Структурная организация костного межклеточного вещества включает следующие субмикроскопические образования:
биополимерные белковые макромолекулы тропоколлагена, соединенные с кристаллами гидроксиапатита с помощью неколлагеновых низкомолекулярных белков: остеонектина, остеокальцина и др. тропоколлагеновые макромолекулы построены в три левых спиральных полипептидных цепи (триплеты) и две правых спиральных цепи, стабилизированные водородными связями;
длинные микрофибриллы коллагена, состоящие из 5 спирально перевитых макромолекул тропоколлагена усилены кристаллами гидроксиапатита; микрофибриллы располагаются ступенчато, внутри имеют симметричные решетчатые полости для кристаллов.
В микрофибриллах кристаллы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси. Из всего количества кристаллов 60% расположено внутри микрофибрилл в решетчатых полостях и 40% на поверхности. Между фибриллами находятся белково-углеводные соединения: гликозаминогликаны, гликопротеины, и протеогликаны, которые соединяют их.
Неорганическая часть кости – кристаллы гидроксиапатита Са10(РО4)6(ОН)2., другие минералы и микроэлементы. В центре кристалла находятся гидроксильные группы и фосфорнокислые остатки, по периферии атомы кальция. С возрастом кристаллы незначительно увеличиваются в размерах и уплотняются. Кристаллы образуют значительную поверхность, участвующую в обмене веществ, так активная кристаллическая поверхность 1 г костной ткани равна 130–260 м 2, а всего скелета – 2 км 2.
Костная ткань содержит около 98 % всех неорганических веществ организма: из них 99 % кальция, 87 % фосфора, 58 % магния.
В ней находятся в виде микроскопических включений так же натрий, калий, кремний и другие минералы (около 20 уже известных микроэлементов), а также другие биохимические соединения: лимонная кислота (цитрат) для растворения минералов, прежде всего кальциевых солей, в костях находится около 70 % всей лимонной кислоты организма, что в 230 раз превышает ее концентрацию в печени. В губчатой костной ткани кислоты больше, здесь она расходуется на окислительные процессы. В процессе обмена в костях образуются и другие органические кислоты, например, молочная.
Ферменты, изоферменты кости: кислая фосфатаза, коллагеназа, углеводные ферменты и многие др. тоже входят в биохимический состав костей.
Классификация костей
Трубчатые кости: длинные и короткие имеют тело (диафиз) в виде цилиндра или трехгранной призмы; концы (эпифизы), покрытые гиалиновым хрящом для суставных поверхностей и образования суставов; апофизы (выступы) в виде бугров, отростков, надмыщелков для прикрепления мышц; внутри эпифизов находится красный костный мозг, внутри диафизов – желтый мозг, трубчатые кости располагаются в скелете конечностей.
Губчатые (короткие) кости имеют форму куба, многоугольника с тонкой компактной частью и толстой губчатой (внутри ее красный костный мозг), то же имеют суставные поверхности, выступы для образования суставов и прикрепления мышц, находятся в запястье и предплюсне.
Плоские (широкие) кости: тазовые, черепные (свод), грудина, лопатка; в ряде плоских костей – черепные – губчатое вещество пронизано каналами, содержащими диплоические вены, и оно называется диплое, внутри остальных костей имеется красный костный мозг.
Смешанные кости – (позвонок и др.) сочетают в строении признаки плоских, губчатых костей и внутри себя содержат красный костный мозг.
Воздухоносные кости отличаются наличием полости, связанной с дыхательной областью носа или носоглоткой: верхняя челюсть, лобная, решетчатая, клиновидная, височная кости.
Сесамовидные (остаточные) кости: надколенник, гороховидная, вставочные кости черепа, маленькие косточки в сухожилиях сгибателей и разгибателей конечностей – сесамовидные кости изменяют угол прикрепления сухожилий, облегчая мышечную работу.
Позвонки: их строение в различных отделах
Общее строение позвонка
Тело – corpus vertebrae – несет осевую нагрузку, служит для прикрепления внутренних органов, внутри содержит красный костный мозг;
Дуга – arcus vertebrae – для прикрепления мембран и отростков;
Ножки дуги – pedunkuli arcus vertebrae – для соединения дуги с телом;
Отверстие позвоночное – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек.
Отростки — processi:
поперечные: правый и левый — processus transversus – для прикрепления мышц и связок;
суставные верхние и суставные нижние – processus articulare superiores et inferiores, – для образования межпозвоночных суставов;
остистый – processus spinalis – для прикрепления связок и мышц.
Позвоночные вырезки– верхняя, нижняя (incisurae vertebrales superiores et inferiores), межпозвоночное отверстие между вырезками – foramen intervertebrale – у ножек дуги – для прохождения спинномозговых нервов и сосудов.
Атлант (Atlas) – первый шейный позвонок (отличительные признаки)
передняя и задняя дуга – arcus anterior et arcus posterior – для прикрепления мембран и связок;
борозды позвоночной артерии – на задней дуге сверху – sulci a. vertebrale;
передний и задний бугорки – tuberculum anterior et tuberculum posterior – для прикрепления мышц и связок;
боковые массы с верхними суставными ямками (овальной формы) и нижними суставными поверхностями (плоскими и круглыми) – massae laterales cum foveae articulares superiores et inferiores – для образования атланто-затылочных и латеральных атланто-аксиальных суставов;
суставная поверхность на передней дуге для зуба аксиса и образования срединного атланто-аксиального сустава;
отверстие в поперечных отростках – для позвоночных сосудов и симпатических нервов, реберный бугорок на поперечном отростке.
Аксис – Axis seu Epistropheus – осевой (второй) шейный позвонок
зуб и его суставные поверхности – dens, facies articularis anterior et posterior – для образования срединного атланто-аксиального сустава и прикрепления связок;
отверстие поперечного отростка – foramen procesuss transversus – для прохождения позвоночной артерии и симпатического нерва;
толстый, короткий и раздвоенный остистый отросток – processus spinosus – для прикрепления межостистой и выйной связок;
позвоночное отверстие треугольной формы – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек, венозного сплетения.
Другие шейные позвонки (отличительные признаки)
отверстия поперечных отростков для позвоночной артерии и симпатического нерва;
борозда спинального нерва на поперечном отростке;
передний и задний бугорки на поперечном отростке;
YI позвонок – крупный сонный (передний) бугорок на поперечном отростке, используется для прижатия общей сонной артерии при исследовании пульса и остановке кровотечения;
YII позвонок – толстый и длинный остистый отросток (выступающий позвонок).
Грудные позвонки (отличительные признаки)
верхняя и нижняя реберные ямки и полуямки на теле позвонков для образования сустава головки ребра, по ямкам и полуямкам подразделяют позвонки на типичные и атипичные;
реберные поверхности на поперечных отростках для реберно-поперечных суставов, отсутствуют у двух последних грудных позвонков;
типичные и атипичные позвонки (I, X, XI, XII).
Поясничные позвонки (отличительные признаки)
массивность тела;
фронтальное положение поперечных отростков;
широкие, короткие остистые отростки;
сагиттальное расположение суставных поверхностей на верхних суставных отростках;
наличие сосцевидного бугорка на каждом верхнем суставном отростке.
Крестец – Os sacrum — имеет:
основание с мысом (basis sacri cum promontorium) сильнее выраженным у мужчин;
верхушку – apex sacri — для прикрепления связок и мышц;
крестцовый канал для спинальных нервов, терминальной нити и оболочек спинного мозга, заканчивающийся на верхушке крестцовой щелью с парными крестцовыми рогами;
поверхности – тазовая (передняя – facies pelvina seu anterior) для присоединения сигмовидной и прямой кишки, дорсальная (задняя – facies dorsalis seu posterior) для прикрепления связок и мышц;
на поверхностях — тазовые крестцовые отверстия и дорсальные крестцовые отверстия (foramina sacralia pelYina et foramina sacralia dorsalia) для выхода спинно-мозговых сосудов и нервов;
поперечные линии (linea transversae) тазовой поверхности для прикрепления органов;
гребни по задней поверхности – срединный непарный, промежуточный и латеральный – правые и левые (crista sacralis mediana, intermedia et lateralis) для прикрепления связок и мышц;
латеральные части (partes laterales) с ушковидными поверхностями (facies auriculares), покрытыми гиалиновым хрящом для образования крестцово-подвздошных суставов;
крестцовая бугристость — tuberositas sacralis – сзади ушковидной поверхности — для прикрепления мощных связок.
Копчик — Os coccygeus, (отличительные признаки)
треугольная форма;
рудиментарные позвонки – 3–5;
основание — basis;
верхушка – apex;
копчиковые рога – cornu coccygeum.
Варианты и аномалии в строении позвонков
появление реберных ямок на теле YII шейного позвонка для редко встречающегося рудиментарного шейного ребра;
сращение атланта с затылочной костью — ассимиляция;
расщепление дуги позвонка (spina bifida), чаще наблюдается у поясничных и крестцовых позвонков и нередко сопровождается образованием спинно-мозговой грыжи;
сакрализация — увеличение числа крестцовых позвонков за счет ассимиляции пятого поясничного позвонка;
люмбализация – увеличение количества поясничных позвонков при поглощении двенадцатого грудного (редко) или первого крестцового (часто);
сочетание аномалийных признаков в одном позвонке, например – появление реберных ямок на шейных или поясничных позвонках и расщепление дуги;
появление XIII грудного позвонка (редко);
спондилолиз – отсутствие костной ткани в фиброзной или хрящевой ножке, как правило, у поясничных позвонков;
платиспондилия – уплощение тел позвонков – чаще у нижних грудных и поясничных.
Все соединения отдельных позвонков между собой подразделяются на соединения между телами – межпозвоночные симфизы, дугами и отростками – межпозвоночные синдесмозы и суставы.