Kostné tkanivo je najdôležitejším tkanivom v našom tele. Vykonáva mnoho funkcií. Kostné tkanivo sa v histológii označuje ako typ kostrového spojivového tkaniva, ktoré zahŕňa aj tkanivo chrupavky. Bunky kostrových spojivových tkanív, vrátane kostí, sa vyvíjajú z mezenchýmu.
Spojivové tkanivá kostry
Spojivové tkanivá kostry plnia mnoho funkcií:
- Kosti sú chrbtovou kosťou celého organizmu. Kostra umožňuje človeku, ktorý pozostáva výlučne z mäkkých tkanív, cítiť sa sebaisto vo vesmíre.
- Vďaka kostre sa môžeme hýbať. Svaly sú pripojené ku kostiam, ktoré zase tvoria páky pohybu, ktoré vám umožňujú vykonávať akúkoľvek činnosť.
- Zásobník mnohých minerálov sa nachádza v kostnom tkanive. Kostné tkanivo sa podieľa na metabolizme fosfátu a vápnika.
- Hematopoéza sa vyskytuje v kostiach, konkrétne v červenej kostnej dreni.
Funkcie kostného tkaniva v histológii sú definované ako zhodné s funkciami všetkýchkostrové spojivové tkanivá, ale toto tkanivo má množstvo jedinečných vlastností.
Hlavným znakom a rozdielom medzi kostným tkanivom a iným spojivovým tkanivom je vysoký obsah minerálov, ktorý je až 70%. To vysvetľuje pevnosť kostí, pretože medzibunková látka kostného spojivového tkaniva je v pevnom stave.
Kostné tkanivá. Chemické zloženie kostného tkaniva
Kostné tkanivo musí začať štúdiom jeho chemického zloženia. To vám umožní pochopiť jeho špeciálne vlastnosti. Obsah organických látok v tkanive je od 10 do 20 %. Voda obsahuje od 6% do 20%, minerály, ako je uvedené vyššie, najviac - až 70%. Hlavnými prvkami minerálnej látky kosti sú fosforečnan vápenatý a hydroxyapatity. Tiež s vysokým obsahom minerálnych solí.
Kombinácia organických a anorganických látok kostného tkaniva vysvetľuje pevnosť, pružnosť kostí, ich schopnosť odolávať veľkej záťaži. Zároveň príliš vysoký obsah minerálov spôsobuje, že kosti sú výrazne krehké.
Medzibunková látka je tvorená z 95% kolagénom typu I. Organické látky sa hromadia na proteínových vláknach. Fosfoproteíny prispievajú k akumulácii iónov vápnika v kostiach. Proteoglykány podporujú väzbu kolagénu na minerálne zlúčeniny, k tvorbe ktorých zasa napomáha alkalická fosfatáza a osteonektín, ktorý stimuluje ďalší rast anorganických kryštálov.
Komponenty bunky
Kostné bunky vHistológia sa delí na tri typy: osteoblasty, osteocyty a osteoklasty. Bunkové komponenty na seba vzájomne pôsobia a tvoria integrálny systém.
Osteoblasty
Osteoblasty sú kubické bunky oválneho tvaru s excentricky umiestneným jadrom. Veľkosť takýchto buniek je približne 15-20 mikrónov. Organely sú dobre vyvinuté, granulovaný EPS a Golgiho komplex sú exprimované, čo môže vysvetliť aktívnu syntézu exportovaných proteínov. V histológii sa na preparáte kostného tkaniva cytoplazma buniek zafarbí bazofilne.
Osteoblasty sú lokalizované na povrchu kostných trámov vo vznikajúcej kosti, kde zostávajú v zrelých kostiach v hubovitej látke. Vo formovaných kostiach sa osteoblasty nachádzajú v perioste, v endoste pokrývajúcom medulárny kanál, v perivaskulárnom priestore osteónov.
Osteoblasty sa podieľajú na osteogenéze. Vďaka aktívnej syntéze a exportu bielkovín sa tvorí kostná matrica. Vďaka alkalickej fosfatáze, ktorá je aktívna v bunke, dochádza k hromadeniu minerálov. Nezabudnite, že osteoblasty sú prekurzormi osteocytov. Osteoblasty vylučujú matricové vezikuly, ktorých obsah spúšťa tvorbu kryštálov z minerálov v kostnej matrici.
Osteoblasty sa delia na aktívne a pokojové. Aktívne sa podieľajú na osteogenéze a produkujú zložky matrice. Pokojové osteoblasty s endosteálnou membránou chránia kosť pred osteoklastmi. Pokojové osteoblasty môžu byť aktivované, keďúprava kostí.
Osteocyty
Osteocyty sú zrelé, dobre diferencované bunky kostného tkaniva, ktoré sa nachádzajú jedna po druhej v medzerách, nazývaných aj kostné dutiny. Bunky oválneho tvaru s početnými procesmi. Veľkosť osteocytov je približne 30 mikrónov na dĺžku a až 12 na šírku. Jadro je predĺžené, umiestnené v strede. Chromatín je kondenzovaný a vytvára veľké zhluky. Organely sú slabo vyvinuté, čo môže vysvetliť nízku syntetickú aktivitu osteocytov. Bunky sú navzájom spojené procesmi prostredníctvom bunkových kontaktov nexov, čím sa vytvára syncytium. Prostredníctvom týchto procesov dochádza k výmene látok medzi kostným tkanivom a krvnými cievami.
Osteoklasty
Osteoklasty, na rozdiel od osteoblastov a osteocytov, pochádzajú z krvných buniek. Osteocyty vznikajú fúziou niekoľkých promonocytov, preto ich niektorí autori nepovažujú za bunky a zaraďujú ich medzi sympplasty.
Podľa štruktúry sú osteoklasty veľké, mierne predĺžené bunky. Veľkosť buniek sa môže meniť od 60 do 100 µm. Cytoplazma môže byť zafarbená oxyfilne aj bazofilne, všetko závisí od veku buniek.
V bunke je niekoľko zón:
- Bazálny, obsahujúci hlavné organely a jadrá.
- Nariasený okraj mikroklkov prenikajúci do kosti.
- Vezikulárna zóna obsahujúca enzýmy degradujúce kosti.
- Priľnavá zóna svetlej farby na podporu fixácie buniek.
- Zónaresorpcia
Osteoklasty ničia kostné tkanivo, podieľajú sa na prestavbe kostí. Deštrukcia kostnej substancie, alebo inak povedané, resorpcia, je dôležitou etapou reštrukturalizácie, po ktorej nasleduje tvorba novej substancie pomocou osteoblastov. Lokalizácia osteoklastov sa zhoduje s prítomnosťou osteoblastov, v priehlbinách na povrchoch kostných trámov, v endoste a perioste.
Periosteum
Okostice sa skladá z osteoblastov, osteoklastov a osteogénnych buniek, ktoré sa podieľajú na raste a oprave kostí. Periosteum je bohaté na krvné cievy, ktorých vetvy sa ovíjajú okolo kosti a prenikajú do jej substancie.
V histológii nie je klasifikácia kostného tkaniva príliš rozsiahla. Látky sa delia na hrubé vlákno a lamelové.
Hrubé vláknité kostné tkanivo
Hrubé vláknité kostné tkanivo sa vyskytuje hlavne u dieťaťa pred narodením. U dospelého človeka zostáva vo švoch lebky, v zubných alveolách, vo vnútornom uchu, v miestach uchytenia šliach ku kostiam. Hrubovláknité kostné tkanivo v histológii je určené predchodcom lamelárneho.
Tkanivo pozostáva z chaoticky usporiadaných hrubých zväzkov kolagénových vlákien, ktoré sú umiestnené v matrici pozostávajúcej z anorganických látok. V medzibunkovej látke sú aj krvné cievy, ktoré sú dosť slabo vyvinuté. Osteocyty sa nachádzajú v medzibunkovej látke v systémoch lakún a kanálikov.
Lamelárne kostné tkanivo
Všetky kosti dospelého tela, s výnimkou miest úponu šliach a oblastí lebečných švov, pozostávajú z lamelárnej kostispojivové tkanivo.
Na rozdiel od hrubého vláknitého kostného tkaniva sú všetky zložky lamelárneho tkaniva štruktúrované a tvoria kostné platničky. Kolagénové vlákna v jednej platni majú jeden smer.
V histológii existujú dva druhy lamelárneho kostného tkaniva – hubovité a kompaktné.
Hubovitá hmota
V hubovitej hmote sú doštičky spojené do trámcov, štruktúrnych jednotiek hmoty. Oblúkové platničky ležia navzájom rovnobežne a tvoria avaskulárne kostné trámy. Doštičky sú orientované v smere samotných trabekulov.
Trabekuly sú navzájom spojené v rôznych uhloch, čím vytvárajú trojrozmernú štruktúru. Kostné bunky sa nachádzajú v medzerách medzi kostnými lúčmi, vďaka čomu je táto látka porézna, čo vysvetľuje názov tkaniva. Bunky obsahujú červenú kostnú dreň a krvné cievy, ktoré vyživujú kosť.
Hubovitá látka sa nachádza vo vnútornej časti plochých a hubovitých kostí, v epifýzach a vnútorných vrstvách tubulárnej diafýzy.
Kompaktná kostná hmota
Histológia lamelárneho kostného tkaniva by sa mala dobre preštudovať, pretože práve tento typ kostného tkaniva je najkomplexnejší a obsahuje veľa rôznych prvkov.
Kostné platničky v kompaktnej hmote sú usporiadané do kruhu, sú do seba vložené a tvoria hustú hromadu, kde prakticky nie sú žiadne medzery. Štrukturálnou jednotkou je vytvorený osteónkostné platničky. Záznamy možno rozdeliť do niekoľkých typov.
- Vonkajšie všeobecné štítky. Sú umiestnené priamo pod periosteom, obopínajú celú kosť. V hubovitých a plochých kostiach môže byť kompaktná látka vyjadrená iba takýmito doskami.
- Osteónové platne. Tento typ platničky tvorí osteóny, koncentrické platničky ležiace okolo ciev. Osteón je hlavným prvkom kompaktnej substancie diafýz v tubulárnych kostiach.
- Vložené dosky, ktoré sú pozostatkami rozkladajúcich sa dosiek.
- Vnútorné všeobecné lamely obklopujú medulárny kanál so žltou dreňou.
Kompaktná látka je lokalizovaná v povrchovej vrstve plochých a hubovitých kostí, v diafýze a povrchových vrstvách epifýzy tubulárnych kostí.
Kosť je pokrytá periostom, ktorý obsahuje kambiálne bunky, vďaka ktorým kosť rastie do hrúbky. Periosteum tiež obsahuje osteoblasty a osteoklasty.
Pod periostom leží vrstva vonkajších všeobecných platničiek.
V samom strede tubulárnej kosti je dreňová dutina pokrytá endosteom. Endost je pokrytá vnútornými všeobecnými platňami, ktoré ju uzatvárajú do krúžku. Trabekuly z hubovitej hmoty môžu priliehať k dreňovej dutine, takže na niektorých miestach môžu byť platničky menej výrazné.
Medzi vonkajšou a vnútornou vrstvou celkovej platničky je osteónová vrstva kosti. V strede každého osteónu je Haversov kanál s krvnou cievou. Haversove kanály medzi sebou komunikujú priečnymi Volkmannovými kanálmi. Priestor medzi platničkami a cievou sa nazýva perivaskulárny, cieva je pokrytá voľným spojivovým tkanivom a perivaskulárny priestor obsahuje bunky podobné bunkám periostu. Kanál je obklopený vrstvami osteónových platničiek. Osteóny sú zase od seba oddelené resorpčnou líniou, ktorá sa často nazýva štiepenie. Medzi osteónmi sú tiež interkalované platničky, ktoré sú zvyškovým materiálom osteónov.
Kostné medzery s uzavretými osteocytmi sa nachádzajú medzi osteónovými platničkami. Procesy osteocytov tvoria tubuly, cez ktoré sú živiny transportované do kostí kolmo na platničky.
Kolagénové vlákna umožňujú vidieť kostné kanály a dutiny pod mikroskopom, pretože oblasti lemované kolagénom sú sfarbené do hneda.
Pri histológii na preparáte sa lamelárne kostné tkanivo farbí podľa Schmorla.
Osteogenéza
Osteogenéza je buď priama alebo nepriama. Priamy vývoj sa uskutočňuje z mezenchýmu, z buniek spojivového tkaniva. Nepriame - z buniek chrupavky. V histológii sa priama osteogenéza kostného tkaniva považuje za nepriamu, pretože ide o jednoduchší a starodávnejší mechanizmus.
Priama osteogenéza
Kosti lebky, malé kosti ruky a iné ploché kosti sa vyvíjajú zo spojivového tkaniva. Pri tvorbe kostí týmto spôsobom možno rozlíšiť štyri štádiá
- Vytvorenie kostrového primordia. V prvom mesiaci vstupujú do mezenchýmu zo somitov stromálne kmeňové bunky. Dochádza k množeniu buniek, obohacovaniu tkaniva cievami. Bunky pod vplyvom rastových faktorov tvoria zhluky až 50 kusov. Bunky vylučujú proteíny, množia sa a rastú. V kmeňových stromálnych bunkách sa začína proces diferenciácie, zmenia sa na osteogénne progenitorové bunky.
- Osteoidné štádium. V osteogénnych bunkách dochádza k syntéze bielkovín a akumulácii glykogénu, organely sa zväčšujú, fungujú aktívnejšie. Osteogénne bunky syntetizujú kolagén a iné proteíny, ako je kostný morfogenetický proteín. Postupom času sa bunky začnú množiť menej často a diferencujú sa na osteoblasty. Osteoblasty sa podieľajú na tvorbe medzibunkovej hmoty, chudobnej na minerály a bohatej na organickú hmotu, osteoidu. V tomto štádiu sa objavujú osteocyty a osteoklasty.
- Osteoidná mineralizácia. Na tomto procese sa podieľajú aj osteoblasty. Začína v nich pôsobiť alkalická fosfatáza, ktorej činnosť prispieva k hromadeniu minerálov. V cytoplazme sa objavujú matricové vezikuly naplnené proteínom osteokalcínom a fosforečnanom vápenatým. Minerály priľnú ku kolagénu vďaka osteokalcínu. Trabekuly sa zväčšujú a navzájom sa spájajú a vytvárajú sieť, kde stále zostáva mezenchým a cievy. Výsledné tkanivo sa nazýva primárne membránové tkanivo. Kostné tkanivo je hrubovláknité, tvorí primárnu hubovitú kosť. V tomto štádiu sa z mezenchýmu tvorí periost. V blízkosti krvných ciev periostu sa objavujú bunky, ktoré sa potom budú podieľať na raste a regenerácii kosti.
- Tvorba kostných platničiek. V tejto fáze existujenahradenie primárneho membránového kostného tkaniva lamelárnym. Osteóny začínajú vypĺňať medzery medzi trabekulami. Z krvných ciev sa do kosti dostávajú osteoklasty, ktoré v nej vytvárajú dutiny. Práve osteoklasty vytvárajú dutinu pre kostnú dreň, ovplyvňujú tvar kosti.
Nepriama osteogenéza
Nepriama osteogenéza sa vyskytuje počas vývoja tubulárnych a hubovitých kostí. Aby ste pochopili všetky mechanizmy osteogenézy, musíte sa dobre orientovať v histológii chrupavkového a kostného spojivového tkaniva.
Celý proces možno rozdeliť do troch krokov:
- Vytvorenie modelu chrupavky. V diafýze chondrocyty strácajú živiny a tvoria pľuzgiere. Uvoľnené matricové vezikuly vedú ku kalcifikácii chrupavkového tkaniva. V histológii sú chrupavkové a kostné tkanivo vzájomne prepojené. Začnú sa navzájom nahrádzať. Z perichondria sa stáva periosteum. Chondrogénne bunky sa stávajú osteogénnymi, z ktorých sa zase stávajú osteoblasty.
- Tvorba primárnej hubovitej kosti. Namiesto chrupavkového modelu sa objavuje drsné vláknité spojivové tkanivo. Vzniká aj perichondrálny kostený prstenec, kostená manžeta, kde osteoblasty tvoria trabekuly priamo v mieste diafýzy. Kvôli vzhľadu kostnej manžety sa výživa chrupavky stáva nemožná a chondrocyty začínajú odumierať. Chrupavka a kostné tkanivo sú v histológii veľmi prepojené. Po odumretí chondrocytov tvoria osteoklasty kanály z periférie kosti do hĺbky diafýzy, pozdĺž ktorých sa pohybujú osteoblasty, osteogénne bunky a krvné cievy. Začína sa endochondrálna osifikácia, ktorá sa nakoniec zmení na epifyzárnu.
- Obnova látky. Primárne hrubé vláknité tkanivo sa postupne mení na lamelárne.
Rast a vývoj kostného tkaniva
Rast kostí u ľudí trvá až 20 rokov. Kosť rastie do šírky vďaka periostu, do dĺžky vďaka metaepifyzálnej rastovej platničke. V metaepifýzovej platni je možné rozlíšiť zónu pokojovej chrupavky, zónu cylindrickej chrupavky, zónu vezikulárnej chrupavky a zónu kalcifikovanej chrupavky.
Rast a vývoj kostí ovplyvňuje mnoho faktorov. Môžu to byť faktory vnútorného prostredia, environmentálne faktory, nedostatok alebo nadbytok určitých látok.
Rast je sprevádzaný resorpciou starého tkaniva a jeho nahradením novým mladým. V detstve kosti rastú veľmi aktívne.
Rast kostí je ovplyvnený mnohými hormónmi. Napríklad somatotropín stimuluje rast kostí, ale s jeho nadbytkom sa môže vyskytnúť akromegália, s nedostatkom - nanizmus. Inzulín je nevyhnutný pre správny vývoj osteogénnych a kmeňových stromálnych buniek. Pohlavné hormóny tiež ovplyvňujú rast kostí. Ich zvýšený obsah v ranom veku môže viesť k skráteniu kostí v dôsledku skorej osifikácie metaepifýzovej platničky. Ich znížený obsah v dospelosti môže viesť k osteoporóze, zvýšiť lámavosť kostí. Hormón štítnej žľazy kalcitonín vedie k aktivácii osteoblastov, paratyrín zvyšuje počet osteoklastov. Tyroxín ovplyvňuje osifikačné centrá, hormóny nadobličiek - regeneračné procesy.
Rast kostí máovplyvňujú aj niektoré vitamíny. Vitamín C podporuje syntézu kolagénu. Pri hypovitaminóze možno pozorovať spomalenie regenerácie kostného tkaniva, histológia v takýchto procesoch môže pomôcť zistiť príčiny ochorenia. Vitamín A urýchľuje osteogenézu, mali by ste byť opatrní, pretože pri hypervitaminóze dochádza k zúženiu kostných dutín. Vitamín D pomáha telu vstrebávať vápnik, pri beriberi sú kosti ohnuté. Vzniknuté plastické kostné tkanivo v histológii zároveň sprevádza termín osteomalácia a takéto príznaky sú charakteristické aj pre rachitu u detí.
Pretvarovanie kosti
V procese reštrukturalizácie sa hrubé vláknité spojivové tkanivo nahrádza lamelárnym tkanivom, obnovuje sa kostná hmota a reguluje sa obsah minerálov. V priemere sa ročne obnoví 8 % kostnej hmoty a hubovité tkanivo sa obnovuje 5-krát intenzívnejšie ako lamelárne. V histológii kostného tkaniva sa osobitná pozornosť venuje mechanizmom kostnej remodelácie.
Reštrukturalizácia zahŕňa resorpciu, deštrukciu tkaniva a osteogenézu. S vekom môže prevládať resorpcia. To vysvetľuje osteoporózu u starších ľudí.
Proces reštrukturalizácie pozostáva zo štyroch fáz: aktivácia, resorpcia, reverzia a formácia.
Regenerácia kostného tkaniva sa v histológii považuje za istý druh kostnej remodelácie. Tento proces je veľmi dôležitý, ale čo je najdôležitejšie, keď poznáme faktory, ktoré ovplyvňujú proces regenerácie, môžeme ho urýchliť, čo je veľmi dôležité pri zlomeninách kostí.
Znalosti histológie, ľudského kostného tkaniva sú užitočné pre lekárov aj bežných ľudí. Pochopenie niektorých mechanizmov môže pomôcť aj v každodenných veciach, napríklad pri liečbe zlomenín, pri prevencii úrazov. Štruktúra kostného tkaniva v histológii je dobre študovaná. Kostné tkanivo však stále nie je úplne preskúmané.
