За счет чего осуществляется рост костей. Как осуществляется рост кости в длину и толщину

Скелет закладывается в виде уплотненной зародышевой соединительной ткани - мезенхимы.В этой первоначальной стадии развития скелета еще нет подразделения его на отдельные участки. Позже большая часть скелета становится хрящевой, а затем хрящ замещается костной тканью. Так происходит развитие скелета туловища, конечностей, основания черепа. Это вторичные кости. Вместе с тем кости крыши черепа, некоторые кости лицевого черепа и отчасти ключица, которые являются первичными, развиваются сразу на месте мезенхимного зачатка, т.е. хрящевая стадия развития у них отсутствует, а перепончатая сразу переходит в костную стадию.

Развитие и рост кости включают процессы образования и разрушения костного вещества. Отложение костного вещества производят особые клетки – остеобласты, которые быстро размножаются, окружаются костным веществом и превращаются в костные клетки – остеоциты. Разрушение кости производят крупные многоядерные клети - остеокласты.

Развитие кости на соединительнотканной основе происходит за счет эндесмального окостенения: появление точек окостенения в центре отдельных частей будущей кости. Большинство костей имеет не одну, а несколько таких точек окостенения.

Развитие и рост кости на месте хряща осуществляется путем так называемого перихондрального и энхондрального окостенения. Первое начинается снаружи, со стороны надкостницы, где костное вещество вырабатывают клетки надкостницы - остеобласты, второе - внутри хрящевой закладки будущей кости, где возникает ядро окостенения, происходит рассасывание хряща и замещение его перекладинами из костной ткани. Рост кости в толщину сопровождается не только отложением костного вещества снаружи, но и его рассасыванием со стороны полости кости, производимым остеокластами.

Рост длинных трубчатых костей в длину происходит за счет изменений в области эпифизарных хрящей, т.е. тех хрящевых прослоек, или пластинок роста, которые располагаются между диафизом и эпифизами. Эти кости растут в длину с двух сторон, являясь диэпифизарными. Короткие трубчатые кости (фаланги пальцев, пястные, плюсневые) растут в длину за счет эпифизарного хряща с одной стороны, т.е. являются моноэпифизарными. Зоной продольного роста костей, имеющей, правда, меньшее значение, служит суставный хрящ, покрывающий эпифизы в пределах сустава. После окостенения эпифизарного хряща в конце второго 10-летия жизни изменения со стороны суставного хряща способны лишь незначительно увеличить длину кости.

У человека многие кости закладываются и развиваются в виде нескольких частей. В дальнейшем, сливаясь, они образуют одну монолитную кость. Например, тазовая кость развивается в виде трех крупных частей, каждая из которых, в свою очередь, называется костью. К 14–16 годам они сливаются в одну сплошную кость. Трубчатые кости в процессе роста состоят из трех основных частей, не считая отдельных ядер окостенения в местах образования костных выступов. Диафизы костей начинают окостеневать до рождения, эпифизы - после. Исключением является дистальный эпифиз большеберцовой кости, где точки окостенения появляются к моменту рождения. Слияние всех этих частей происходит в различные сроки, заканчиваясь к 16–18 годам жизни.

Короткие кости оссифицируются подобно тому, как это происходит в эпифизах трубчатых костей. Плоские кости растут эндесмально (череп) или энхондрально (таз). После того как рост закончился, может наблюдаться срастание костей. Например, швы между отдельными костями крыши черепа с возрастом зарастают, и у лиц старшего возраста этот его отдел обычно представляет как бы одну сплошную кость. Рост в толщину происходит за счет отложения костного вещества на поверхности кости.

Кость представляет собой пластичное образование, в котором происходят регулируемые нервной системы и эндокринными железами процессы роста, обмена веществ и пр. В том месте, где кость получает большее и лучшее питание, она развивается быстрее. Наблюдения внутри-утробного развития кости показывают, что в местах более сильного давления процессы окостенения протекают быстрее, чем в местах более слабого давления. Например, на ноге быстрее, чем на руке, в области нижних позвонков быстрее, чем в области верхних. Интенсивность роста, размеры и особенности рельефа костей зависят от механических нагрузок. В 70-е годы прошлого столетия П.Ф. Лесгафт сформулировал правило, в соответствии с которым рост костей определяется Деятельностью окружающих мышц. Учитывая современные данные, можно уточнить функциональные законы роста костей:

1) механические нагрузки, стимулирующие рост костей, должны иметь ритмичный характер воздействия;

2) активизация роста костей происходит при оптимальном уровне нагрузок: недостаточная или избыточная нагрузка тормозит их рост;

3) реакция растущей кости на механические нагрузки определяется (в числе прочих факторов) индивидуально своеобразными особенностями нормы реакции на нагрузку.

Занятия физическими упражнениями способствуют улучшению таких механических свойств кости, как сопротивляемость на излом, изгиб, давление, растяжение, скручивание. В местах наибольшей нагрузки компактный слой увеличивается, изменяются направление и строение костных перекладин. Губчатое вещество кости становится более крупноячеистым.

В период детства в костях происходит накапливание костной ткани и замещение хрящевой ткани (I стадия), затем кость приобретает монолитное строение и в ней исчезают эпифизарные хрящи (II стадия). В процессе старения начинает прогрессирующе убывать костное вещество, происходит дополнительная оссификация хрящевой ткани, чаще реберных хрящей, это уже будет III стадия. Наибольшей механоустойчивостью кость обладает на II стадии. В период детства совмещение в кости участков хрящевой и костей ткани понижает ее прочность; повреждения возникают на границе этих биологических сред (например, перелом лучевой кости в дистальной трети предплечья, или, как говорят, в «типичном месте»). Убыль костного вещества на Ш стадии, ведущая к исчезновению части перекладин (остеопороз)и истончению компактного вещества, делает кость более хрупкой. Одно из наиболее легко повреждаемых мест скелета у людей старше 75–80 лет - шейка бедренной кости, где нередко происходит перелом при ушибах и падениях.

1. Что составляет систему органов опоры и движения?

Систему органов опоры и движения составляют скелет (пассивная часть) и скелетные поперечнополосатые мышцы (активная часть). В состав скелета входит 204-208 костей, соединенных между собой, и около 400 мышц, которые присоединены к костям скелета и, сокращаясь и расслабляясь, приводят их в движение.

2. За счет чего кость растет в длину и толщину?

Рост костей в длину осуществляется за счет наличия зон роста в хрящевой ткани, расположенных в трубчатых костях на границе диафиза и эпифиза. Клетки хрящевой ткани делятся и постепенно замещаются костной тканью. Рост кости в длину прекращается, если хрящевая прослойка окостеневает.
В толщину кость растет за счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы.

3. Где располагаются губчатые кости?

Основу губчатой кости составляет губчатое вещество, покрытое тонким слоем компактного (плотного) вещества. Губчатыми костями являются надколенник и кости запястья. Губчатые кости в скелете расположены в местах, где необходимы одновременно большая прочность и подвижность.

4. Какую функцию выполняют плоские (широкие) кости?

Плоские, или широкие, кости образуют стенки полостей черепа, таза и выполняют функции опоры и защиты.

5. Какие виды соединения костей вам известны? Приведите примеры.

Существует три типа соединения костей: неподвижное (непрерывное), полуподвижное (полупрерывное) и подвижное (прерывное, или сустав). Неподвижное соединение костей имеется там, где есть необходимость в надежной защите органов или опоре. Так, кости черепа соединены неподвижно швами, крестцовые позвонки срослись между собой и вошли в состав таза. Полуподвижно с помощью хрящевых дисков соединены позвонки шейного, грудного, поясничного отделов позвоночника. Подвижное соединение костей обеспечивают суставы. Наиболее подвижны трехосные суставы - плечевой и тазобедренный; подвижность только в одной плоскости (сгибание и разгибание) обеспечивают одноосные суставы, например голеностопный.

6. Какую роль играют суставные хрящи, суставная сумка, связки и синовиальная жидкость?

Суставные поверхности костей покрыты особо прочным и эластичным хрящом, уменьшающим трение и смягчающим сотрясения костей. Суставная сумка из прочной соединительной ткани выполняет функцию герметичного чехла, закрывающего и изолирующего сустав. Сустав укреплен связками, препятствующими сдвиганию суставных костей относительно друг друга. Суставная сумка заполнена небольшим количеством вязкой синовиальной жидкости, служащей смазкой для суставных хрящей.

7. Как направлены пластинки губчатого вещества кости?

В губчатом веществе костные пластинки объединяются в рыхло расположенные перекладины с образованием между ними множества ячеек в виде губки (отсюда и название губчатого вещества), заполненных красным костным мозгом. Направление костных перекладин соответствует направлению наибольшей нагрузки на кость в виде сжатия и растяжения.

8. Какой гормон регулирует рост костей?

Рост костей регулирует выделяемый передней долей гипофиза соматотропин (гормон роста).

9. Как влияют физические нагрузки на костную ткань?

Физические нагрузки способствуют активизации обменных процессов в костной ткани, она получает больше кислорода и питательных веществ. Кость усиленно растет в тех направлениях, в которых испытывает большее растяжение и сжатие. Сухожилия мышц прикрепляются к гребням и буграм костей, поэтому чем сильнее развиты мышцы, тем прочнее кости скелета. Систематические занятия физической культурой укрепляет здоровье человека, обеспечивают устойчивость организма к воздействию факторовокружающей среды, повышают его выносливость за счет активизации нервных центров, регулирующих работу опорно-двигательного аппарата.

10. Как изменяется соотношение органических и неорганических веществ в костях человека с возрастом?

В костной ткани человека с возрастом уменьшается доля органических веществ и повышается доля минеральных солей. Кости становятся менее прочными, более ломкими и трудно срастаются при переломах.

Кости человека – это основа опорно-двигательной системы. Они выступают каркасом и местом прикрепления внутренних органов и мышц, в сочетании с которыми образуют систему рычагов и выполняют роль опоры, осуществляя двигательную функцию. Интенсивность роста и обновления костей в течение жизни имеет определенные периоды, которые связаны с его возрастом и двигательной активностью.

Кости человека образованы одной из разновидностей соединительной ткани, внутри которой присутствуют нервные волокна и кровеносные сосуды, но твердой и плотной, по свойствам напоминающей камень. Кости по своему строению делятся на длинные и короткие. Длинные, или трубчатые, внутри полые, что придает им прочность и легкость. Короткие (ребра, лопатки) имеют плоское строение, и внутри заполнены губчатым веществом.

Поверхность кости покрыта тонким слоем соединительной ткани, что срослась с костью – надкостницей, в которой находятся нервы и сосуды. Концы костей надкостницы не имеют, и покрыты хрящом. Эпифиз – термин, обозначающий конец трубчатой кости, где ее среднюю часть называют диафизом.

Рост костей в длину происходит в результате роста хрящевой ткани в определенных зонах, находящихся в рубчатых костях на границе эпифиза и диафиза. Хрящевая ткань постепенно замещается костной, и останавливается только тогда, когда окостеневает хрящевая прослойка. Рост кости в толщину происходит при делении клеток во внутреннем слое надкостницы.

Какие вещества придают твердость и обеспечивают упругость кости

В силу выполнения скелетом опорно-двигательной функции, здоровая кость человека обладает достаточной жесткостью, и в то же время эластичностью, чтобы не ломаться при обычных условиях жизнедеятельности. Твердость – главное качество кости, но его слабое место в том, что при избыточной нагрузке становятся возможны переломы. Это компенсируется упругостью костей.

Данные свойства обусловлены химическим составом костной ткани, состоящей из органических, неорганических веществ и воды. Минеральные вещества – соли кальция, фосфора, магния, составляют 2/3 от общей массы, и отвечают за твердость, которую можно сравнить с железобетоном, медью или бронзой. Органические соединения – оссеины и оссеомукоиды, обеспечивают костям эластичность, составляя 1/3 от общей массы.

Но соотношение составных компонентов костей не постоянно, и меняется в зависимости от возраста и под влиянием определенных факторов. В молодой кости соотношение оссеина к минеральным компонентам приближается к 1:1, во взрослом – 1:2, а у старых людей доходит до 1:7, при этом эластичность заметно теряется, а хрупкость и твердость возрастают. На изменение баланса в сторону снижения минерализации влияет питание, в котором наблюдается недостаток минералов кальция и фосфора.

До какого возраста растут кости в длину и ширину

Кости человека, как и остальные системы организма, претерпевают определенные изменения в течение всей жизни. Практически все они в своем развитии проходят 3 стадии:

1. Перепончатая.
2. Хрящевая.
3. Костная.

Исключением являются только покровные кости – лица, свода черепа и ключицы. Хрящевая появляется в период внутриутробного развития в виде зачатков будущих костей, которые с 8й недели постепенно замещаются костной тканью. После рождения и до окончания роста костная ткань в своем развитии проходит следующие стадии:

1. В первый год жизни наблюдается медленный рост. Значительно увеличивается поперечник диафиза и канала костного мозга у трубчатых костей, но их толщина практически не меняется.
2. В период от 1 до 7 лет рост ускоряется в длину благодаря эпифизарным хрящам, и в ширину за счет костеобразующей функции надкостницы.
3. Период от 7 до 11 лет – замедление роста.
4. После 11 лет наступает фаза активного роста и формирование костных отростков (апофизов), а также приобретение костномозговыми полостями окончательных форм.
5. До 18 лет заметно утолщаются диаметр и толщина стенок диафиза. Процессы проходят намного интенсивнее, чем до 12 лет. Молодые кости имеют большую кровеносную сеть, за счет которой происходит интенсивное отложение в них минеральных веществ.
6. Период, оканчивающийся в 16-24 года, при котором эпифизарная (хрящевая) пластинка замещается костью, и рост в длину прекращается.
7. Период 18-40 лет, на котором диафизарные параметры стабилизируются, и процессы костеобразования приходят в равновесие с процессами разрушения.

Основной рост костей в длину и ширину прекращается в период с 18 до 26 лет с завершением формирования скелета, хотя замена костной ткани продолжается всю жизнь. При этом ее перестройка может происходить и далее под влиянием внешних факторов в виде физических нагрузок, в результате чего кости приобретают большую массивность, становятся толще и прочнее, а возле мест крепления сухожилий образуются костные выступы.

Закономерности формирования костей

Принципы формирования костной ткани были сформированы П.Ф. Лесгафтом – основоположником функциональной анатомии, которые заключаются в следующем:

1. Ткани костей образуются в местах максимального натяжения или сжатия.
2. Степень развития кости зависит от активности связанных с ней мускулов. Ее внешняя форма изменяется под действием давления или растяжения, то есть развитие идет интенсивнее там, где более высокая двигательная активность. В местах прикрепления мышц к кости при помощи сухожилий образуется вырост, а при вплетении в надкостницу широким пластом – углубление.
3. Трубчатое и арочное устройство кости обуславливает ее прочность и невысокий вес при наименьшей затрате костного материала.
4. Внешняя форма костей формируется в зависимости от оказываемого на нее давления. На их форму и положение влияют внутренние органы, и даже сосуды, в местах прохождения которых на костях образуются борозды.

text_fields

text_fields

arrow_upward

В процессе индивидуального развития, как и в филогенезе, скелет проходит три стадии:

• соединительнотканную (мезенхимную),
• хрящевую,
• костную.

Кости, возникающие в мезенхиме, называются первичными или покровными (кости крыши черепа). Большинство костей развивается через хрящевую стадию они называются вторичными или замещающими.

На втором месяце внутриутробной жизни скелет человека представляет собой хрящевое образование. Хрящевой скелет зародыша человека по своим грубым формам похож на ископаемые скелеты древних амфибий. В нем представлены еще не все кости, например, в основании черепа не сформирован свод, нет многих костей лицевого отдела – здесь позже разовьются покровные кости. Существенно, что эмбриональный хрящ не превращается в кость, а замещается ею.

Процесс окостенения

text_fields

text_fields

arrow_upward

Различают окостенение:

• внутрихрящевое, или энхондралъное,
• перихондралъное, при котором костная ткань появляется сначала на поверхности хряща, под покрывающей его надхрящницей (рис. 1.4)

Рис. 1.4. Последовательные стадии развития большеберцовой кости:
Точками показаны части, окостеневающие энхондрально;
поперечной штриховкой – перихондрально;
белым цветом – хрящ,
черным – костно-мозговая полость диафиза

Энхондральное окостенение происходит внутри хрящевых зачатков. Кости, состоящие преимущественно из губчатого вещества (позвонки, грудина и др.), развиваются энхондрально, а состоящие из губчатого и компактного вещества – эн- и перихондрально.

Рост костей

text_fields

text_fields

arrow_upward

В дальнейшем на поверхности кости, под надкостницей, наращиваются все новые и новые слои костной ткани, что обеспечивает рост кости в толщину. Одновременно внутри кости путем разрушения (резорбции) ее губчатого вещества формируется костно-мозговая полость. Рост диафизов длинных костей в длину происходит за счет эпифизарной пластинки роста, прослойки хряща между эпифизом и диафизом, которая сохраняется в течение всего периода детства и юности. Эпифизы длинных костей долго остаются хрящевыми, и энхондральные очаги окостенения последовательно появляются в них лишь в течение первого десятилетия.

Наступление физической зрелости человека выражается завершением роста скелета и сращением (синостозом) отдельных очагов окостенения в каждой кости. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20–24 годам, у женщин – на 2–3 года раньше В связи с этим у женщин рост в высоту прекращается в 18–21 год За весь период роста масса костного скелета увеличивается почти в 24 раза.

С прекращением роста и достижением полной физической зрелости скелет человека не перестает изменяться. Так, к старости в костной системе нарушается соотношение между темпами созидания и разрушения костной ткани, кости становятся тоньше, суставные концы их деформируются, костно-мозговые пространства и воздухоносные пазухи увеличиваются Половые различия сказываются и в темпах старения скелета, первые признаки которого у женщин наступают раньше (начиная с 45–50 лет).

Факторы влияющие на формирование костей

text_fields

text_fields

arrow_upward

На формирование костей влияют экологические факторы. Уровень минерализации скелета в значительной степени связан с рационом питания.

Так доказано, что у детей, находящихся на диете, бедной белками, жирами и минеральными веществами, имеется более низкий уровень минерализации скелета, чем у их сверстников с нормальным питанием.

Минеральная недостаточность и, как следствие этого, остеопороз, или разрежение костной ткани, особенно выражен в районах, где для питья употребляется опресненная вода.

Тяжелые заболевания, недостаток витаминов и минеральных веществ, нарушение функции желез внутренней секреции также задерживают рост и развитие скелета.

В условиях высокогорья развивается увеличение костно-мозговой полости и уменьшение площади компактного вещества кости. Эта особенность обусловлена увеличением гемопоэтической активности костного мозга в условиях высокогорной гипоксии.