Koštano tkivo je najvažnije tkivo u našem tijelu. Obavlja mnoge funkcije. Koštano tkivo u histologiji se označava kao vrsta skeletnog vezivnog tkiva, što također uključuje i hrskavično tkivo. Stanice skeletnog vezivnog tkiva, uključujući kosti, razvijaju se iz mezenhima.
Skeletna vezivna tkiva
Skeletna vezivna tkiva obavljaju mnoge funkcije:
- Kosti su okosnica cijelog organizma. Kostur omogućuje osobi, koja se u potpunosti sastoji od mekih tkiva, da se osjeća sigurno u prostoru.
- Zahvaljujući kosturu možemo se kretati. Mišići su pričvršćeni za kosti, koje zauzvrat tvore poluge pokreta koje vam omogućuju da izvršite bilo koju radnju.
- Skladište mnogih minerala nalazi se u koštanom tkivu. Koštano tkivo je uključeno u metabolizam fosfata i kalcija.
- Hematopoeza se javlja u kostima, odnosno u crvenoj koštanoj srži.
Funkcije koštanog tkiva u histologiji definirane su kao podudaranje s funkcijama svihskeletno vezivno tkivo, ali ovo tkivo ima niz jedinstvenih svojstava.
Glavna karakteristika i razlika između koštanog tkiva i ostalog vezivnog tkiva je visok sadržaj minerala, koji iznosi 70%. To objašnjava snagu kostiju, jer je međustanična tvar koštanog vezivnog tkiva u čvrstom stanju.
Koštano tkivo. Kemijski sastav koštanog tkiva
Koštano tkivo mora početi proučavanjem njegovog kemijskog sastava. To će vam omogućiti razumijevanje njegovih posebnih svojstava. Sadržaj organskih tvari u tkivu je od 10 do 20%. Voda sadrži od 6% do 20%, minerala, kao što je gore spomenuto, najviše - do 70%. Glavni elementi mineralne tvari kostiju su kalcijev fosfat i hidroksiapatiti. Također bogat mineralnim solima.
Kombinacija organskih i anorganskih tvari koštanog tkiva objašnjava snagu, elastičnost kostiju, njihovu sposobnost da izdrže teška opterećenja. Istovremeno, previsok sadržaj minerala čini kosti značajno krhkim.
Međustanična tvar se sastoji od 95% kolagena tipa I. Organska se tvar nakuplja na proteinskim vlaknima. Fosfoproteini doprinose nakupljanju iona kalcija u kostima. Proteoglikani pospješuju vezanje kolagena na mineralne spojeve, čije stvaranje, pak, potpomažu alkalna fosfataza i osteonektin, što potiče daljnji rast anorganskih kristala.
Komponente ćelije
Unutar koštanih stanicaHistologija se dijeli na tri tipa: osteoblasti, osteociti i osteoklasti. Stanične komponente međusobno djeluju, tvoreći integralni sustav.
Osteoblasti
Osteoblasti su kubične stanice ovalnog oblika s ekscentrično smještenom jezgrom. Veličina takvih stanica je otprilike 15-20 mikrona. Organele su dobro razvijene, izražen je granulirani EPS i Golgijev kompleks, što može objasniti aktivnu sintezu izvezenih proteina. U histologiji, na preparatu koštanog tkiva, citoplazma stanica bazofilno se boji.
Osteoblasti su lokalizirani na površini koštanih greda u kosti u nastajanju, gdje ostaju u zrelim kostima u spužvastoj tvari. U formiranim kostima, osteoblasti se mogu naći u periostuumu, u endostumu koji pokriva medularni kanal, u perivaskularnom prostoru osteona.
Osteoblasti su uključeni u osteogenezu. Zbog aktivne sinteze i izvoza proteina nastaje koštani matriks. Zahvaljujući alkalnoj fosfatazi, koja je aktivna u stanici, dolazi do nakupljanja minerala. Ne zaboravite da su osteoblasti prethodnici osteocita. Osteoblasti luče matrične vezikule, čiji sadržaj pokreće stvaranje kristala iz minerala u koštanom matriksu.
Osteoblasti se dijele na aktivne i u mirovanju. Aktivni sudjeluju u osteogenezi i proizvode komponente matriksa. Osteoblasti u mirovanju s endostalnom membranom štite kost od osteoklasta. Osteblasti u mirovanju mogu se aktivirati kadaprilagodba kosti.
Osteociti
Osteociti su zrele, dobro diferencirane stanice koštanog tkiva, smještene jedna po jedna u prazninama, koje se također nazivaju koštanim šupljinama. Stanice ovalnog oblika s brojnim procesima. Veličina osteocita je približno 30 mikrona u duljinu i do 12 u širinu. Jezgra je izdužena, smještena u središtu. Kromatin se kondenzira i stvara velike nakupine. Organele su slabo razvijene, što može objasniti nisku sintetičku aktivnost osteocita. Stanice su međusobno povezane procesima preko staničnih kontakata neksusa, tvoreći sincicij. Kroz procese dolazi do izmjene tvari između koštanog tkiva i krvnih žila.
Osteoklasti
Osteoklasti, za razliku od osteoblasta i osteocita, potječu iz krvnih stanica. Osteociti nastaju fuzijom nekoliko promonocita, pa ih neki autori ne smatraju stanicama i klasificiraju kao simplaste.
Po strukturi, osteoklasti su velike, blago izdužene stanice. Veličina stanice može varirati od 60 do 100 µm. Citoplazma se može bojati i oksifilno i bazofilno, sve ovisi o starosti stanica.
Postoji nekoliko zona u ćeliji:
- Bazalan, koji sadrži glavne organele i jezgre.
- Naborani rub mikroresica koji prodiru u kost.
- Vezikularna zona koja sadrži enzime koji razgrađuju kosti.
- Zona prianjanja svijetle boje za promicanje fiksacije stanica.
- Zonaresorpcija
Osteoklasti uništavaju koštano tkivo, sudjeluju u pregradnji kostiju. Uništavanje koštane tvari, odnosno resorpcija, važna je faza restrukturiranja, nakon čega slijedi stvaranje nove tvari uz pomoć osteoblasta. Lokalizacija osteoklasta podudara se s prisutnošću osteoblasta, u udubljenjima na površinama koštanih greda, u endostumu i periosteumu.
Periosteum
Pokostnica se sastoji od osteoblasta, osteoklasta i osteogenih stanica koje su uključene u rast i popravak kostiju. Periost je bogat krvnim žilama čije se grane omotaju oko kosti, prodiru u njenu tvar.
U histologiji, klasifikacija koštanog tkiva nije jako opsežna. Tkanine se dijele na gruba vlakna i lamelarne.
grubo fibrozno koštano tkivo
Grubo vlaknasto koštano tkivo javlja se uglavnom u djeteta prije rođenja. Kod odrasle osobe ostaje u šavovima lubanje, u zubnim alveolama, u unutarnjem uhu, na mjestima gdje su tetive pričvršćene za kosti. Grubo-vlaknasto koštano tkivo u histologiji određuje prethodnik lamelarnog.
Tkivo se sastoji od kaotično raspoređenih debelih snopova kolagenih vlakana, koji se nalaze u matriksu koji se sastoji od anorganskih tvari. U međustaničnoj tvari nalaze se i krvne žile, koje su prilično slabo razvijene. Osteociti se nalaze u međustaničnoj tvari u sustavima lakuna i kanala.
Lamelarno koštano tkivo
Sve kosti tijela odrasle osobe, s izuzetkom mjesta pričvršćivanja tetiva i područja kranijalnih šavova, sastoje se od lamelarne kostivezivno tkivo.
Za razliku od grubog fibroznog koštanog tkiva, sve komponente lamelarnog tkiva su strukturirane i formiraju koštane ploče. Kolagenska vlakna unutar jedne ploče imaju jedan smjer.
U histologiji postoje dvije varijante lamelarnog koštanog tkiva - spužvasto i kompaktno.
Spužvasta materija
U spužvastoj tvari, ploče su spojene u trabekule, strukturne jedinice tvari. Lučne ploče leže paralelno jedna s drugom, tvoreći avaskularne koštane grede. Ploče su orijentirane u smjeru samih trabekula.
Trabekule su međusobno povezane pod različitim kutovima, tvoreći trodimenzionalnu strukturu. Stanice kostiju nalaze se u prazninama između koštanih greda, što ovu tvar čini poroznom, objašnjavajući naziv tkiva. Stanice sadrže crvenu koštanu srž i krvne žile koje hrane kost.
Spužvasta tvar nalazi se u unutarnjem dijelu ravnih i spužvastih kostiju, u epifizama i unutarnjim slojevima tubularne dijafize.
Kompaktna koštana materija
Histologiju lamelarnog koštanog tkiva treba dobro proučiti, jer je upravo ova vrsta koštanog tkiva najkompleksnija i sadrži mnogo različitih elemenata.
Koštane ploče u kompaktnoj tvari raspoređene su u krug, umetnute jedna u drugu, tvoreći gustu hrpu, gdje praktički nema praznina. Strukturna jedinica je osteon, formirankoštane ploče. Zapisi se mogu podijeliti u nekoliko vrsta.
- Vanjske opće ploče. Nalaze se izravno ispod periosta, okružujući cijelu kost. U spužvastim i ravnim kostima kompaktna tvar može se izraziti samo takvim pločama.
- Osteon ploče. Ova vrsta ploča tvori osteone, koncentrične ploče koje leže oko žila. Osteon je glavni element kompaktne tvari dijafiza u cjevastim kostima.
- Umetnute ploče, koje su ostaci raspadajućih ploča.
- Unutarnje opće lamele okružuju medularni kanal žutom srži.
Kompaktna tvar je lokalizirana u površinskom sloju ravnih i spužvastih kostiju, u dijafizi i površinskim slojevima epifize cjevastih kostiju.
Kost je prekrivena periostom, koji sadrži kambijalne stanice, zahvaljujući kojima kost raste u debljini. Periosteum također sadrži osteoblaste i osteoklaste.
Ispod periosteuma leži sloj vanjskih općih ploča.
U samom središtu cjevaste kosti nalazi se medularna šupljina, prekrivena endosteumom. Endost je prekriven unutarnjim općim pločama, zatvarajući ga u prsten. Trabekule spužvaste tvari mogu prisloniti na medularnu šupljinu, pa na nekim mjestima ploče mogu postati manje izražene.
Između vanjskog i unutarnjeg sloja općih ploča nalazi se osteonski sloj kosti. U središtu svakog osteona nalazi se Haversov kanal s krvnom žilom. Haversovi kanali međusobno komuniciraju poprečnim Volkmannovim kanalima. Prostor između ploča i žile naziva se perivaskularni, posuda je prekrivena labavim vezivnim tkivom, a perivaskularni prostor sadrži stanice slične onima periosta. Kanal je okružen slojevima osteonskih ploča. Zauzvrat, osteoni su odvojeni jedan od drugog resorpcijskom linijom, koja se često naziva cijepanjem. Također između osteona su interkalirane ploče, koje su preostali materijal osteona.
Koštane praznine u kojima su zatvoreni osteociti nalaze se između osteonskih ploča. Procesi osteocita formiraju tubule, kroz koje se hranjive tvari transportiraju do kosti okomito na ploče.
Kolagenska vlakna omogućuju da se pod mikroskopom vide koštani kanali i šupljine, jer su područja obložena kolagenom obojena u smeđu boju.
U histologiji na preparatu, lamelarno koštano tkivo je obojeno prema Schmorlu.
Osteogeneza
Osteogeneza je izravna ili neizravna. Izravni razvoj se provodi iz mezenhima, iz stanica vezivnog tkiva. Neizravno - iz stanica hrskavice. U histologiji se izravna osteogeneza koštanog tkiva smatra prije neizravne, jer je to jednostavniji i drevniji mehanizam.
Izravna osteogeneza
Iz vezivnog tkiva razvijaju se kosti lubanje, male kosti šake i druge ravne kosti. U formiranju kostiju na ovaj način mogu se razlikovati četiri stupnja
- Formiranje skeletnog primordija. U prvom mjesecu stromalne matične stanice ulaze u mezenhim iz somita. Dolazi do umnožavanja stanica, obogaćivanja tkiva posudama. Pod utjecajem čimbenika rasta stanice formiraju nakupine do 50 komada. Stanice luče proteine, množe se i rastu. U matičnim stromalnim stanicama počinje proces diferencijacije, one se pretvaraju u osteogene progenitorske stanice.
- Osteoidna faza. U osteogenim stanicama dolazi do sinteze proteina i nakupljanja glikogena, organele postaju veće, djeluju aktivnije. Osteogene stanice sintetiziraju kolagen i druge proteine, kao što je morfogenetski protein kostiju. S vremenom se stanice počinju rjeđe razmnožavati i diferencirati u osteoblaste. Osteoblasti sudjeluju u stvaranju međustanične tvari, siromašne mineralima, a bogate organskom tvari, osteoida. U ovoj fazi pojavljuju se osteociti i osteoklasti.
- Osteoidna mineralizacija. Osteoblasti su također uključeni u ovaj proces. U njima počinje djelovati alkalna fosfataza, čija aktivnost pridonosi nakupljanju minerala. U citoplazmi se pojavljuju matriksne vezikule ispunjene proteinom osteokalcinom i kalcijevim fosfatom. Minerali se prianjaju na kolagen zbog osteokalcina. Trabekule se povećavaju i, povezujući se jedna s drugom, tvore mrežu u kojoj i dalje ostaju mezenhim i žile. Nastalo tkivo naziva se primarno membransko tkivo. Koštano tkivo je grubo vlakno, tvoreći primarnu spužvastu kost. U ovoj fazi, periost se formira iz mezenhima. Stanice se pojavljuju u blizini krvnih žila periosta, koje će tada sudjelovati u rastu i regeneraciji kosti.
- Formiranje koštanih ploča. U ovoj fazi postojizamjena primarnog membranoznog koštanog tkiva lamelarnim. Osteoni počinju ispunjavati praznine između trabekula. Osteoklasti ulaze u kost iz krvnih žila, koji u njoj stvaraju šupljine. Osteklasti stvaraju šupljinu za koštanu srž, utječu na oblik kosti.
Indirektna osteogeneza
Neizravna osteogeneza se javlja tijekom razvoja cjevastih i spužvastih kostiju. Da biste razumjeli sve mehanizme osteogeneze, morate biti dobro upućeni u histologiju hrskavičnog i koštanog vezivnog tkiva.
Cijeli proces se može podijeliti u tri koraka:
- Formiranje modela hrskavice. U dijafizi, kondrociti postaju manjkavi u hranjivim tvarima i postaju mjehurići. Oslobođene matriksne vezikule dovode do kalcifikacije hrskavičnog tkiva. U histologiji su hrskavica i koštano tkivo međusobno povezani. Počinju se mijenjati. Perihondrij postaje periost. Hondrogene stanice postaju osteogene, koje zauzvrat postaju osteoblasti.
- Tvorba primarne spužvaste kosti. Umjesto hrskavičnog modela pojavljuje se grubo vlaknasto vezivno tkivo. Nastaje i perihondralni koštani prsten, koštana manžeta, gdje osteoblasti formiraju trabekule točno na mjestu dijafize. Zbog pojave koštane manžete, prehrana hrskavice postaje nemoguća, a kondrociti počinju umirati. Hrskavica i koštano tkivo u histologiji su međusobno vrlo povezani. Nakon smrti kondrocita, osteoklasti formiraju kanale od periferije kosti do dubine dijafize, duž kojih se kreću osteoblasti, osteogene stanice i krvne žile. Počinje endohondralno okoštavanje, koje se na kraju pretvara u epifizno.
- Obnova tkanine. Primarno grubo vlaknasto tkivo postupno prelazi u lamelarno.
Rast i razvoj koštanog tkiva
Rast kostiju kod ljudi traje do 20 godina. Kost raste u širinu zbog periosta, u duljinu zbog metaepifizne ploče rasta. U metaepifiznoj ploči mogu se razlikovati zona hrskavice u mirovanju, zona stupaste hrskavice, zona vezikularne hrskavice i zona kalcificirane hrskavice.
Mnogi čimbenici utječu na rast i razvoj kostiju. To mogu biti čimbenici unutarnjeg okruženja, okolišni čimbenici, nedostatak ili višak određenih tvari.
Rast prati resorpcija starog tkiva i njegova zamjena novim mladim. U djetinjstvu kosti rastu vrlo aktivno.
Na rast kostiju utječu mnogi hormoni. Na primjer, somatotropin potiče rast kostiju, ali s njegovim viškom može se pojaviti akromegalija, s nedostatkom - patuljastost. Inzulin je neophodan za pravilan razvoj osteogenih i matičnih stromalnih stanica. Spolni hormoni također utječu na rast kostiju. Njihov povećani sadržaj u ranoj dobi može dovesti do skraćivanja kostiju zbog ranog okoštavanja metaepifizne ploče. Njihov smanjeni sadržaj u odrasloj dobi može dovesti do osteoporoze, povećati lomljivost kostiju. Hormon štitnjače kalcitonin dovodi do aktivacije osteoblasta, paratirin povećava broj osteoklasta. Tiroksin utječe na centre okoštavanja, hormone nadbubrežne žlijezde - procese regeneracije.
Rast kostiju imautječu i na neke vitamine. Vitamin C potiče sintezu kolagena. S hipovitaminozom se može primijetiti usporavanje regeneracije koštanog tkiva, histologija u takvim procesima može pomoći u otkrivanju uzroka bolesti. Vitamin A ubrzava osteogenezu, treba biti oprezan, jer kod hipervitaminoze dolazi do sužavanja koštanih šupljina. Vitamin D pomaže tijelu da apsorbira kalcij, s beri-beri, kosti su savijene. Istodobno, formirano plastično koštano tkivo u histologiji prati pojam osteomalacija, a takvi su simptomi karakteristični i za rahitis u djece.
Preoblikovanje kosti
U procesu restrukturiranja grubo vlaknasto vezivno tkivo zamjenjuje se lamelarnim tkivom, obnavlja se koštana tvar i regulira sadržaj minerala. Godišnje se u prosjeku obnavlja 8% koštane tvari, a spužvasto tkivo se obnavlja 5 puta intenzivnije od lamelarnog. U histologiji koštanog tkiva posebna se pažnja poklanja mehanizmima pregradnje kosti.
Restrukturiranje uključuje resorpciju, destrukciju tkiva i osteogenezu. S godinama može prevladavati resorpcija. To objašnjava osteoporozu u starijih osoba.
Proces restrukturiranja sastoji se od četiri faze: aktivacije, resorpcije, reverzije i formiranja.
Regeneracija koštanog tkiva u histologiji se smatra nekom vrstom remodeliranja kosti. Ovaj proces je vrlo važan, ali što je najvažnije, znajući čimbenike koji utječu na proces regeneracije, možemo ga ubrzati, što je vrlo važno u slučaju prijeloma kostiju.
Poznavanje histologije, ljudskog koštanog tkiva korisno je i za liječnike i za obične ljude. Razumijevanje nekih mehanizama može pomoći i u svakodnevnim stvarima, na primjer, u liječenju prijeloma, u prevenciji ozljeda. Struktura koštanog tkiva u histologiji je dobro proučena. Ali ipak, koštano tkivo je daleko od potpunog istraživanja.
