A csontszövet testünk legfontosabb szövete. Számos funkciót lát el. A csontszövetet a szövettanban a csontváz kötőszövetének egy típusaként említik, amely magában foglalja a porcszövetet is. A csontváz kötőszöveteinek sejtjei, beleértve a csontot is, a mezenchimából fejlődnek ki.
Csontváz kötőszövetei
A csontváz kötőszövetei számos funkciót látnak el:
- A csontok képezik az egész szervezet gerincét. A csontváz lehetővé teszi a teljes egészében lágy szövetekből álló személy számára, hogy magabiztosan érezze magát a térben.
- A csontváznak köszönhetően mozgatni tudunk. Az izmok a csontokhoz kapcsolódnak, amelyek viszont olyan mozgási karokat képeznek, amelyek lehetővé teszik bármilyen művelet végrehajtását.
- Sok ásványi anyag tárolója a csontszövetben található. A csontszövet részt vesz a foszfát és a kalcium metabolizmusában.
- Hematopoiesis a csontokban, nevezetesen a vörös csontvelőben történik.
A csontszövet funkcióit a szövettanban úgy határozták meg, hogy egybeesnek az összes csontszövet funkciójávalcsontváz kötőszövetei, de ennek a szövetnek számos egyedi tulajdonsága van.
A fő jellemző és különbség a csontszövet és az egyéb kötőszövetek között a magas ásványianyag-tartalom, amely 70%. Ez magyarázza a csontok szilárdságát, mivel a csont kötőszövet sejtközi anyaga szilárd állapotban van.
Csontszövetek. A csontszövet kémiai összetétele
A csontszövetnek a kémiai összetételének tanulmányozásával kell kezdenie. Ez lehetővé teszi, hogy megértse különleges tulajdonságait. A szövet szervesanyag-tartalma 10-20%. A víz 6-20%, ásványi anyagokat tartalmaz, amint fentebb említettük, leginkább - akár 70%. A csont ásványi anyagának fő elemei a kalcium-foszfát és a hidroxiapatitok. Ásványi sókban is magas.
A csontszövet szerves és szervetlen anyagainak kombinációja magyarázza a csontok szilárdságát, rugalmasságát, nagy terhelésekkel szembeni ellenálló képességét. Ugyanakkor a túl magas ásványianyag-tartalom jelentősen törékennyé teszi a csontokat.
Az intercelluláris anyagot 95%-ban az I. típusú kollagén alkotja. A szerves anyagok felhalmozódnak a fehérjerostokon. A foszfoproteinek hozzájárulnak a kalciumionok felhalmozódásához a csontokban. A proteoglikánok elősegítik a kollagén kötődését ásványi vegyületekhez, amelyek képződését viszont az alkalikus foszfatáz és az oszteonektin segíti, ami serkenti a szervetlen kristályok további növekedését.
Cellakomponensek
Csontsejtek beA szövettan három típusra oszlik: oszteoblasztokra, oszteocitákra és oszteoklasztokra. A celluláris komponensek kölcsönhatásba lépnek egymással, és egy integrált rendszert alkotnak.
Osteoblasztok
Az oszteoblasztok köbös, ovális alakú sejtek, excentrikusan elhelyezkedő maggal. Az ilyen sejtek mérete körülbelül 15-20 mikron. Az organellumok jól fejlettek, a szemcsés EPS és a Golgi komplex expresszálódik, ami megmagyarázhatja az exportált fehérjék aktív szintézisét. A szövettanban csontszövet-preparátumon a sejtek citoplazmája bazofil módon festődik.
Az oszteoblasztok a kialakuló csontban a csontnyalábok felszínén lokalizálódnak, ahol az érett csontokban maradnak a szivacsos anyagban. A kialakult csontokban az osteoblastok a periosteumban, a velőcsatornát borító endosteumban, az oszteonok perivascularis terében találhatók.
Az oszteoblasztok részt vesznek az oszteogenezisben. A fehérjék aktív szintézisének és exportjának köszönhetően csontmátrix képződik. A sejtben aktív alkalikus foszfatáznak köszönhetően az ásványi anyagok felhalmozódnak. Ne felejtsük el, hogy az osteoblastok az oszteociták előfutárai. Az oszteoblasztok mátrix hólyagokat választanak ki, amelyek tartalma a csontmátrixban lévő ásványi anyagokból kristályok képződését váltja ki.
Az oszteoblasztok aktív és nyugvó csoportokra oszthatók. Az aktívak részt vesznek az oszteogenezisben és mátrix komponenseket termelnek. A nyugvó oszteoblasztok endosteális membránnal védik a csontot az oszteoklasztoktól. A nyugalmi oszteoblasztok akkor aktiválódhatnak, amikorcsontkorrekció.
Oteocyták
Az oszteociták a csontszövet érett, jól differenciált sejtjei, amelyek egyenként résekben helyezkednek el, amelyeket csontüregeknek is neveznek. Ovális alakú sejtek számos folyamattal. Az oszteociták mérete körülbelül 30 mikron hosszú és legfeljebb 12 mikron széles. A mag megnyúlt, középen helyezkedik el. A kromatin lecsapódik és nagy csomókat képez. Az organellumok gyengén fejlettek, ez magyarázhatja az oszteociták alacsony szintetikus aktivitását. A sejtek a nexusok sejtkontaktusain keresztül folyamatok révén kapcsolódnak egymáshoz, szinciciumot képezve. A folyamatok révén anyagcsere megy végbe a csontszövet és az erek között.
Osteoclasts
Az oszteoklasztok, az oszteoblasztokkal és oszteocitáktól eltérően, vérsejtekből származnak. Az oszteociták több promonocita fúziójával jönnek létre, ezért egyes szerzők nem tekintik őket sejteknek, és szimplasztok közé sorolják őket.
Felépítésüknél fogva az oszteoklasztok nagy, enyhén megnyúlt sejtek. A sejtméret 60 és 100 µm között változhat. A citoplazma oxifilen és bazofilesen is festhető, minden a sejtek életkorától függ.
Több zóna van egy cellában:
- Bazális, amely a fő organellumokat és magokat tartalmazza.
- A csonton áthatoló mikrobolyhok fodros szegélye.
- Csontbontó enzimeket tartalmazó vezikuláris zóna.
- Világos színű tapadási zóna a sejtrögzítés elősegítésére.
- Zónareszorpció
Az oszteoklasztok elpusztítják a csontszövetet, részt vesznek a csontok átalakulásában. A csontanyag elpusztítása, más szóval felszívódás az átstrukturálódás egyik fontos szakasza, amelyet az oszteoblasztok segítségével új anyag képződése követ. Az oszteoklasztok lokalizációja egybeesik az oszteoblasztok jelenlétével, a csontnyalábok felszínén lévő mélyedésekben, az endosteumban és a periosteumban.
Perosteum
A csonthártya oszteoblasztokból, oszteoklasztokból és oszteogén sejtekből áll, amelyek részt vesznek a csont növekedésében és helyreállításában. A csonthártya gazdag erekben, amelyek ágai a csont körül tekerednek, behatolnak annak anyagába.
A szövettanban a csontszövet osztályozása nem túl kiterjedt. A szöveteket durva szálra és lamellásra osztják.
Durva rostos csontszövet
Durva rostos csontszövet elsősorban a születés előtti gyermekben fordul elő. Felnőttnél a koponya varratában, a foghúsokban, a belső fülben, az inak csontokhoz tapadt helyein marad. A durva rostos csontszövetet a szövettanban a lamellás elődje határozza meg.
A szövet kaotikusan elrendezett, vastag kollagénrostok kötegeiből áll, amelyek szervetlen anyagokból álló mátrixban helyezkednek el. Az intercelluláris anyagban erek is vannak, amelyek meglehetősen gyengén fejlettek. Az oszteociták az intercelluláris anyagban találhatók a rés- és csatornarendszerekben.
Lamellás csontszövet
A felnőtt test összes csontja, az inak rögzítési helyei és a koponyavarratok területei kivételével, lamellás csontból állkötőszövet.
A durva rostos csontszövettel ellentétben a lamellás szövet minden összetevője strukturált és csontlemezeket képez. Az egy lemezen belüli kollagénrostoknak egy irányuk van.
A szövettanban kétféle lamellás csontszövet létezik: szivacsos és tömör.
Szivacsos anyag
A szivacsos anyagban a lemezek trabekulákká, az anyag szerkezeti egységeivé egyesülnek. Az íves lemezek párhuzamosak egymással, és vaszkuláris csontgerendákat képeznek. A lemezek maguk a trabekulák iránya mentén helyezkednek el.
A trabekulák különböző szögekben kapcsolódnak egymáshoz, így háromdimenziós szerkezetet alkotnak. A csontsejtek a csontgerendák közötti résekben helyezkednek el, ami porózussá teszi ezt az anyagot, ami megmagyarázza a szövet nevét. A sejtek vörös csontvelőt és vérereket tartalmaznak, amelyek táplálják a csontot.
Szivacsos anyag a lapos és szivacsos csontok belső részében, a tubuláris diaphysis epifíziseiben és belső rétegeiben található.
Tömör csontanyag
A lamellás csontszövet szövettanát alaposan tanulmányozni kell, mert ez a csontszövet típus a legösszetettebb és sokféle elemet tartalmaz.
A tömör anyagban lévő csontlemezek körben helyezkednek el, egymásba helyezve sűrű kupacot alkotnak, ahol gyakorlatilag nincsenek hézagok. A szerkezeti egység az oszteon, kialakultcsontlemezek. A rekordok több típusra oszthatók.
- Külső általános lemezek. Közvetlenül a csonthártya alatt helyezkednek el, körülveszik az egész csontot. Szivacsos és lapos csontokban tömör anyag csak ilyen lemezekkel fejezhető ki.
- Osteon lemezek. Az ilyen típusú lemezek oszteonokat, koncentrikus lemezeket képeznek, amelyek az erek körül hevernek. Az oszteon a csőszerű csontok diafíziseinek tömör anyagának fő eleme.
- Betétlemezek, amelyek a bomló lemezek maradványai.
- Belső általános lamellák sárga velővel veszik körül a velőcsatornát.
A tömör anyag a lapos és szivacsos csontok felszíni rétegében, a csőcsontok epifízisének diaphysisében és felületes rétegében található.
A csontot periosteum borítja, amely kambiális sejteket tartalmaz, aminek köszönhetően a csont vastagsága nő. A csonthártya oszteoblasztokat és oszteoklasztokat is tartalmaz.
A periosteum alatt egy réteg külső általános lemezek találhatók.
A tubuláris csont közepén található a velőüreg, amelyet endosteum borít. Az Endost belső általános lemezekkel borítják, amelyek gyűrűbe zárják. A velőüreghez szivacsos anyagú trabekulák csatlakozhatnak, így egyes helyeken a lemezek kevésbé hangsúlyosak lehetnek.
Az általános lemezek külső és belső rétege között található a csont oszteonrétege. Mindegyik oszteon közepén egy Havers-csatorna található egy érrel. A Havers-csatornák transzverzális Volkmann-csatornákon keresztül kommunikálnak egymással. A lemezek és az ér közötti teret perivaszkulárisnak nevezzük, az edényt laza kötőszövet borítja, a perivascularis térben pedig a periosteum sejtjeihez hasonló sejtek találhatók. A csatornát oszteonlemezek rétegei veszik körül. Az oszteonokat viszont egy reszorpciós vonal választja el egymástól, amelyet gyakran hasításnak neveznek. Szintén az oszteonok között vannak interkalált lemezek, amelyek az oszteonok maradványanyagai.
Az oszteonlemezek között csontrések találhatók, amelyekben oszteociták találhatók. Az oszteociták folyamatai tubulusokat képeznek, amelyeken keresztül a tápanyagok a lemezekre merőlegesen eljutnak a csontokba.
A kollagénrostok lehetővé teszik a csontcsatornák és üregek mikroszkóp alatti látását, mivel a kollagénnel bélelt területek barnára festődnek.
A készítmény szövettanában a lemezes csontszövet Schmorl szerint festődik.
Osteogenesis
Az oszteogenezis vagy közvetlen vagy közvetett. A közvetlen fejlődés a mesenchymából, a kötőszövet sejtjeiből történik. Közvetett - porcsejtekből. A szövettanban a csontszövet közvetlen oszteogenezisét a közvetett előtt tartják, mivel ez egy egyszerűbb és ősibb mechanizmus.
Közvetlen osteogenezis
A koponya csontjai, a kéz apró csontjai és más lapos csontok a kötőszövetből fejlődnek ki. A csontok ilyen módon történő képződésében négy szakasz különböztethető meg
- A csontváz primordium kialakulása. Az első hónapban a stroma őssejtek a szomitákból belépnek a mezenchimába. A sejtek szaporodnak, a szövet erekkel gazdagodik. A növekedési faktorok hatására a sejtek akár 50 darabos klasztereket alkotnak. A sejtek fehérjéket választanak ki, szaporodnak és növekednek. A stroma őssejtekben megindul a differenciálódási folyamat, osteogén progenitor sejtekké alakulnak.
- oszteoid szakasz. Az oszteogén sejtekben fehérjeszintézis és glikogén felhalmozódás megy végbe, az organellumok megnagyobbodnak, aktívabban működnek. Az oszteogén sejtek kollagént és más fehérjéket, például csontmorfogenetikus fehérjéket szintetizálnak. Idővel a sejtek ritkábban kezdenek szaporodni, és oszteoblasztokká differenciálódnak. Az oszteoblasztok részt vesznek az intercelluláris anyag képződésében, ásványi anyagokban szegény és szerves anyagokban gazdag, osteoid. Ebben a szakaszban jelennek meg az oszteociták és az oszteoklasztok.
- Osteoid mineralizáció. Az oszteoblasztok is részt vesznek ebben a folyamatban. Az alkalikus foszfatáz elkezd dolgozni bennük, amelynek aktivitása hozzájárul az ásványi anyagok felhalmozódásához. A citoplazmában oszteokalcin és kalcium-foszfát fehérjével töltött mátrix vezikulák jelennek meg. Az ásványi anyagok az osteocalcin hatására tapadnak a kollagénhez. A trabekulák megnövekednek, és egymással összekapcsolódva hálózatot alkotnak, ahol a mezenchima és az erek még megmaradnak. A keletkező szövetet elsődleges membránszövetnek nevezzük. A csontszövet durva rostos, az elsődleges szivacsos csontot alkotja. Ebben a szakaszban a periosteum a mesenchymából alakul ki. A csonthártya ereinek közelében sejtek jelennek meg, amelyek azután részt vesznek a csont növekedésében és regenerációjában.
- A csontlemezek kialakulása. Ebben a szakaszban vanaz elsődleges hártyás csontszövet cseréje lamellásra. Az oszteonok kezdik kitölteni a trabekulák közötti réseket. Az oszteoklasztok az erekből jutnak be a csontba, amelyek üregeket képeznek benne. Az oszteoklasztok azok, amelyek üreget hoznak létre a csontvelő számára, és befolyásolják a csont alakját.
Indirekt osteogenezis
Indirekt oszteogenezis a tubuláris és szivacsos csontok fejlődése során következik be. Az oszteogenezis összes mechanizmusának megértéséhez jól ismernie kell a porc és a csont kötőszöveteinek szövettanát.
Az egész folyamat három lépésre osztható:
- A porcmodell kialakulása. A diaphysisben a chondrocyták tápanyaghiányossá válnak, és hólyagosodnak. A felszabaduló mátrix vezikulák a porcos szövet meszesedéséhez vezetnek. A szövettanban a porc és a csontszövet összekapcsolódik. Elkezdik helyettesíteni egymást. A perichondriumból periosteum lesz. A kondrogén sejtek oszteogén sejtekké válnak, amelyek viszont oszteoblasztokká válnak.
- Primer szivacsos csont kialakulása. A porcos modell helyén durva rostos kötőszövet jelenik meg. Kialakul egy perichondralis csontgyűrű, egy csontos mandzsetta is, ahol az oszteoblasztok trabekulákat képeznek közvetlenül a diaphysis helyén. A csontmandzsetta megjelenése miatt a porc táplálkozása lehetetlenné válik, és a kondrociták elkezdenek meghalni. A porc és a csontszövet a szövettanban nagyon összefügg egymással. A chondrocyták pusztulását követően az oszteoklasztok a csont perifériájától a diaphysis mélyéig tartó csatornákat képeznek, amelyek mentén oszteoblasztok, oszteogén sejtek és erek mozognak. Megkezdődik az endochondralis csontosodás, amely végül epifízissé válik.
- A szövet újjáépítése. Az elsődleges durva rostos szövet fokozatosan lamellássá válik.
A csontszövet növekedése és fejlődése
A csontok növekedése az emberben akár 20 évig is meghaladhatja. A csont szélességében a csonthártya miatt nő, hosszában a metaepiphysealis növekedési lemez miatt. A metaepiphysealis lemezben megkülönböztethető a nyugalmi porc zóna, az oszlopos porc zóna, a hólyagos porc zóna és a meszes porc zóna.
Sok tényező befolyásolja a csontok növekedését és fejlődését. Ezek lehetnek a belső környezet tényezői, a környezeti tényezők, bizonyos anyagok hiánya vagy feleslege.
A növekedést a régi szövet felszívódása és egy új, fiatal szövettel való helyettesítése kíséri. Gyermekkorban a csontok nagyon aktívan nőnek.
A csontok növekedését számos hormon befolyásolja. Például a szomatotropin serkenti a csontnövekedést, de feleslegével akromegália léphet fel, hiányossággal - törpeség. Az inzulin nélkülözhetetlen az oszteogén és ős stromasejtek megfelelő fejlődéséhez. A nemi hormonok a csontok növekedését is befolyásolják. Korai életkorban megnövekedett tartalmuk a metaepiphysealis lemez korai csontosodása miatt a csontok megrövidüléséhez vezethet. Felnőttkorban csökkent tartalmuk csontritkuláshoz vezethet, növeli a csontok törékenységét. A kalcitonin pajzsmirigyhormon az oszteoblasztok aktiválódásához vezet, a paratirin növeli az oszteoklasztok számát. A tiroxin hatással van a csontosodási központokra, a mellékvese hormonjaira – a regenerációs folyamatokra.
A csontnövekedés megvanbizonyos vitaminokat is befolyásol. A C-vitamin elősegíti a kollagén szintézist. Hipovitaminózis esetén a csontszövet regenerációjának lassulása figyelhető meg, a szövettan az ilyen folyamatokban segíthet a betegség okainak feltárásában. Az A-vitamin felgyorsítja az oszteogenezist, vigyázni kell, mert hipervitaminózis esetén a csontüregek beszűkülnek. A D-vitamin segít a szervezetben felszívni a kalciumot, beriberi esetén a csontok meggörbülnek. Ugyanakkor a képződött plasztikus csontszövetet a szövettanban az osteomalacia kifejezés kíséri, és az ilyen tünetek a gyermekek angolkórra is jellemzőek.
Csont átformálása
A szerkezetátalakítás során a durva rostos kötőszövetet lamellás szövet váltja fel, a csontanyag megújul, az ásványianyag-tartalom szabályozódik. Évente átlagosan a csontanyag 8%-a megújul, és a szivacsos szövet 5-ször intenzívebben, mint a lamellás. A csontszövet szövettanában különös figyelmet fordítanak a csontremodelling mechanizmusaira.
A szerkezetátalakítás magában foglalja a reszorpciót, a szövetpusztulást és az oszteogenezist. Az életkor előrehaladtával a reszorpció dominálhat. Ez magyarázza az idősek csontritkulását.
A szerkezetátalakítás folyamata négy szakaszból áll: aktiválás, reszorpció, visszaállítás és formáció.
A csontszövet regenerációját a szövettanban egyfajta csontremodellingnek tekintik. Ez a folyamat nagyon fontos, de ami a legfontosabb, a regenerációs folyamatot befolyásoló tényezők ismeretében felgyorsíthatjuk azt, ami nagyon fontos csonttörések esetén.
A szövettani ismeretek, az emberi csontszövet hasznosak mind az orvosok, mind a hétköznapi emberek számára. Egyes mechanizmusok megértése akár a mindennapi dolgokban is segíthet, például a törések kezelésében, a sérülések megelőzésében. A csontszövet szerkezete a szövettanban jól tanulmányozott. Ennek ellenére a csontszövetet még messze nem sikerült teljesen feltárni.
