Образовательный портал. Образование / Наука / Из за чего кость растет в толщину. Что влияет на процесс роста кости в толщину и благодаря чему он происходит

Из за чего кость растет в толщину. Что влияет на процесс роста кости в толщину и благодаря чему он происходит

08.07.2018

Рост костей. В детстве и юности кости людей растут в длину и толщину. Формирование скелета заканчивается к 22-25 годам. Рост кости в толщину связан с тем, что клетки внутренней поверхности надкостницы делятся. При этом на поверхности кости образуются новые слои клеток, а вокруг этих клеток - межклеточное вещество.

В длину кости растут за счет деления клеток хрящевой ткани, покрывающей концы костей.

Когда скелет приближается к своей зрелости, продольный рост и пролиферация хондроцитов уменьшаются. В подростковом возрасте существует физиологический эпифизэзис, который закрывает рост хряща. Небольшие костные мостики образуются между эпифизарным центром оссификации и метафизом, и по мере того, как клетки уменьшаются, а метафизарная сосудистая инвазия прогрессирует, физ исчезает. Когда рост кости закончен, исчезновение хряща роста не является необходимым, этого было бы достаточно, если бы оно было неактивным, как это происходит в рыбе, но это было бы точкой менее механического сопротивления.

Рост костей регулируют биологически активные вещества, например гормон роста, выделяемый гипофизом.

При недостаточном количестве этого гормона ребенок растет очень медленно. Такие люди вырастают не выше детей 5-6-летнего возраста. Это карлики.

Если в детстве гипофиз вырабатывает слишком много гормона роста, вырастает великан - человек ростом до 2 м и выше.

Чтобы избежать стрессового стресса, многие из растущих хрящей имеют волнистость, которые в некоторых точках могут иметь наклон около 60 ° относительно диафизарной оси 6. Каждый эпифиз имеет свою собственную схему закрытия, которая начинается у девочек раньше, чем у мальчиков, возможно, из-за эффекта эстрогена у обоих полов, которые ускоряют замену хряща костной тканью. Эстрогены способствуют запрограммированному старению хондроцитов роста хряща, а не ускоряют сосудистую инвазию или окостенение. 4.

Однако есть вопросы, на которые не ответили, если закрытие хряща связано с гормональным эффектом, почему они закрывают хрящ? хрящи в разном возрасте с вариациями от одного человека к другому? и почему агент, определяющий оссификацию растущего хряща, не делает этого на суставном хряще? 7, 8.

При усилении функции гипофиза у взрослого человека непропорционально разрастаются некоторые части тела, например пальцы рук, ног, нос.

У взрослых кости не удлиняются и не утолщаются, но замена старого костного вещества новым продолжается всю жизнь. Костное вещество способно перестраиваться под влиянием нагрузки, действующей на скелет. Например, кости больших пальцев стопы, на которые опирается балерина, утолщены, их масса облегчена благодаря расширению внутренней полости.

Очертание кончика длинной растущей кости. Конкремент Ранвье в проксимальной оконечности голени ягненка. Слияние роста и суставного хряща с периостальной вставкой. Макроскопическое изображение соединения суставного хряща, хряща роста и апофизального хряща в проксимальной конечности трехмесячной бешеной ягненка.

Микроскопически в растущем хряще есть четыре слоя: резервная зона, пролиферативная зона или столовая монета, гипертрофическая зона и метафизарная зона. Эти последние два, зона минерализованной матрицы и метафиз образуют зону предварительной кальцификации 19. Робертсон 20 различает в гипертрофической зоне три части: зону созревания, другую - дегенерацию и последнюю предварительную кальцификацию.

Чем больше нагрузка на скелет, тем активнее идут процессы обновления и тем прочнее костное вещество. Правильно организованный физический труд, занятия физкультурой в то время, когда скелет еще только формируется, способствуют его развитию и укреплению.

Состав кости. Кости образованы органическими и неорганическими веществами. Значение минеральных и органических веществ легко выяснить, проделав простой опыт. Если долго прокаливать кость, то из нее удаляется вода, а органические соединения сгорают. Когда это делают осторожно, кость не теряет своей формы, но становится настолько хрупкой, что при прикосновении рассыпается на мелкие, твердые частицы, состоящие из неорганических веществ. Неорганические вещества придают костям твердость.

Три слоя вблизи эпифиза будут ответственны за пролиферацию хрящевых клеток, а три наиболее близкие к метафизу предназначены для минерализации околоклеточной матрицы 23. Хрящ проксимального роста голени у ягненка трех месяцев. Хрящ проксимального роста большеберцовой кости. 1: кальцифицированный эпифизарный хрящ; 2: прорастающий слой; 3: пролиферативный слой; 4: гипертрофический слой; 5: метафиз.

Рост длины длинных костей и высота позвонков обусловлен пролиферацией хондроцитов физиса в направлении роста и синтезом матрицы, которая в конечном итоге кальцифицирует 24, в дополнение к толщине области рост и размер гипертрофированных хрящевых клеток 25.

Можно удалить из кости и неорганические соединения - карбонат и фосфат кальция. Для этого кость выдерживают в течение суток в 10-процентном растворе НС1. Соли кальция постепенно растворяются, и кость становится настолько гибкой, что ее можно завязать в узел. Органические соединения придают кости гибкость и упругость.

Для достижения продольного роста кости необходимы пролиферация и гипертрофия. Пролиферация инициирует продольный рост и вырабатывает достаточное количество клеток, которые достигают гипертрофии, в то время как значительное увеличение диаметра клеток, вызванное созреванием и гипертрофией, существенно влияет на рост костей. Во время дифференцировки хондроциты увеличивают их внутриклеточный объем, в 5-10 раз, как признак высокой активности внутриклеточных органелл 4.

Слой, наиболее близкий к эпифизу, представляет собой прорастающий слой. Или поддержки, и, по-видимому, отвечает за широтный рост. Хондроциты только делятся в этой зоне растущего хряща, и их высокая степень деления заставляет клетки сглаживаться и слегка нерегулярно по форме. Пролиферативный слой имеет высокое содержание кислорода, с хранением гликогена и высоким образованием митохондриального аденозинтрифосфата 10.

Сочетание твердости неорганических соединений с упругостью органических обеспечивает прочность костей. Наиболее прочные кости взрослого, но не старого человека.

В процессе роста человека кости растут в длину и толщину. Рост костей в толщину происходит за счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы. В длину молодые кости растут за счет хрящей, расположенных между телом кости и ее концами. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-25 годам, у женщин - в 18-21 год. Образование и разрушение костного вещества происходят всю жизнь. С помощью меченых атомов установили, что в течении года у человека дважды происходит замена вещества кости.

Гипертрофические хондроциты, чтобы увеличить их размер, получают дальнейший рост кости двигателя 28. направляя прилегающую матрицу минерализации привлекает сосуды, чтобы произвести сосудистые факторы и хондрокласты роста, клетки макрофагов линию, которые переваривают матрицу.

Гипертрофические клетки около перихондриальных клеток привлекают остеобласты, которые выделяют характерную матрицу. Гипертрофические хондроциты идут на апоптоз, а хрящевая матрица оставляет каркас сосудистой инвазии с появлением остеобластов, образуя костную матрицу, которая известна как первичная губчатая.

Качественный состав кости меняется в зависимости от состава пищи. Выдающийся русский анатом П.Ф.Лесгафт проделал интересный опыт. Он кормил четыре группы щенков разной пищей: молочной, мясной, смешанной и растительной. В костях щенков, которых кормили молоком или мясом, соотношение неорганических веществ было примерно 1:1.

Полутонкий срез роста хряща. Сосудистое проникновение в перегородки гипертрофического слоя. Ферментами, которые инициируют апоптоз, являются каспазы 29. Количество гипертрофических хондроцитов считалось причиной скорости роста, которая объясняется, в частности, разной степенью гипертрофии 32 и синтезом матрицы и индексом пролиферации.

Минерализация хряща происходит, во-первых, в матрице, расположенной между различными столбцами гипертрофических хондроцитов, а не между гипертрофическими хондроцитами той же колонки. Метафиз является частью хряща роста, потому что на самых ранних стадиях его формирования он тесно связан с процессом энхондральной оссификации.

Изменение качественного состава кости от младенческого возраста к старости(данные приблизительны)

Значительно меньше неорганических веществ в кости при смешанном питании и особенно при питании растительной пищей, где это соотношение выражается 1:2. Различным составом костей объясняется и их прочность. Более прочные, крупные и тяжелые кости у животных, питающихся молоком. У щенков, содержащихся на растительной диете, кости более мягкие и слоборазвитые. Уних чаще наблюдаются искривления и переломы конечностей. Все эти изменения подобны тем, которые бывают при рахите. В основе этого заболевания лежит недостаток извести и солей фосфора в костях. Соли не усваиваются из-за недостатка витамина В и солнечного света. В результате в рахитической кости отношение неорганических солей к органическим равно 1:4, тогда как в нормальной - 3:1. Кости ребенка при рахите мягки, кости черепа, тазового пояса, грудной клетки, нижних конечностей деформируются. Кость - сложный живой орган, и для его жизни необходимы определенные условия питания, движения.

Метафизические капилляры лишены базальной мембраны, а эндотелиальные клетки слабо связаны друг с другом, оставляя большие поры, которые позволяют экстравазировать плазму и другие элементы кровяных клеток. Остеобласты, которые сопровождают сосуды, прикрепляются в моноядерном слое над остатками кальцинированных продольных перегородок, покрывая их остеоидной тканью, образуя губчатую ткань 8.

Хрящ роста ягненка между эпифизарной и метафизарной костной трабекулой. Он образует кольцевую борозду на периферии физи, где сходятся сам хрящ роста с диафизарной надкостницей и суставным хрящом. Рост хряща - это аваскулярная структура, клетки которой питаются диффузией из сосудистых арок, расположенных в метафизе 4.

Изменение костей

Множество интересных фактов о различиях в строении костей, определяемых работой, накопили П.Ф.Лесгафт и его ученики. Исследуя, например, труп человека с последствиями паралича, перенесенного в детстве, П.Ф.Лесгафт обнаружил, что толщина слоя плотного вещества бедренной кости парализованной ноги составляла 4 мм, а здоровой - 7,5 мм.

Тем не менее, Томит и др 53, после прерывания циркуляции метафизарной наблюдался ингибирование роста костей и преждевременного закрытие зоны роста, предполагая, что эпифизарные сосуды питают растущую часть хряща, если нет коллатерального кровообращения, а также отсутствие кальция в гипертрофические хондроциты и ингибирование реабсорбции 54.

Таким образом, поражение эпифизарной васкуляризации вызывает фициальное закрытие и остановку роста, тогда как поражение метафизарных сосудов вызывает временное стимулирование роста, которое после восстановления возобновляет рост. Влияние нервной системы на рост хряща является косвенным, действуя на сосуды и мышцы, что приводит к дефициту васкуляризации с последующей гипоксией, которая влияет на остеогенез и хондрогенез.

Деформация стопы под влиянием обуви На расположение перекладин губчатого вещества в кости влияют нагрузки. Рентгеновское просвечивание скелета спорстменов говорит об увеличении количества плотного вещества под влиянием усиленной физической нагрузки. Специальными опытами было доказано, что кости животных, которым давали большие физические нагрузки, имеют более развитое, плотное вещество кости. В этих условиях происходят и глубокие микроскопические изменения: более развитыми оказываются особые пластинки, которые образуют в костной ткани как бы систему цилиндров, одетых один на другой.

Рост костей требует интенсивной анаболической активности, основанной, в основном, на синтезе белка. Любой тип питательного или метаболического расстройства, который влияет на размножение и дифференцировку клеток, синтез коллагена и образование мукополисахаридов, может изменить рост костей. Неадекватное питание в раннем детстве и, особенно, в первые месяцы жизни, приводит к необратимым изменениям в моделях роста.

Хондроциты и остеобласты производят местные стероиды, которые функционируют как аутокринные регуляторы матричных событий, в том числе активность везикулярных ферментов матричных и матричных белков при продольном росте, кальцификации и активации факторы роста.

Представление о скелете человека в будущем

Нет оснований сомневаться, что существование человека как вида будет продолжительным. Он будет жить не одну сотню миллионов лет. Отсюда естественный вопрос: как отразится эволюция на анатомическом строении потомков? Поскольку прошлая история позвоночных на протяжении многих миллионов лет привела к появлению человека, некоторые ученые предполагают, что и будущий человек станет так сильно отличаться от настоящего, как современный человек отличается от своих предков. Например, известный французский астроном С.Фламмарион писал, что для науки 276 века наши скелеты будут представлять "экземпляры вымершей расы, довольно грубой и жестокой, но уже обладавшей зачатками культуры и цивилизации и отличавшейся некоторой склоностью к занятию науками."

Факторы, которые вмешиваются в системный и местный контроль роста хряща. Действие локальных и системных факторов на различные зоны роста хряща. Гормоны действуют очень различными способами при скелетном развитии, изменяют толщину физиса, скорость и величину роста. Как гормон роста, так и паратиреоидный гормон проявляют наивысшую активность в самой высокой части пролиферативной зоны 20. Когда гипофиз молодого животного удаляется, он прекращает расти, если экстракты гипофиза не вводятся, поскольку клетки гипофизарного слоя распространение прекращается.

Некоторые ученые предполагают, что у человека останется один шейный, один грудной, один поясничный позвонок и два-три крестцовых. Исчезнут кости плечевого пояса. Возможно сокращение числа пальцев. Скелет будущего человека представляется необыкновенно уродливым при сравнении с настоящим. Человек представляется беззубым, слабым существом небольшого роста, с огромной головой и коротким туловищем.

Однако кальцификация продолжается, и метафизарная область продолжает окостенение одновременно с уменьшением трабекулы, а физис становится тонким хрящевым диском. У гипотиреоидных детей рост дефектен, а у пациентов с гипертиреозом ускоренным скелетным ростом.

Половые гормоны, андрогены и эстрогены увеличивают васкуляризацию в течение короткого промежутка времени, что может быть причиной добавления новой кости и ускоренной инвазии растущего хряща из метафиза, вызывающего его истончение и закрытие. Эстрогены ингибируют продольный рост, уменьшают пролиферацию хондроцитов и уменьшают высоту роста хряща и, во-вторых, стимулируют сосудистую инвазию. Эстрогены принимают распространение хондроцитов до предела, снижая темпы роста, пролиферации и количества хондроцитов.

Скелет будущего человека (окрашен в синий цвет). Таким его представляют некоторые ученые. Череп современного человека окрашен желтым цветом.

Человеческий скелет формируется постепенно. Начинается рост еще на эмбриональном этапе и продолжается все время нахождения в материнской утробе. Первоначально скелет сформирован из эмбриональной ткани и рост костей в толщину происходит за счет этого материала. В будущем произойдет перерождение ткани в хрящевую, из которой позже сформируется костная. Первые клетки костной ткани создаются уже на втором месяце беременности. Островки упомянутой ткани будут создаваться до тех пор, пока развитие всех костей не окажется завершенным. Свет ребенок увидит уже тогда, когда хрящи плода станут костями.

Эстрогены не являются стимуляторами оссификации роста хряща. Эффект андрогенов на хрящ может быть следствием их трансформации эстрогенами. Тестостерон стимулирует, поначалу, деление клеток в физике 73. Эстрогены, по-видимому, стимулируют рост дифференцированной костной ткани и могут замедлять рост хряща, воздействуя на субхондральную пластинку по обе стороны от физи.

Несмотря на то, очевидно, отношения между скелетным ростом и гормонами, знать их механизм 74. Эстрогены могут подавлять активность роста хряща косвенного эффектом, отсутствие рецепторов, полученных зоны роста молекулярных препараты или путем прямой эффект увеличения кальцификации матрицы, требование о закрытии деления. Дополнительным эффектом считается увеличение ригидности надкостницы, что уменьшает продольный рост 75. Стероидные гормоны регулируют клетки-мишени традиционными ядерными механизмами и мембранными механизмами.

Кости и возраст

Рост костей в толщину происходит за счет тканей организма вплоть до 20 лет. При этом во всех типах костей имеется небольшой процент хрящевой ткани, способной делиться. Она и обеспечивает прирост. Правда, деление клеток сопровождается окостенением ткани, завершающимся к 25 годам.

Рост хрящей кроликов, обработанных дексаметазоном, показывает узкие и извилистые каналы, которые проникают в хрящ, не показывая капилляры 80. Эти наблюдения совпадают с работой над куриными эмбрионами с ингибированием синтеза коллагена 82 и снижением пролиферационного слоя, путем ингибирования синтеза белка 79.

Минерализация хрящевой матрицы и сосудистая инвазия вводят прекурсоры костного мозга и остеобластов. Остеобласты выделяют костную матрицу и протеазы, которые разрушают хрящевую матрицу. Они чаще встречаются в остеобластах и в зрелых и гипертрофических хондроцитах, чем в периваскулярных клетках 84.

Хрящевые ткани - это источники роста кости в длину и толщину. Прибавка в длине осуществляется за счет очагов, находящихся по краям костей, в зонах роста. Надкостница гарантирует достаточное увеличение толщины костных образований в человеческом организме. Эта ткань обеспечивает им питание и восстанавливает повреждения.

Стабильность изменений

А вот кость, которая перестала расти, не остается неизменной до конца человеческой жизни. Костные клетки погибают и создаются новые.

Остеопороз - причина, по которой разрушение происходит намного быстрее, чем деление. При этой болезни кости становятся непрочными, неплотными. Даже надкостница не может обеспечить достаточный рост трубчатых костей в толщину при этом серьезном заболевании.

Развитие костей

Изучает рост костей в длину и толщину анатомия. Постулаты этой науки говорят, что зона роста располагается между эпифизом и диафизом, ровно на границе этих двух областей. В этой части происходит деление клеток, которые со временем превращаются в костную ткань. Если вся прослойка окостенеет полностью, косточка не сможет больше расти.

Так как надкостница имеет внутренний слой, которому свойственно деление клеток, это гарантирует увеличение ширины кости с годами.

Теоретические моменты

Говоря о росте костей, необходимо отметить, что есть несколько их разновидностей. Так, выделяют губчатые, основанные на пористом веществе, сверху защищенном плотной тканью. Сюда можно отнести костные образования, формирующие запястья, расположенные над коленями. Они необходимы в скелете там, где следует обеспечивать высокую прочность, не мешающую подвижности.

Широкие кости необходимы для формирования таза и черепа. Они защищают и служат для организма опорой.

Соединение костей обеспечено несколькими методами и разными тканями. Выделяют непрерывное, полунепрерывное, подвижное соединение. В первом случае гарантируется максимальная защита внутренних органов, но по-другому между собой соединены позвонки. Суставы - пример подвижного соединения. Трехосные - самые гибкие, сюда относят плечо и тазобедренный сустав. Некоторые гарантируют подвижность исключительно в заданной плоскости, тогда говорят об одной оси.

Трубчатые кости

У трубчатых рост костей в толщину происходит за счет гормона роста. При этом прирост происходит исключительно со стороны эпифизарного хряща. Первое время процесс опосредованный и связан с тем, что хрящевая ткань активно разрастается. А вот далее, происходит замещение хрящевой ткани на костную. Когда человек взрослеет, эпифизарная ткань из организма исключается полностью, ее заменяет костная. При этом становится невозможным прирост в длину.

Остеобласты

Остеобласты даны природой, так как рост костей в толщину происходит за счет периоста. При этом происходит замена старой ткани. Бывает так, что новая кость разрастается с гораздо большей скоростью, чем старая уничтожается остеобластами. Это ведет к приросту в толщине. Остеобласты стимулируются гормоном роста, вырабатываемым в норме в человеческом организме всю жизнь.

Остеобласты наиболее эффективно действуют на губчатые гости. Типичный пример - челюсть. Рост составляющих ее костей происходит в любом возрасте, и даже у людей старшего возраста внезапно челюсть может оказаться сильно выдающейся вперед, что деформирует подбородок. А вот кости черепа, когда разрастаются таким образом, влияют на надбровные дуги. Они начинают сильно выдаваться.

Надкостница

Этим термином принято обозначать очень важную для человеческого организма ткань. Ею снаружи покрыта кость. Надкостница обеспечивает рост кости в толщину, поэтому функциональное значение данной ткани велико.

Надкостница не только позволяет костям становиться толще с годами. Она активно участвует в создании костной мозоли, что имеет место при диафизарных переломах. Ткань обеспечивает корректное снабжение кровью костных покровов.

Ткань имеет два слоя, из которых один называют фиброзным, поскольку он напоминает собой волокна, а второй - камбиальным. Кровеносные сосуды, присутствующие в надкостнице, гарантируют корректное питание ткани. Наличие функциональных отверстий позволяет веществам поступать в кость. А вот суставных поверхностей надкостница не имеет, вместо этого ее покрывает специальный хрящ. Надкостница включает в себя связки, мышцы, крепящиеся непосредственно к кости.

Если в тех местах, где надкостница находится близко к поверхности кожи, получить ушиб, человек сразу ощущает сильную, резкую боль. Возможно возникновение отека, нередко кровотечения. Со временем в этих точках разрастается костное вещество за счет деления клеток. Достаточно долго об ушибленном месте будут напоминать сформировавшиеся при клеточном делении бугорки.

Редко, но встречаются опухоли этой ткани. Они бывают как доброкачественными, так и злокачественными. В первом случае речь идет о фибромах, во втором выделяют саркомы. Надкостница может воспалиться, если оказались поражены ближайшие к ней ткани. Это свойственно ряду заболеваний, в том числе туберкулезу и воспалительным процессам.

Материалы по теме:

Карта сайта