5. Каква е структурата и функцията на костите?

Костната тъкан представлява високодиференцирана мезенхимна тъкан, изпълняваща важна биологична роля, подобно на всички тъкани в организма.

Сред едни от най-важните, основополагащи и диференцирани функции на костта се включват следните:

• структурна и механична: костта представлява структурна опора за механичното действие на меките тъкани, включително съкращенията на скелетните мускули и дихателните движения
• протективна: костта изпълнява защитна функция срещу наранявания на белия дроб, сърцето, главния и гръбначния мозък (гръден кош, череп), както и за действието на някои специализирани тъкани, каквато е кръвотворната система и по-специално костния мозък
• резервоарна: костта се разглежда като основно депо за калциево-фосфорни соли. Настъпилите отклонения в плазмената концентрация на калция служат като сигнал за бързо включване на регулаторните ендокринни механизми с извличането или отлагането му в костите и съответно нормализиране нивото му в плазмата
• роля в алкално-киселинното равновесие: костната тъкан може да се разглежда като средства, което предпазване от ацидоза (повишена киселинност на кръвната плазма) благодарение на комплексните процеси, извършвани постоянно в хода на костното ремоделиране и калциево-фосфорния обмен

Формирането на костите (остеогенеза) започва още вътреутробно (от около шеста седмица на бременността) и продължава през детството и съзряването до периода на възрастния индивид. По време на детството нарастването на дългите кости се осъществява чрез краищата им, докато нарастването на плоските кости става по различен механизъм.

Освен това при формирането на костите те са подложени на непрекъснато ремоделиране със замяна на старата костна тъкан с нова. Обичайните натоварвания водят до поява на костни микропукнатини, които се разтварят и подменят с нова костна тъкан. Костното ремоделиране представлява и начин на костите да отговорят на променящото се механично натоварване.

Костите на кърмачетата и децата са по-меки в сравнение с костите на възрастните, тъй като все още са в процес на вкостяване (процес на осификация или превръщане на хрущялната тъкан в костна). Този процес се осъществява по два основни начина, а именно чрез интрамембранозна осификация и чрез енхондрална осификация с участието на два основни вида клетки (остеобласти и остеокласти).

И двата метода на осификация включват замяна на предшестващата мезенхимна тъкан с костна, но по различен механизъм:

• интрамембранозна осификация: при интрамембранозната осификация е налице директно превръщане на мезенхимната тъкан в костна. Чрез този механизъм се образуват плоските кости на черепа и ключицата, но чрез нея също така се осъществява нарастването на късите и уплътнението на дългите кости. Основна роля при този вид осификация имат остеобластите. Те са специализирани клетки в костната тъкан, които синтезират колаген-протеогликановия костен матрикс, който свързва калциеви соли. Остеобластите също така синтезират и ензима алкална фосфатаза, който е необходим за минерализацията на остеоида. Разположени са на повърхността на костите или остеоида. Те не се делят и се трансформират в остеоцити, остават като остеобласти или се превръщат в предшествениците си, от които са произлезли
• енхондрална осификация: вторият основен механизъм на остеогенеза е енхондралната осификация. Тя преминава през пет етапа, като в началото мезехимните клетки агрегират и образуват хиалинен хрущял, който служи като модел за формирането на дългите кости чрез последващо заместване на хрущяла с костна тъкан. Основна роля при този вид осификация играят остеокластите. Те навлизат в костите през кръвоносните съдове и разтварят калция, който е предварително складиран извън костта, като го пренасят до тъканите, в които има нужда. Остеоцитите вероятно произлизат от моноцито-макрофагеалната система и могат само да резорбират минерализирания костен матрикс
• видове кости: в зависимост от формата си костите се подразделят в следните няколко групи, а именно плоски кости (костите на черепа, ребрата, гръдната кост, лопатките и костите на таза), дълги тръбести кости (костите на долните и горните крайници), къси тръбести кости (костите на дланите и стъпалата), кости с неправилна форма (прешлените на гръбначния стълб и лицевите кости), сезамовидни кости (например пателата или капачката на коляното), акцесорни кости
• видове костна тъкан: съществуват два основни вида костна тъкан, а именно компактна или кортикална костна тъкан (във външната част на костта) и гъбеста костна тъкан (във вътрешната част на костта). Кортикалната костна тъкан е твърда и плътна и има защитна функция спрямо вътрешната част на костта, която е със значително по-ниска плътност. На кортикалната тъкан се падат около 80 процента от състава на дългите кости. Отвън тя е покрита от тънка съединително-тъканна мембрана наречена периостеум (надкостница)

Растежът на костите на ширина се осъществява чрез периоста, а на дължина от метафизарния растежен хрущял, който се намира между диафизата и епифизите на дългите кости в двата им края.

Клетките в растежния хрущял имат характерно подреждане, като образуват няколко зони:

• зона на растеж: съставена е от два слоя, а именно герминативен слой, който се намира непосредствено под епифизата и е изграден от неравномерно разпръснати хрущялни клетки и пролиферативен слой, в който клетките са специфично групирани. Зоната на растеж се нарича хиалинен хрущял, а увреждането на клетките от този слой е съпроводено с нарушения в растежа на костта
• зона на хрущялна трансформация: означава се още като сериен хрущял. В тази зона клетките, получени при деленето в пролиферативния слой, се подреждат в колони, съставени от 10 до 15 клетки, ориентирани по дългата ос на костта
• хипертрофична клетъчна зона: състои се от нараснали по размер клетки от предходната зона, които са подредени в колони от по 5 до 6 клетки. Калцификацията на хрущялния матрикс в хипертрофичната зона намалява възможността за хранене чрез дифузия и това води до дегенерация на клетките. От костния мозък на метафизата към растежния хрущял проникват съединително-тъканни повлекла, кръвоносни съдове и мезенхимни клетки, от които се образуват остеобластите и остеокластите
• зона на осификация (вкостяване): в зоната на осификация клетките на растежния хрущял се разрушават от остеокластите. Върху оголените при това хрущялни гредички остеобластите отлагат остеоид, който бързо се калцира. Нормално в растящата кост остеоидът се минерализира в момента на образуването му. При рахит е нарушен процесът на минерализация, като в костите се натрупва остеоид, който представлява некалцифицирана органична костна субстанция

Остеоидната тъкан при рахит е в голямо количество, разположена е предимно в зоната на растежния хрущял, с наличие на много остеобласти и повишена активност на ензима алкална фосфатаза. Тъй като остеоидът не е калциран, той не можа да се резорбира от остеокластите. Това е и една от основните причини за настъпване на смущения в нормалното костно образуване с преустройство на костната тъкан и развитие на деформации на костите.

Най-важният признак на рахит е остеомалацията (омекване на костите) и натрупване на остеоид. Рахитът се проявява в растящата кост (при бебета и малки деца), а остеомалацията при завършен растеж на костта (съответно подобен тип изменения се наблюдават при големи деца и възрастни). Недостатъчната минерализация на костния матрикс при рахит се дължи на недостиг на минерали или на нарушения в отлагането им.