cilvēkiem viena un tā paša kaula īpašības ir atšķirīgas. Ar pastāvīgu iespaidīgu fizisko piepūli kompaktā viela sabiezē, un dobums, gluži pretēji, samazinās pēc izmēra.

Ilga uzturēšanās gultā, mazkustīgs dzīvesveids negatīvi ietekmē kaulu stāvokli. Audi kļūst plānāki, zaudē spēku un elastību un kļūst trausli.

Fiziskās slodzes ietekmē mainās arī kaulu forma. Vietas, kur muskuļi uz tām iedarbojas, var kļūt plakanākas. Ar īpaši intensīvu spiedienu laika gaitā pat var veidoties nelielas ieplakas. Spēcīgas stiepšanās vietās, kur saites iedarbojas uz kauliem, var veidoties sabiezējumi, dažādi nelīdzenumi un izciļņi. Īpaši šādas izmaiņas ir raksturīgas cilvēkiem, kuri profesionāli nodarbojas ar sportu.

Kaulu formu ietekmē arī dažādi ievainojumi, īpaši tie, kas gūti pieaugušā vecumā. Kad lūzums sadzīst, var rasties visu veidu deformācijas, kas bieži vien negatīvi ietekmē jūsu ķermeņa efektīvu pārvaldību.

Ar vecumu saistītas izmaiņas kaulos

Dažādos cilvēka dzīves periodos viņa kaulu struktūra nav vienāda. Zīdaiņiem gandrīz visi kauli sastāv no porainas vielas, kas ir pārklāta ar plānu kompakta slāni. To nepārtraukta, līdz noteiktam laikam, augšana tiek panākta, pateicoties skrimšļa lieluma palielināšanai, ko pakāpeniski aizstāj ar kaulu audiem. Šī transformācija sievietēm ilgst līdz 20 gadiem un vīriešiem līdz aptuveni 25 gadiem.

Jo jaunāks ir cilvēks, jo vairāk organisko vielu atrodas viņa kaulu audos. Tāpēc agrā vecumā tie ir elastīgi un elastīgi. Pieaugušam cilvēkam minerālvielu savienojumu tilpums kaulu audos ir līdz 70%. Šajā gadījumā no noteikta punkta sākas kalcija un fosfora sāļu daudzuma samazināšanās. Kauli kļūst trausli, tāpēc vecākiem cilvēkiem bieži ir lūzumi pat nelielu traumu vai neuzmanīgas pēkšņas kustības rezultātā.

Šādu lūzumu dziedēšana prasa ilgu laiku. Gados vecākiem cilvēkiem, īpaši sievietēm, ir īpaša slimība - osteoporoze. Lai to novērstu, sasniedzot 50 gadu vecumu, dažos pētījumos jums jāapmeklē ārsts, lai novērtētu kaulu audu stāvokli. Veicot atbilstošu ārstēšanu, ievērojami samazinās lūzumu risks un saīsinās dziedināšanas laiks.

Kauls- sava veida saistaudi, no kuriem tiek veidoti kauli - orgāni, kas veido cilvēka ķermeņa kaulu skeletu. Kaulu audi sastāv no mijiedarbojošām struktūrām: kaulu šūnām, kaula starpšūnu organiskās matricas (kaula organiskais skelets) un galvenās mineralizētās starpšūnu vielas. Šūnas aizņem tikai ~ 1-5% no kopējā pieaugušā cilvēka skeleta kaulu audiem. Ir četri kaulu šūnu veidi.

Osteoblasti- augšanas šūnas, kas veic kaulu radīšanas funkciju. Tie atrodas kaulu veidošanās zonās uz kaula ārējām un iekšējām virsmām.

Osteoklasti- šūnas, kas veic rezorbcijas, kaulu iznīcināšanas funkciju. Osteoblastu un osteoklastu kopīgā funkcija ir nepārtraukta kontrolēta kaulu iznīcināšanas un atjaunošanas procesa pamatā. Šis kaulu audu pārstrukturēšanas process ir ķermeņa pielāgošanās dažādībai fiziskā aktivitāte izvēloties labākās kaulu un skeleta stīvuma, elastības un elastības kombinācijas.

Osteocīti- šūnas, kas iegūtas no osteoblastiem. Tie ir pilnībā iemūrēti starpšūnu vielā un ir savstarpēji saskarē ar procesiem. Osteocīti nodrošina kaulu audu metabolismu (olbaltumvielas, ogļhidrātus, taukus, ūdeni, minerālvielas). Nediferencētas kaulu mezenhimālās šūnas (osteogēnās šūnas, kontūras šūnas). Tie galvenokārt atrodas uz ārējā virsma kauli (pie periosta) un uz kaula iekšējo telpu virsmām. No tiem veidojas jauni osteoblasti un osteoklasti.

Starpšūnu viela To attēlo organiska starpšūnu matrica, kas veidota no kolagēna (osseīna) šķiedrām (~ 90-95%) un galvenās mineralizētās vielas (~ 5-10%).

Kolagēns kaulu audu ārpusšūnu matrica atšķiras no citu audu kolagēna ar augstu specifisko polipeptīdu saturu. Kolagēna šķiedras galvenokārt atrodas paralēli visticamākā kaula mehāniskā sprieguma līmeņa virzienam un nodrošina kaula elastību un elastību.

Pamata viela(zemes viela) sastāv galvenokārt no ārpusšūnu šķidruma, glikoproteīniem un proteoglikāniem (hondroitīna sulfāti, hialuronskābe). Šo vielu funkcija vēl nav pilnībā skaidra, taču nav šaubu, ka tās ir iesaistītas pamata vielas mineralizācijas kontrolē - kaulu minerālo komponentu kustībā.

Minerāli, kas kaula organiskajā matricā ievietoti pamatvielas sastāvā, pārstāv kristāli, kas galvenokārt veidoti no kalcija un fosfora (hidroksiapatīts Ca10 (PO4) 6 (OH) 2). Kalcija / fosfora attiecība parasti ir ~ 1,3-2,0. Turklāt kaulā ir magnija, nātrija, kālija, sulfāta, karbonāta, hidroksila un citu jonu joni, kas var piedalīties kristālu veidošanā. Katra kompakta kaula kolagēna šķiedra ir veidota no periodiski atkārtojošiem segmentiem. Šķiedru segmenta garums ir ~ 64 nm (64,10-10 m). Hidroksiapatīta kristāli pievienojas katram šķiedras segmentam, cieši to apņemot.

Turklāt blakus esošo kolagēna šķiedru segmenti pārklājas viens ar otru. Attiecīgi, uzliekot sienu, hidroksilapatīta kristāli pārklājas kā ķieģeļi. Šāda kolagēna šķiedru un hidroksiapatīta kristālu cieša piesaiste, kā arī to pārklāšanās novērš kaula "bīdes sadalīšanos" mehāniskā sprieguma ietekmē. Kolagēna šķiedras nodrošina kaula elastību, stingrību, izturību pret stiepšanos, bet kristāli - izturību, stingrību un izturību pret saspiešanu. Kaulu mineralizācija ir saistīta ar kaulu audu glikoproteīnu īpašībām un osteoblastu aktivitāti. Izšķir rupjas šķiedras un lamelārus kaulu audus. Rupjo šķiedru kaulaudos (izplatīts embrijos; pieaugušiem organismiem tas tiek novērots tikai galvaskausa šuvju rajonā un cīpslu piestiprināšanas vietās) šķiedras ir nesakārtotas. Lamelārajos kaulu audos (pieaugušo organismu kaulos) šķiedras, kas sagrupētas atsevišķās plāksnēs, ir stingri orientētas un veido struktūras vienības, ko sauc par osteoniem.

Lai iegūtu informāciju ķermenī:

1. 208 līdz 214 atsevišķi kauli.
2. Vietējais kauls sastāv no 50% neorganiska materiāla, 25% organiskas vielas un 25% ūdens, kas saistīts ar kolagēnu un proteoglikāniem.
3. 90% organisko vielu ir 1. tipa kolagēns un tikai 10% ir citas organiskas molekulas (glikoproteīnu osteokalcīns, osteonektīns, osteopontīns, kaulu sialoproteīns un citi proteoglikāni).
4. Kaulu komponentus attēlo: organiskā matrica - 20-40%, neorganiskās minerālvielas - 50-70%, šūnu elementi 5-10% un tauki - 3%.
5. Makroskopiski skelets sastāv no diviem komponentiem - kompakta vai garozas kaula; un retikulārs vai dziedzera kauls.
6. Vidēji skelets sver 5 kg (svars ir ļoti atkarīgs no vecuma, dzimuma, ķermeņa struktūras un auguma).
7. Pieaugušā organismā garozas kauls veido 4 kg, t.i. 80% (skeleta sistēmā), bet dzeltenais kauls ir 20% un sver vidēji 1 kg.
8. Viss skeleta masas tilpums pieaugušajam ir aptuveni 0,0014 m³ (1400000 mm³) vai 1400 cm³ (1,4 litri).
9. Kaula virsmu attēlo periosteal un endosteal virsmas - kopā aptuveni 11,5 m² (11 500 000 mm²).
10. Periosta virsma aptver visu kaula ārējo perimetru un veido 4,4% no aptuveni 0,5 m² (500 000 mm²) no visas kaula virsmas.
11. Iekšējā (endosteal) virsma sastāv no trim sastāvdaļām
    1. intrakortikālā virsma (Haversa kanālu virsma), kas ir 30,4% vai aptuveni 3,5 m² (3 500 000 mm²);
    2. garozas kaula iekšējās puses virsma ir aptuveni 4,4% vai aptuveni 0,5 m² (500 000 mm²), un
    3. šūnveida kaula trabekulārā komponenta virsma ir 60,8% jeb aptuveni 7 m² (7 000 000 mm²).
12. Spongijs kauls 1 gr. vidēji 70 cm² (70 000 cm2: 1000 gr.) virsma, savukārt garozas kaula 1 gr. ir aptuveni 11,25 cm² [(0,5 + 3,5 + 0,5) x 10000 cm²: 4000 gr.], ti 6 reizes mazāk. Pēc citu autoru domām, šī attiecība var būt 10 pret 1.
13. Parasti normālas vielmaiņas laikā 0,6% garozas un 1,2% kaulu kaulu virsmas tiek iznīcinātas (rezorbcijas), un attiecīgi 3% garozas un 6% no dziedzera kaula virsmas ir iesaistīti jaunu kaulu audu veidošanā. . Pārējie kaulu audi (vairāk nekā 93% no tā virsmas) atrodas miera vai atpūtas stāvoklī.

Zobi atrodas kaulainās bedrēs - atsevišķās augšējā un apakšējā žokļa alveolāro procesu šūnās. Kaulu audi ir saistaudu veids, kas attīstās no mezodermas un sastāv no šūnām, ārpusšūnu nemineralizētas organiskas matricas (osteoid) un galvenās mineralizētās starpšūnu vielas.

5.1. ALVEOLĀRO PROCESU KAULU AUDU ORGANIZĀCIJA UN STRUKTŪRA

Alveolārā procesa kaula virsma ir pārklāta periosteum(periosteum), ko galvenokārt veido blīvi šķiedru saistaudi, kuros izšķir 2 slāņus: ārējo - šķiedru un iekšējo - osteogēnu, kas satur osteoblastus. Kuģi un nervi pāriet no periosta osteogēnā slāņa līdz kaulam. Biezie perforējošo kolagēna šķiedru saišķi savieno kaulu ar periostu. Periosts veic ne tikai trofisko funkciju, bet arī piedalās kaulu augšanā un atjaunošanā. Tā rezultātā alveolāro procesu kaulu audiem ir augsta atjaunošanās spēja ne tikai fizioloģiskos apstākļos, ortodontiskās ārstēšanas laikā, bet arī pēc bojājumiem (lūzumiem).

Mineralizētā matrica ir sakārtota trabekulās - šūnu kaulu audu strukturālās un funkcionālās vienībās. Kaulu šūnas - osteocīti, osteoblasti, osteoklasti - atrodas mineralizētās matricas lakūnās un gar trabekulu virsmu.

Kaulu audu atjaunošanās procesi, izmantojot kaulu veidošanos un kaulu rezorbciju (rezorbciju), organismā pastāvīgi notiek. Šajos procesos aktīvi iesaistās dažādas kaulu audu šūnas.

Kaulu audu šūnu sastāvs

Šūnas aizņem tikai 1-5% no kopējā kaulaudu tilpuma pieaugušā cilvēka skeletā. Ir 4 kaulu šūnu veidi.

Mezenhimālas nediferencētas kaulu šūnas galvenokārt ir periosta iekšējā slāņa sastāvā, aptverot kaula virsmu no ārpuses - periosta, kā arī endosteuma sastāvā, izklājot visu kaula iekšējo dobumu kontūras, iekšējās virsmas kaula. Tos sauc odere vai izklāsts, šūnas. Šīs šūnas var veidot jaunas kaulu šūnas - osteoblastus un osteoklastus. Saskaņā ar šo funkciju tos sauc arī osteogēnsšūnas.

Osteoblasti- šūnas, kas atrodas kaulu veidošanās zonās uz kaula ārējām un iekšējām virsmām. Osteoblasti satur diezgan lielu daudzumu glikogēna un glikozes. Ar vecumu šis skaitlis samazinās 2-3 reizes. ATP sintēze ir 60% saistīta ar glikolīzes reakcijām. Osteoblastiem novecojot, tiek aktivizētas glikolīzes reakcijas. Šūnās notiek citrātu cikla reakcijas, un vislielākā aktivitāte ir citrātu sintāzei. Sintezēto citrātu tālāk izmanto, lai saistītu Ca 2+, kas nepieciešams mineralizācijas procesiem. Tā kā osteoblastu funkcija ir radīt kaula organisko starpšūnu matricu, šajās šūnās ir liels daudzums RNS, kas nepieciešams olbaltumvielu sintēzei. Osteoblasti aktīvi sintezē un izšauj ārpusšūnu telpā ievērojamu daudzumu glicerofosfolipīdu, kas spēj saistīt Ca 2+ un piedalās mineralizācijas procesos. Šūnas savstarpēji sazinās caur desmosomām, kas ļauj Ca 2+ un cAMP iziet. Osteoblasti tiek sintezēti un izdalīti vide kolagēna fibrilas, proteoglikāni un glikozaminoglikāni. Tie nodrošina arī nepārtrauktu hidroksiapatīta kristālu augšanu un darbojas kā starpnieki minerālu kristālu piesaistē olbaltumvielu matricai. Mums novecojot, osteoblasti attīstās par osteocītiem.

Osteocīti- kaulu audu koku šūnas, kas iekļautas organiskajā starpšūnu matricā un kas procesos saskaras viena ar otru. Osteocīti mijiedarbojas arī ar citām kaulu audu šūnām: osteoklastiem un osteoblastiem, kā arī ar mezenhimālajām kaulu šūnām.

Osteoklasti- šūnas, kas veic kaulu iznīcināšanas funkciju; veidojas no makrofāgiem. Viņi veic nepārtrauktu kontrolētu kaulu audu atjaunošanas un atjaunošanas procesu, nodrošinot nepieciešamo skeleta augšanu un attīstību, kaulu struktūru, izturību un elastību.

Kaulu audu starpšūnu un pamata viela

Starpšūnu viela ko attēlo organiska starpšūnu matrica, kas veidota no kolagēna šķiedrām (90-95%) un galvenās mineralizētās vielas (5-10%). Kolagēna šķiedras galvenokārt atrodas paralēli visticamākā kaula mehāniskā sprieguma līmeņa virzienam un nodrošina kaula elastību un elastību.

Pamata viela ārpusšūnu matrica sastāv galvenokārt no ārpusšūnu šķidruma, glikoproteīniem un proteoglikāniem, kas iesaistīti neorganisko jonu kustībā un izplatībā. Minerālvielas, kas atrodas pamatvielas sastāvā kaula organiskajā matricā, attēlo kristāli, galvenokārt hidroksilapatīts Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Kalcija / fosfora attiecība parasti ir 1,3–2,0. Turklāt kauli satur jonus Mg 2+, Na +, K +, SO 4 2-, HCO 3-, hidroksilgrupu un citus jonus, kas var piedalīties kristālu veidošanā. Kaulu mineralizācija ir saistīta ar kaulu glikoproteīnu īpašībām un osteoblastu aktivitāti.

Kaulu audu ārpusšūnu matricas galvenie proteīni ir I tipa kolagēna proteīni, kas veido apmēram 90% no kaula organiskās matricas. Kopā ar I tipa kolagēnu ir arī citu kolagēna veidu, piemēram, V, XI, XII, pēdas. Iespējams, ka šie kolagēna veidi pieder citiem audiem, kas atrodas kaulu audos, bet nav daļa no kaulu matricas. Piemēram, V tipa kolagēns parasti atrodas traukos, kas caurstrāvo kaulu. XI tipa kolagēns atrodas skrimšļa audos un var atbilst kalcificētu skrimšļu paliekām. XII tipa kolagēna avots var būt kolagēna fibrilu “sagataves”. Kaulu audos I tipa kolagēns satur monosaharīdu atvasinājumus, tajā ir mazāk šķērssaites nekā cita veida saistaudos, un šīs saites tiek veidotas caur allysin. Vēl viena iespējamā atšķirība ir tā, ka I tipa kolagēna N-termināla propeptīds ir fosforilēts un šis peptīds daļēji tiek saglabāts mineralizētajā matricā.

Kaulu audos ir apmēram 10% olbaltumvielu, kas nav kolagēni. Tos attēlo glikoproteīni un proteoglikāni (5.1. Att.).

Proteoglikāni veido 10% no kopējā kolagēna olbaltumvielu daudzuma. Pirmkārt, tiek sintezēts liels hondroitīns

Att. 5.1.Nekolagēna olbaltumvielu saturs kaulu audu ārpusšūnu matricā [autors: Gehron R. P., 1992].

satur proteoglikānu, kas, veidojoties kaulu audiem, tiek iznīcināts un aizstāts ar diviem maziem proteoglikāniem: dekorīnu un biglikānu. Mazie proteoglikāni tiek iekļauti mineralizētajā matricā. Dekorīns un biglikāns aktivizē šūnu diferenciācijas un proliferācijas procesus, kā arī ir iesaistīti minerālu nogulsnēšanās regulēšanā, kristālu morfoloģijā un organisko matricas elementu apvienošanā. Vispirms tiek sintezēts dermatāna sulfātu saturošs biglikāns; tas ietekmē šūnu proliferācijas procesus. Mineralizācijas fāzē parādās biglikāns, kas saistīts ar hondroitīna sulfātu. Decorīns tiek sintezēts vēlāk nekā biglikāns olbaltumvielu nogulsnēšanās stadijā ārpusšūnu matricas veidošanai; tas arī paliek mineralizācijas fāzē. Tiek pieņemts, ka dekorīns "pulē" kolagēna molekulas un regulē fibrilu diametru. Kaulu veidošanās laikā abus proteīnus ražo osteoblasti, bet, kad šīs šūnas kļūst par osteocītiem, tās sintezē tikai biglikānu.

No kaulu matricas nelielos daudzumos ir izolēti cita veida mazie proteoglikāni, kas darbojas kā

receptoriem un atvieglo augšanas faktoru saistīšanos ar šūnu. Šāda veida molekulas atrodas membrānā vai ar fosfoinozitola saitēm pievienojas šūnu membrānai.

Hialuronskābe atrodas arī kaulu audos. Tam, iespējams, ir svarīga loma šo audu morfogenēzē.

Papildus proteoglikāniem kaulā nosaka lielu skaitu dažādu olbaltumvielu, kas saistītas ar glikoproteīniem (5.1. Tabula).

Parasti šos proteīnus sintezē osteoblasti un tie spēj saistīt fosfātu vai kalciju; tādējādi viņi piedalās mineralizētās matricas veidošanā. Saistoties ar šūnām, kolagēniem un proteoglikāniem, tie nodrošina kaulu audu matricas supramolekulāro kompleksu veidošanos (5.2. Att.).

Osteoīds satur proteoglikānus: fibromodulīnu, biglikānu, dekorīnu, kolagēna proteīnus un morfogēnētiskos kaulu proteīnus. Mineralizētajā matricā tiek iemūrēti osteocīti, kas saistīti ar kolagēniem. Uz kolagēniem tiek fiksēti hidroksiapatīti, osteokalcīns, osteoaderīns. Mineralizētajā starpšūnu

Att. 5.2.Dažādu olbaltumvielu piedalīšanās kaulu audu matricas veidošanā.

5.1. Tabula

Nekolagēnas kaulu olbaltumvielas

Matricā osteoaderīns saistās ar osteonektīnu, un osteokalcīns saistās ar kolagēnu. Morfogenētiskais kaulu proteīns atrodas pierobežas zonā starp mineralizēto un nemineralizēto matricu. Osteopontīns regulē osteoklastu aktivitāti.

Kaulu olbaltumvielu īpašības un funkcijas ir norādītas tabulā. 5.1.

5.2. Kaulu audu fizioloģiskā atjaunošana

Dzīves aktivitātes procesā kauls tiek pastāvīgi atjaunots, tas ir, tas tiek iznīcināts un atjaunots. Tajā pašā laikā tajā notiek divi pretēji virzīti procesi - rezorbcija un atjaunošana. Attiecību starp šiem procesiem sauc par kaulu pārveidošanu.

Ir zināms, ka ik pēc 30 gadiem kaulu audi mainās gandrīz pilnībā. Parasti kauls “aug” līdz 20 gadu vecumam, sasniedzot maksimālo kaulu masu. Šajā periodā kaulu masas pieaugums ir līdz 8% gadā. Tālāk, līdz 30-35 gadu vecumam, ir vairāk vai mazāk stabila stāvokļa periods. Tad sākas dabiska pakāpeniska kaulu masas samazināšanās, kas parasti ir ne vairāk kā 0,3-0,5% gadā. Pēc menopauzes sākuma sievietēm ir maksimālais kaulu masas samazināšanās ātrums, kas sasniedz 2-5% gadā un turpinās tādā tempā līdz 60-70 gadiem. Tā rezultātā sievietes zaudē 30 līdz 50% kaulu audu. Vīriešiem šie zaudējumi parasti ir 15-30%.

Kaulu pārveidošanas process notiek vairākos posmos (5.3. Att.). Pirmajā posmā ir kaulu audu vieta

Att. 5.3.Kaulu pārveidošanas posmi [saskaņā ar Martin R.B., 2000, ar izmaiņām].

rezorbciju izraisa osteocīti. Lai aktivizētu procesu, ir nepieciešama parathormona, insulīnam līdzīga augšanas faktora, interleikīnu-1 un -6, prostaglandīnu, kalcitriola, audzēja nekrozes faktora piedalīšanās. Šis estrogēna pārveidošanas posms ir kavēts. Šajā posmā virsmas kontūras šūnas maina savu formu, pārejot no plakanām noapaļotām šūnām uz kubiskām.

Osteoblasti un T-limfocīti izdala ligandus kappa B nukleācijas faktora aktivatora (RANKL) receptoriem, un līdz noteiktam brīdim RANKL molekulas var palikt saistītas ar osteoblastu vai stromas šūnu virsmu.

Osteoklastu prekursori tiek veidoti no kaulu smadzeņu cilmes šūnas. Viņiem ir membrānas receptori, kurus sauc par nukleācijas faktora kappa B receptoru (RANK) receptoriem. Nākamajā posmā RANK ligandi (RANKL) saistās ar RANK receptoriem, ko papildina vairāku osteoklastu prekursoru saplūšana vienā lielā struktūrā, un tiek veidoti nobrieduši daudzkodolu osteoklasti.

Iegūtais aktīvais osteoklasts uz tā virsmas izveido gofrētu malu, un nobrieduši osteoklasti sāk rezorbēties

kaulu audi (5.4. Att.). Tajā pusē, kur osteoklasts pielīp pie iznīcinātās virsmas, izšķir divas zonas. Pirmā zona ir visplašākā, ko sauc par suku robežu vai gofrētu malu. Gofrētā mala ir saritināta membrāna ar vairākām citoplazmas krokām, kas saskaras ar rezorbciju uz kaula virsmas. Lizosomas, kas satur lielu daudzumu hidrolītisko enzīmu (katepsīni K, D, B, skābā fosfatāze, esterāze, glikozidāze utt.), Izdalās caur osteoklastu membrānu. Savukārt katepsīns K aktivizē matricas metaloproteināzi-9, kas ir iesaistīta ārpusšūnu matricas kolagēna un proteoglikānu degradācijā. Šajā periodā ogļskābes anhidrāzes aktivitāte palielinās osteoklastos. HCO 3 - joni tiek apmainīti pret Cl -, kas uzkrājas gofrētā malā; Tur tiek pārnesti arī H + joni. H + sekrēcija tiek veikta ļoti aktīvās H + / K + -ATPāzes dēļ osteoklastos. Attīstošā acidoze veicina lizosomu enzīmu aktivāciju un veicina minerālkomponenta iznīcināšanu.

Otrā zona ieskauj pirmo un it kā noslēdz hidrolītisko enzīmu darbības zonu. Tajā nav organoīdu un to sauc

Att. 5.4.Preosteoklastu RANKL aktivizēšana un gofrētas robežas veidošanās ar aktīvu osteoblastu, kas noved pie kaulu audu rezorbcijas [saskaņā ar P. A. Edvardsu, 2005, ar izmaiņām].

ir tīra zona, tāpēc kaulu rezorbcija notiek tikai zem gofrētās malas ierobežotā telpā.

Osteoklastu veidošanās stadijā no prekursoriem procesu var bloķēt olbaltumviela osteoprotegerīns, kas, brīvi pārvietojoties, spēj saistīt RANKL un tādējādi novērst RANKL mijiedarbību ar RANK receptoriem (sk. 5.4. Att.). Osteoprotegerīns - glikoproteīnu mol. kas sver 60-120 kDa un pieder pie TNF receptoru saimes. Nomācot RANK saistīšanos ar RANK ligandu, osteoprotegerīns tādējādi inhibē osteoklastu mobilizāciju, proliferāciju un aktivāciju; tāpēc RANKL sintēzes palielināšanās izraisa kaulu rezorbciju un līdz ar to arī kaulu zudumu.

Kaulu pārveidošanas raksturu lielā mērā nosaka līdzsvars starp RANKL un osteoprotegerīna ražošanu. Nediferencētas kaulu smadzeņu stromas šūnas lielākā mērā sintezē RANKL un mazākā mērā osteoprotegerīnu. Tā rezultātā radusies RANKL / osteoprotegerīna sistēmas nelīdzsvarotība ar RANKL palielināšanos izraisa kaulu rezorbciju. Šī parādība tiek novērota pēcmenopauzes osteoporozes, Pageta slimības, kaulu masas samazināšanās vēža metastāzēs un reimatoīdā artrīta gadījumā.

Nobrieduši osteoklasti sāk aktīvi absorbēt kaulu, un makrofāgi pabeidz kaula starpšūnu vielas organiskās matricas iznīcināšanu. Resorbcija ilgst apmēram divas nedēļas. Tad osteoklasti mirst saskaņā ar ģenētisko programmu. Osteoklastu apoptozi var aizkavēt estrogēna deficīts. Pēdējā posmā pluripotentās cilmes šūnas nonāk iznīcināšanas zonā, kas diferencējas osteoblastos. Pēc tam osteoblasti sintezē un mineralizē matricu atbilstoši jaunajiem statiskās un dinamiskās slodzes nosacījumiem uz kaulu.

Ir daudz faktoru, kas stimulē osteoblastu attīstību un darbību (5.5. Attēls). Osteoblastu iesaistīšanos kaulu pārveidošanas procesā stimulē dažādi augšanas faktori - TGF- (3, morfogēnētiskais kaulu proteīns, insulīnam līdzīgais augšanas faktors, fibroblastu un trombocītu augšanas faktors, koloniju stimulējošie hormoni - paratirīns, kalcitriols, kā arī kodola saistīšanās faktors α-1 un inhibēts ar olbaltumvielu leptīnu Leptin - olbaltumviela ar molekulmasu 16 kDa veidojas galvenokārt adipocītos; tā darbība tiek realizēta, palielinoties citokīnu, epitēlija augšanas faktoru un keratinocītu sintēzei .

Att. 5.5.Kaulu audu pārveidošana.

Aktīvi izdalošie osteoblasti rada osteoīda slāņus - nemineralizētu kaulu matricu un lēnām papildina rezorbcijas dobumu. Tajā pašā laikā tie izdala ne tikai dažādus augšanas faktorus, bet arī ārpusšūnu matricas olbaltumvielas - osteopontīnu, osteokalcīnu un citus. Kad izveidojies osteoīds sasniedz 6 × 10 -6 m diametru, tas sāk mineralizēties. Mineralizācijas procesa ātrums ir atkarīgs no kalcija, fosfora un vairāku mikroelementu satura. Mineralizācijas procesu kontrolē osteoblasti, un to inhibē pirofosfāts.

Kaulu minerālā skeleta kristālu veidošanās izraisa kolagēnu. Minerālkristālu režģa veidošanās sākas apgabalā starp kolagēna fibrilām. Pēc tam tie savukārt kļūst par nogulsnēšanās centriem telpā starp kolagēna šķiedrām (5.6. Attēls).

Kaulu veidošanās notiek tikai tiešā osteoblastu tuvumā, un mineralizācija sākas skrimšļos,

Att. 5.6.Hidroksiapatīta kristālu nogulsnēšanās uz kolagēna šķiedrām.

kas sastāv no kolagēna, kas atrodas proteoglikāna matricā. Proteoglikāni palielina kolagēna tīkla elastību. Kalcifikācijas zonā olbaltumvielu-polisaharīdu kompleksi tiek iznīcināti olbaltumvielu matricas hidrolīzes rezultātā ar kaulu šūnu lizosomāliem enzīmiem. Kristāliem augot, tie izspiež ne tikai proteoglikānus, bet arī ūdeni. Blīvs, pilnībā mineralizēts kauls, praktiski dehidrēts; kolagēns veido 20% no šādu audu masas un 40% no tilpuma; pārējais ietilpst minerālās daļas īpatsvarā.

Mineralizācijas sākumu raksturo paaugstināta O 2 molekulu absorbcija ar osteoblastiem, redoksprocesu aktivizēšana un oksidatīvā fosforilēšana. Mitohondrijos joni Ca 2+ un PO 4 3- uzkrājas. Sākas kolagēna un nekolagēna olbaltumvielu sintēze, kas pēc sekojošās modifikācijas pēc tam tiek izdalīta no šūnas. Tiek veidoti dažādi vezikulas, kas satur kolagēnu, proteoglikānus un glikoproteīnus. No osteoblastiem atdalās īpaši veidojumi, ko sauc par matricas pūslīšiem vai membrānas pūslīšiem. Tie satur augstu Ca 2+ jonu koncentrāciju, kas 25–50 reizes pārsniedz to saturu osteoblastos, kā arī glicerofosfolipīdus un fermentus - sārmainās fosfatāzes, pirofosfatāzes,

adenozīna trifosfatāze un adenozīna monofosfatāze. Ca 2+ joni membrānas pūslīšos galvenokārt ir saistīti ar negatīvi lādētu fosfatidilserīnu. Starpšūnu matricā membrānas pūslīši tiek iznīcināti, izdalot Ca 2+ jonus, pirofosfātus, organiskos savienojumus, kas saistīti ar fosforskābes atlikumiem. Fosfohidrolāzes, kas atrodas membrānas pūslīšos, un galvenokārt sārmainā fosfatāze, no organiskajiem savienojumiem sašķeļ fosfātu, un pirofosfātu hidrolizē pirofosfatāze; Ca 2+ joni apvienojas ar PO 4 3-, kas noved pie amorfā kalcija fosfāta parādīšanās.

Tajā pašā laikā notiek daļēja proteoglikānu iznīcināšana, kas saistīta ar I tipa kolagēnu. Izdalītie negatīvi lādētie proteoglikāna fragmenti sāk saistīt Ca 2+ jonus. Vairāki Ca 2+ un PO 4 3 joni veido pārus un tripletus, kas saistās ar kolagēna un bez kolagēna olbaltumvielām, kas veido matricu, ko papildina kopu jeb kodolu veidošanās. Osteonektīna un matricas Gla olbaltumvielas visaktīvāk saista Ca 2+ un PO 4 3 olbaltumvielas no kaulu audu olbaltumvielām. Kaulu kolagēns saista PO 4 3 jonus caur lizīna ε-amino grupu, veidojot fosfoamīda saiti.

Uz izveidotā kodola parādās spirālveida struktūras, kuru augšana notiek saskaņā ar parasto jauno jonu pievienošanas principu. Šādas spirāles solis ir vienāds ar vienas augstumu struktūrvienība kristāls. Viena kristāla veidošanās noved pie citu kristālu parādīšanās; šo procesu sauc par epitaksiju jeb epitaksisko kodolu veidošanos.

Kristālu augšana ir ļoti jutīga pret citu jonu un molekulu klātbūtni, kas kavē kristalizāciju. Šo molekulu koncentrācija var būt zema, un tās ietekmē ne tikai kristāla augšanas ātrumu, bet arī formu un virzienu. Tiek pieņemts, ka šādi savienojumi ir adsorbēti uz kristāla virsmas un kavē citu jonu adsorbciju. Šādas vielas ir, piemēram, nātrija heksametafosfāts, kas kavē kalcija karbonāta nogulsnēšanos. Pirofosfāti, polifosfāti un polifosfonāti arī kavē hidroksiapatītu kristālu augšanu.

Dažus mēnešus pēc tam, kad rezorbcijas dobums ir piepildīts ar kaulu audiem, jaunā kaula blīvums palielinās. Osteoblasti sāk attīstīties kontūras šūnās, kas ir iesaistītas nepārtrauktā kalcija noņemšanā no kaula. Daži

no osteoblastiem tie pārvēršas par osteocītiem. Osteocīti paliek kaulā; tie ir savienoti viens ar otru ar garu šūnu procesiem un spēj uztvert mehānisko iedarbību uz kaulu.

Šūnām diferencējoties un novecojot, mainās vielmaiņas procesu raksturs un intensitāte. Ar vecumu glikogēna daudzums samazinās 2-3 reizes; izdalīto glikozi jaunajās šūnās anaerobās glikolīzes reakcijās izmanto 60%, vecajās - 85%. Sintezētās ATP molekulas ir būtiskas kaulu šūnu dzīvības uzturēšanai un mineralizācijai. Osteocītos paliek tikai glikogēna pēdas, un galvenais ATP molekulu piegādātājs ir tikai glikolīze, kuras dēļ tiek saglabāta organiskā un minerālā sastāva pastāvība jau mineralizētajās kaulu audu daļās.

5.3. METABOLISMA REGULĒŠANA KAULU AUDUMĀ

Kaulu pārveidošanu regulē sistēmiski (hormoni) un lokāli faktori, kas ir mijiedarbība starp osteoblastiem un osteoklastiem (5.2. Tabula).

Sistēmiskie faktori

Kaulu veidošanās zināmā mērā ir atkarīga no osteoblastu skaita un aktivitātes. Osteoblastu veidošanās procesu ietekmē

5.2. Tabula

Faktori, kas regulē kaulu pārveidošanas procesus

somatotropīns (augšanas hormons), estrogēni, 24,25 (OH) 2 D 3, kas stimulē osteoblastu dalīšanos un preosteoblastu pārveidošanos par osteoblastiem. Turpretī glikokortikoīdi kavē osteoblastu dalīšanos.

Paratirīns (parathormons) sintezēts parathormonā. Paratirīna molekula sastāv no vienas polipeptīda ķēdes, kas satur 84 aminoskābju atlikumus. Paratirīna sintēze stimulē adrenalīnu, tāpēc akūta un hroniska stresa apstākļos šī hormona daudzums palielinās. Paratirīni aktivizē osteoblastu cilmes šūnu proliferāciju, pagarina to pusperiodu un kavē osteoblastu apoptozi. Kaulu audos paratirīna receptori atrodas osteoblastu un osteocītu membrānās. Osteoklastiem trūkst šī hormona receptoru. Hormons saistās ar osteoblastu receptoriem un aktivizē adenilāta ciklāzi, ko papildina 3 " 5" Nometne Šāds cAMP satura pieaugums veicina intensīvu Ca 2+ jonu pieplūdumu no ārpusšūnu šķidruma. Ienākošais kalcijs veido kompleksu ar kalmodulīnu, un pēc tam tiek aktivizēta no kalcija atkarīgā proteīnkināze, kam seko olbaltumvielu fosforilēšana. Saistoties ar osteoblastiem, paratirīns inducē osteoklastu aktivējošā faktora - RANKL - sintēzi, kas spēj saistīties ar preosteoklastiem.

Lielu parathyrin devu ieviešana noved pie osteoblastu un osteocītu nāves, ko papildina rezorbcijas zonas palielināšanās, kalcija un fosfātu līmeņa paaugstināšanās asinīs un urīnā, vienlaikus palielinoties hidroksiprolīna ekskrēcijai. kolagēna olbaltumvielu iznīcināšanas dēļ.

Paratirīna receptori atrodas arī nieru kanāliņos. Proksimālajās nieru kanāliņās hormons kavē fosfātu reabsorbciju un stimulē 1,25 (OH) 2 D 3 veidošanos. Distālajās nieru kanāliņās paratirīns pastiprina Ca 2+ reabsorbciju. Tādējādi paratirīns nodrošina kalcija līmeņa paaugstināšanos un fosfāta līmeņa pazemināšanos plazmā.

Parotīns -glikoproteīns, ko izdala parotīds un submandibular siekalu dziedzeri... Olbaltumvielas sastāv no α-, β - un γ-apakšvienības. Parotīna aktīvais princips ir γ-subvienība, kas ietekmē mezenhimālos audus - skrimšļus, cauruļveida kaulus, zoba dentīnu. Parotīns pastiprina hondrogēnu šūnu vairošanos, stimulē nukleīnskābju un DNS sintēzi odontoblastos,

dentīna un kaulu mineralizācijas procesi. Šos procesus papildina kalcija un glikozes satura samazināšanās asins plazmā.

Kalcitonīns- polipeptīds, kas sastāv no 32 aminoskābju atlikumiem. To izdala vairogdziedzera parafolikulārās K-šūnas vai paratireoidālo dziedzeru C-šūnas augstas molekulmasas prekursora olbaltumvielu veidā. Kalcitonīna sekrēcija palielinās, palielinoties Ca 2+ jonu koncentrācijai, un samazinās, samazinoties Ca 2+ jonu koncentrācijai asinīs. Tas ir atkarīgs arī no estrogēna līmeņa. Ar estrogēna trūkumu kalcitonīna sekrēcija samazinās. Tas palielina kalcija mobilizāciju kaulu audos un veicina osteoporozes attīstību. Kalcitonīns saistās ar specifiskiem osteoklastu un nieru kanāliņu šūnu receptoriem, ko papildina adenilāta ciklāzes aktivācija un cAMP veidošanās palielināšanās. Kalcitonīns ietekmē Ca 2+ jonu transportēšanu pa šūnu membrānām. Tas stimulē mitohondriju absorbciju Ca 2+ jonos un tādējādi aizkavē Ca 2+ jonu aizplūšanu no šūnas. Tas ir atkarīgs no ATP daudzuma un Na + un K + jonu attiecības šūnā. Kalcitonīns kavē kolagēna sadalīšanos, kas izpaužas kā hidroksiprolīna izdalīšanās ar urīnu samazināšanās. Nieru kanāliņu šūnās kalcitonīns kavē 25 (OH) D 3 hidroksilēšanu.

Tādējādi kalcitonīns kavē osteoklastu aktivitāti un kavē Ca 2+ jonu izdalīšanos no kaulu audiem, kā arī samazina Ca 2+ jonu reabsorbciju nierēs. Rezultātā tiek kavēta kaulu rezorbcija, stimulēti mineralizācijas procesi, kas izpaužas kā kalcija un fosfora līmeņa pazemināšanās asins plazmā.

Joda hormoni vairogdziedzeris - tiroksīns (T4) un trijodtironīns (T3) nodrošina optimālu kaulu augšanu. Vairogdziedzera hormoni spēj stimulēt augšanas hormonu sekrēciju. Tie palielina gan insulīnam līdzīgā augšanas faktora 1 (IGF-1) mRNS sintēzi, gan pašas IGF-1 ražošanu aknās. Hipertireozes gadījumā osteogēno šūnu diferenciācija un olbaltumvielu sintēze šajās šūnās tiek nomākta, un sārmainās fosfatāzes aktivitāte samazinās. Sakarā ar pastiprinātu osteokalcīna sekrēciju tiek aktivizēta osteoklastu ķīmijterapija, kas izraisa kaulu rezorbciju.

Seksuāls steroīds hormoni ir iesaistīti kaulu pārveidošanas procesos. Estrogēnu ietekme uz kaulu audiem izpaužas osteoblastu aktivizēšanā (tieša un netieša darbība), osteoklastu inhibēšanā. Tie arī veicina Ca 2+ jonu absorbciju kuņģa-zarnu trakta un tā nogulsnēšanās kaulu audos.

Sieviešu dzimuma hormoni stimulē kalcitonīna ražošanu vairogdziedzeris un samazināt kaulu audu jutīgumu pret paratirīnu. Viņi arī konkurējoši izstumj kortikosteroīdus no kauliem esošajiem receptoriem. Androgēni, kam ir anaboliska iedarbība uz kaulu audiem, stimulē olbaltumvielu biosintēzi osteoblastos, kā arī taukaudos tos aromatizē estrogēnos.

Dzimuma steroīdu deficīta apstākļos, kas rodas menopauzes laikā, kaulu rezorbcijas procesi sāk dominēt pār kaulu audu pārveidošanas procesiem, kas izraisa osteopēnijas un osteoporozes attīstību.

Glikokortikoīdi sintezēts virsnieru garozā. Cilvēkiem galvenais glikokortikoīds ir kortizols. Glikokortikoīdi koordinēti iedarbojas uz dažādiem audiem un dažādiem procesiem - gan anaboliskiem, gan kataboliskiem. Kaulu audos kortizols kavē I tipa kolagēna, dažu nekolagēna olbaltumvielu, proteoglikānu un osteopontīna sintēzi. Glikokortikoīdi samazina arī tuklo šūnu skaitu, kas ir hialuronskābes ražošanas vieta. Glikokortikoīdu ietekmē tiek paātrināta olbaltumvielu sadalīšanās. Glikokortikoīdi nomāc Ca 2+ jonu uzsūkšanos zarnās, ko papildina tā samazināšanās asins serumā. Šis samazinājums noved pie paratirīna izdalīšanās, kas stimulē osteoklastu veidošanos un kaulu rezorbciju (5.7. Att.). Turklāt kortizols muskuļos un kaulos stimulē olbaltumvielu sadalīšanos, kas arī izjauc kaulu veidošanos. Galu galā glikokortikoīdu darbība izraisa kaulu zudumu.

D 3 vitamīns (holekalciferols) nāk ar pārtiku, kā arī veidojas no 7-dehidroholesterīna prekursora ultravioleto staru ietekmē. Aknās holekalciferols tiek pārveidots par 25 (OH) D 3, un nierēs notiek turpmāka 25 (OH) D 3 hidroksilēšana un veidojas 2 hidroksilēti metabolīti - 1,25 (OH) 2 D 3 un 24,25 (OH) 2 D 3. D 3 vitamīna metabolīti jau procesā regulē hondrogēzi un osteoģenēzi embrija attīstība... Ja trūkst D 3 vitamīna, organiskās matricas mineralizācija nav iespējama, kamēr asinsvadu tīklojums neveidojas, un metafīzes kauls nespēj pareizi veidoties. 1,25 (OH) 2 D 3 aktīvā stāvoklī saistās ar hondroblastiem, un 24,25 (OH) 2 D 3 - miera stāvoklī. 1,25 (OH) 2 D 3 regulē augšanas zonas, veidojot kompleksu ar šī vitamīna kodola receptoru. Ir arī pierādīts, ka 1,25 (OH) 2D3 spēj saistīties

Att. 5.7.Shēma glikokortikoīdu iedarbībai uz vielmaiņas procesiem, kas izraisa kaulu zudumu

saistīties ar membrānas-kodola receptoru, kas izraisa fosfolipāzes C aktivāciju un inozitol-3-fosfāta veidošanos. Turklāt iegūto kompleksu aktivizē fosfolipāze A2. No atbrīvotās arahidonskābes tiek sintezēts prostaglandīns E 2, kas ietekmē arī hondroblastu reakciju, kad tie saistās ar 1,25 (OH) 2 D 3. Turpretī pēc 24,25 (OH) 2D 3 saistīšanās ar membrānu saistošo receptoru tiek aktivizēta fosfolipāze C, kam seko olbaltumvielu kināze C.

Kaulu audu epifīžu skrimšļa augšanas zonā 24,25 (OH) 2 D 3 stimulē pirmshidroblastu diferenciāciju un proliferāciju, kas satur specifiskus šī metabolīta receptorus. D 3 vitamīna metabolīti ietekmē veidošanos un funkcionālais stāvoklis temporomandibular locītava.

A vitamīns... Ar A vitamīna trūkumu un pārmērīgu uzņemšanu bērnu ķermenī tiek traucēta kaulu augšana un notiek to deformācija. Iespējams, šīs parādības ir saistītas ar hondroitīna sulfāta, kas ir skrimšļa sastāvdaļa, depolimerizāciju un hidrolīzi.

C vitamīns... Ar trūkumu askorbīnskābe mezenhemālajās šūnās nenotiek lizīna un prolīna atlikumu hidroksilēšana, kas noved pie nobrieduša kolagēna veidošanās traucējumiem. Iegūtais nenobriedušais kolagēns nespēj saistīt Ca 2+ jonus, un tādējādi tiek traucēti mineralizācijas procesi.

E vitamīns... Ar E vitamīna deficītu aknās neveidojas 25 (OH) D 3, aktīvo D 3 vitamīna formu prekursors. E vitamīna deficīts var izraisīt arī kaulu magnija līmeņa pazemināšanos.

Vietējie faktori

Prostaglandīnipaātrināt Ca 2+ jonu izdalīšanos no kaula. Eksogēnie prostaglandīni palielina osteoklastu paaudzi, kas iznīcina kaulu. Viņiem ir kataboliska ietekme uz olbaltumvielu metabolismu kaulu audos un kavē to sintēzi.

Laktoferīns- dzelzi saturošais glikoproteīns fizioloģiskā koncentrācijā stimulē osteoblastu proliferāciju un diferenciāciju, kā arī kavē osteoklastoģenēzi. Laktoferrīna mitogēnā iedarbība uz osteoblastiem līdzīgajām šūnām notiek caur specifiskiem receptoriem. Iegūtais komplekss endocitozes ceļā nonāk šūnā, un laktoferīns fosforilē mitogēnu aktivējošās proteīnkināzes. Tādējādi laktoferrīnam ir nozīme kaulu augšanā un veselībā. To var izmantot kā anabolisku faktoru osteoporozes gadījumā.

Citokīni- zemas molekulmasas polipeptīdi, kas izraisa imūnsistēmas šūnu mijiedarbību. Tie sniedz atbildi uz svešķermeņu ievadīšanu, imūno bojājumiem, kā arī iekaisumu, labošanu un atjaunošanos. Tos pārstāv piecas lielas olbaltumvielu grupas, no kurām viena ir interleikīni.

Interleikins(IL) - olbaltumvielas (no IL-1 līdz IL-18), ko sintezē galvenokārt limfocītu T-šūnas, kā arī mononukleāri fagocīti. IL funkcijas ir saistītas ar citu fizioloģiski aktīvo peptīdu un hormonu aktivitāti. Fizioloģiskā koncentrācijā tie kavē šūnu augšanu, diferenciāciju un dzīves ilgumu. Tie samazina kolagenāzes ražošanu, endotēlija šūnu adhēziju ar neitrofiliem un eozinofiliem, NO veidošanos, kā rezultātā samazinās skrimšļa audu degradācija un kaulu rezorbcija.

Kaulu rezorbcijas procesu var aktivizēt ar acidozi un lielu daudzumu integrīnu, IL un A vitamīna, bet to kavē estrogēni, kalcitonīns, interferons un morfogēnētiskais kaulu proteīns.

Kaulu metabolisma marķieri

Bioķīmiskie marķieri sniedz informāciju par skeleta slimību patoģenēzi un kaulu audu pārveidošanas fāzēm. Ir bioķīmiski kaulu veidošanās un rezorbcijas marķieri, kas raksturo osteoblastu un osteoklastu funkcijas.

Kaulu metabolisma marķieru noteikšanas paredzamā vērtība:

Skrīnings, izmantojot šos marķierus, ļauj mums identificēt pacientus, kuriem ir augsts osteoporozes attīstības risks; augsts kaulu rezorbcijas marķieru līmenis var būt saistīts ar

palielināts lūzumu risks; kaulu audu metabolisma marķieru līmeņa paaugstināšanās pacientiem ar osteoporozi vairāk nekā 3 reizes, salīdzinot ar normālajām vērtībām, liecina par atšķirīgu kaulu patoloģiju, ieskaitot ļaundabīgu; rezorbcijas marķierus var izmantot kā papildu kritērijus, lemjot par īpašas terapijas nozīmēšanu kaulu patoloģija. Kaulu rezorbcijas marķieri ... Atjaunojot kaulu audus, I tipa kolagēns, kas veido vairāk nekā 90% no kaula organiskās matricas un tiek sintezēts tieši kaulos, noārdās, un mazi peptīdu fragmenti nonāk asinīs vai izdalās caur nierēm. Kolagēna noārdīšanos var noteikt gan urīnā, gan asins serumā. Šos marķierus var izmantot terapijā ar zālēm, kas samazina kaulu rezorbciju pacientiem ar slimībām, kas saistītas ar kaulu metabolisma traucējumiem. Kā kaulu rezorbcijas kritērijus izmanto I tipa kolagēna noārdīšanās produktus: N- un C-telopeptīdus un tartrātu izturīgu skābes fosfatāzi. Primārajā osteoporozē un Pageta slimībā ir izteikts I tipa kolagēna C-termināla telopeptīda pieaugums, un šī marķiera daudzums asins serumā dubultojas.

Kolagēna sadalīšanās ir vienīgais brīvā hidroksiprolīna avots organismā. Hidroksiprolīna dominējošā daļa

katabolizējas, un daļa no tā izdalās ar urīnu, galvenokārt mazu peptīdu (di- un tripeptīdu) sastāvā. Tāpēc hidroksiprolīna saturs asinīs un urīnā atspoguļo kolagēna katabolisma ātruma līdzsvaru. Pieaugušam cilvēkam izdalās 15-50 mg hidroksiprolīna dienā, jaunā vecumā līdz 200 mg, kā arī dažām slimībām, kas saistītas ar kolagēna bojājumiem, piemēram: hiperparatireoidisms, Pageta slimība un iedzimta hiperhidroksiprolinēmija, ko izraisa defekts. enzīmā hidroksiprolīna oksidāzē palielinās urīnā izdalīto asiņu un hidroksiprolīna daudzums.

Osteclasts izdala tartrāta izturīgu skābes fosfatāzi. Palielinoties osteoklastu aktivitātei, palielinās tartrāta rezistentās skābes fosfatāzes saturs, un tas palielināta daudzumā nonāk asinīs. Asins plazmā šī enzīma aktivitāte palielinās Pedžeta slimības gadījumā, onkoloģiskās slimības ar metastāzēm līdz kaulam. Šī fermenta aktivitātes noteikšana ir īpaši noderīga, kontrolējot osteoporozes un vēža ārstēšanu, ko papildina kaulu audu bojājumi.

Kaulu veidojošie marķieri ... Kaulu veidošanos novērtē pēc osteokalcīna, sārmainās fosfatāzes kaulu izoenzīma un osteoprotegerīna daudzuma. Seruma osteokalcīna daudzuma mērīšana ļauj noteikt osteoporozes risku sievietēm, kontrolēt kaulu metabolismu menopauzes laikā un hormonu aizstājterapiju. Rahīts bērniem agrīnā vecumā kopā ar osteokalcīna satura samazināšanos asinīs un tā koncentrācijas samazināšanās pakāpe ir atkarīga no rahīta procesa smaguma pakāpes. Pacientiem ar hiperkortizolismu un pacientiem, kuri saņem prednizolonu, osteokalcīna saturs asinīs ir ievērojami samazināts, kas atspoguļo kaulu veidošanās procesu nomākšanu.

Sārmainās fosfatāzes izoenzīms atrodas uz osteoblastu šūnu virsmas. Ar paaugstinātu fermenta sintēzi kaulu audu šūnās palielinās tā daudzums asins plazmā, tāpēc sārmainās fosfatāzes, īpaši kaulu izoenzīma, aktivitātes noteikšana ir informatīvs kaulu pārveidošanas rādītājs.

Osteoprotegerīns darbojas kā TNF receptors. Saistoties ar preosteoklastiem, tas nomāc osteoklastu mobilizāciju, proliferāciju un aktivāciju.

5.4. KAULA AUDU REAKCIJA ZOBĀ

Implanti

Dažādām bezūdens formām intraosseous zobu implanti ir alternatīva noņemamai protezēšanai. Kaulu audu reakciju uz implantu var uzskatīt par īpašu reparatīvās reģenerācijas gadījumu.

Ir trīs zobu implantu savienojuma veidi ar kaulu audiem:

Tieša piesaiste - osointegrācija;

Fibro-ossal integrācija, kad ap zobu implantu izveidojas šķiedru audu slānis apmēram 100 mikronu biezumā;

Periodonta savienojums (retākais veids), kas veidojas periodonta saitēm līdzīgas saplūšanas gadījumā ar peri-implantācijas kolagēna šķiedrām vai (dažos gadījumos) intraosseous zobu implanta cementēšanu.

Tiek uzskatīts, ka osseointegrācijas procesā pēc zobu implantu ievietošanas tiek izveidota plānā proteoglikānu zona, kurā nav kolagēna. Zobu implanta saķeres laukumu ar kaulu nodrošina proteoglikānu dubultā kārta, kas satur dekorīna molekulas.

Fibro-ossal integrācijas laikā daudzi ārpusšūnu matricas komponenti tiek iesaistīti arī implanta un kaulu audu savienojumā. I un III tipa kolagēni ir atbildīgi par implanta stabilitāti tā kapsulā, un fibronektīnam ir galvenā loma saistaudu elementu saistīšanā ar implantiem.

Tomēr pēc noteikta laika mehāniskā stresa ietekmē palielinās kolagenāzes, katepsīna K un skābes fosfatāzes aktivitāte. Tas noved pie kaulu audu zuduma peri-implantācijas zonā un notiek zobu implanta sadalīšanās. Agrīna intraosseous zobu implantu sadalīšanās notiek uz samazināta fibronektīna, Gla-olbaltumvielu, matricas metaloproteināžu audu inhibitora (TIMP-1) fona kaulā.