Лекція №5. Закономірності структурно-функціональної організації скелета хребетних

1. Біофізичні властивості кісток

Кістка має значну твердість, міцність та пружність. Ці особливості зумовлені тим, що міжклітинна речовина кісток представляє собою закономірно поєднаний комплекс неорганічних солей і колагенових (олеїнових) волокон. В результаті щільність кісток завжди вища 1 г/см³, а щільність компактної кісткової речовини досягає 2,5 г/см³.

При видаленні із кісток мінеральних речовин (декальцинація) пружність кістки різко зростає.

При руйнуванні органічних компонентів кісток вони стають крихкими.

2. Хімічний склад кісток

Кістка містить майже всі елементи таблиці Менделєєва, є депо мінеральних речовин організму. Її склад непостійний, що пов’язано з ремоделяцією кістки – постійне поновлення її структури.

Склад кістки:

1. органічні речовини – 12% білка (осеїн), 15% жира, до 1% вуглеводів;

2. неорганічні речовини – 50-70% води, 23% (до 40%) мінеральних речовин.

Серед мінеральних речовин переважають солі кальцію – гідроксиапатити (більше 98%).

Хімічний склад кісток залежить від віку тварини, умов годівлі і утримання, положення кістки в скелеті і відповідає виконанню її функції.

3. Розвиток кістки в онтогенезі

Як уже відомо, кістки внутрішнього скелету розвиваються із хрящових зачатків, а кістки зовнішнього – безпосередньо із сполучної тканини. В результаті процес розвитку кістки із сполучнотканинної перетинки визначається як прямий остеогістогенез, а з хрящових зачатків – непрямий остеогістогенез.

3.1. Непрямий остеогістогенез

Починається в передплодовому періоді онтогенезу, в якому внутрішній скелет представлений чітко вираженими хрящовими зачатками, які мають форму майбутніх кісток та вкриті сполучнотканинною оболонкою (охрястя).

Процес перетворення хрящових зачатків у кісткові органи, в усіх без винятку, кістках внутрішнього скелету, проходить за загальними закономірностями. При цьому, найбільш зручним об’єктом для дослідження процесів непрямого остеогістогенезу є довга трубчаста кістка.

Формування кісткової тканини в хрящовому зачатку трубчастої кістки починається в середній його частині (діафізі) під окістям – перихондральне окостеніння, яке переходить у періостальне. В результаті формується кістковий поясок (манжетка).

В подальшому всередині хрящового діафіза спостерігається масова загибель і розсмоктування хрящових клітин, що супроводжується мінералізацією міжклітинної речовини. Утворюються порожнини, в які проростають кровоносні судини і мезенхіма, клітини котрої диференціюються в остеобласти та остеокласти. В результаті розвивається кісткова тканина і формується енхондральний (внутрішньохрящовий) осередок окостеніння. Кісткова тканина, яка утворюється в ділянці діафіза, в подальшому заміщається кістковим мозком, а процес окостеніння поступово поширюється вверх і вниз в напрямку до епіфізів, які деякий час залишаються хрящовими.

В подальшому енхондральні осередки окостеніння починають формуватися і в епіфізах. Кістки з двома епіфізарними осередками окостеніння називають біепіфізарними, з одним – моноепіфізарними. Між діафізом та епіфізами в кістках, що ростуть, довгий час зберігається хрящовий прошарок – метафізарний хрящ, який формує з прилягаючими до нього ділянками губчастої кісткової речовини та кровоносними судинами зону росту, яка забезпечує ріст кістки в довжину. Ріст кістки в ширину відбувається переважно за рахунок періостального остеогістогенезу.

В найбільших кісткових виступах можуть виникати апофізарні (додаткові) осередки окостеніння. З віком метафізарні хрящі тоншають і руйнуються, зона росту зникає, епіфіз і діафіз зростаються. Цей процес визначається як синостоз. Кожна кістка внутрішнього скелету має свої терміни початку окостеніння та синостозу, які залежать від виду, статі тварин і умов їх утримання.