Temat: BUDOWA I FUNKCJONOWANIE UKŁADU KOSTNEGO.

WIADOMOŚCI OGÓLNE I PODZIAŁ KOŚCI.

Układ kostny człowieka tworzy 206 kości, które połączone są ze sobą w sposób ścisły (stały) za pomocą więzozrostów, chrząstkozrostów lub kościozrostów lub ruchomy (stawy). Kości te tworzą szkielet składający się z części podporowej, konstrukcyjnej i ruchomej.
W skład tych części wchodzą:

• szkielet osiowy złożony z kręgosłupa z osadzoną na nim czaszką,

• szkielet kończyn górnych z obręczą barkową,

• szkielet kończyn dolnych z miednicą oraz klatką piersiową.

Każdy z powyższych elementów dzieli się na kolejne drobniejsze kości, które z kolei dzielą się na jeszcze drobniejsze kosteczki.

Istnieją również kości nie spełniające funkcji szkieletowych, jak np. żeby służące do rozdrabniania pokarmu oraz kosteczki słuchowe w uchu środkowym.

Każda kość ma swój szczególny kształt i wielkość, która zależy od tego jaką funkcję pełni. Różnice wielkości mogą sięgać od ok. 50cm (mocna kość udowa) do 2,6mm (najmniejsza kosteczka ucha środkowego- strzemiączko). Czynnikiem kształtującym kości są uciskające lub rozciągające działanie mięsni i sąsiednich kości. Kości ze względu na kształt możemy podzielić na 4 główne grupy:

• kości długie: mają wydłużony, lekko wygięty kształt, składają się z trzonu w kształcie rury i dwóch końców (nasada górna i dolna), ich głównym zadaniem jest łagodzenie nacisku; u osób młodych, rosnących nasady oddzielone są od trzonu pasami chrząstek umożliwiających wzrost kości na długość, u dorosłych (po zakończeniu fazy wzrostu) chrząstki te ulegają skostnieniu; na powierzchni nasad kości długich znajdują się powierzchnie stawowe, więzadła oraz ścięgna; do kości długich należą kości kończyn górnych, dolnych i palców;

• kości krótkie: są grube i masywne o różnych kształtach i rozmiarach; nalezą tu kości nadgarstka oraz kości stepu; do grupy tej zaliczyć również można kości pneumatyczne, które zawierają przestrzenie (wypełnione powietrzem) o różnych rozmiarach, wyścielone błoną śluzową, np. kości zatoki przynosowej;

• kości płaskie: składają się z dwóch blaszek istoty kostnej zbitej, pomiędzy którymi znajduje się istota gąbczasta, w ilości zależnej od danej kości; ich główną funkcją jest ochrona narządów wewnętrznych; nalezą tu kości łopatki, żeber; odmianą kości płaskich są kości sklepienia czaszki, w których pomiędzy blaszkami istoty zbitej znajduje się sródkoście (liczne znacznie grubsze niż w istocie gąbczastej beleczki kostne);

• kości nieregularne: mają nieregularny kształt i różną wielkość, należą tu kości twarzy (twarzoczaszki).

BUDOWA KOŚCI.

Kości zbudowane są z tkanki kostnej (tkanka łączna), w której skład wchodzą następujące elementy:

• komórki (stanowią ok. 5% masy tkanki kostnej) takie jak:

• osteoblasty- tzw. komórki krwiotwórcze o kształcie cylindrycznym bądź kubkowaty, które odpowiadają za wytworzenie składników organicznych istoty międzykomórkowej kości, wytwarzają i przenoszą szereg białek, np. kolagen oraz odpowiadają za ich odpowiednią konfigurację, znajdują się na powierzchni nowo powstałych kości i ułożone są w jednolitą błonę, będącą barierą dla komórek kościogubnych (osteoklastów), ich powierzchnia wykazuje obecność licznych receptorów (dla hormonu przytarczyc, biologicznie czynnej postaci witaminy D, estrogenów, szeregu czynników wzrostu oraz cytohin), nie maja zdolności do podziału, a powstają z komórek prekursorowych; połączone ze sobą są wypustkami cytoplazmatycznymi, które umożliwiają transport jonów i składników pokarmowych;

• osteocyty- tworzą tzw. „listki” kostne, są to przekształcone osteoblasty powstające po otoczeniu przez zmineralizowaną istotę międzykomórkową kości; zachowują cześć receptorów powierzchniowych osteoblastów; mają okrągły kształt z owalnym jądrem, łączą się między sobą wypustkami tworząc tzw. zespólinę; ich struktura oraz przestrzenne ułożenie w kości ma znaczenie podczas wymiany substancji odżywczych i metabolitów w kości, mają istotne znaczenie dla utrzymania homeostazy środowiska kostnego; reagują nawet na nieznaczne fizjologiczne urazy mechaniczne i przekazują sygnały wyzwalające proces przebudowy kości w najbardziej uszkodzonych miejscach;

• osteoklasty- których głównym zadaniem jest niszczenie kości poprzez proces ich enzymatycznego rozkładu, wywodzą się ze szpiku kostnego (powstają w wyniku połączenia się jednojadrzastych komórek prekursorowych, będących pochodnymi komórek macierzystych szpiku); umiejscowione są na powierzchni kości
  w specjalnych zatokach Howshipa, a z istotą miedzykomórkową kości połączone są za pomocą licznych wypustek własnych; dojrzałe osteoklasty są olbrzymie
  i wielojądrzaste;

• istota miedzykomórkowa- cześć organiczna kości, stanowi ok. 25% masy tkanki kostnej:

• osteoid- utworzony jest z włókien kolagenowych i organicznej substancji bezpostaciowej;

• substancja nieorganiczna.

Elementy tkanki kostnej układają się zależnie od sił jakie działają na dana kość. Ma ona bardzo dużą wytrzymałość mechaniczną oraz duży stopień twardości. Zawiera ok. 65- 70% składników organicznych i około 30- 35% składników nieorganicznych:

• składniki organiczne- głównie osseina, czyli białko nadające sprężystość, włókno kolagenowe, osteonektyna i osteokalcyna (białka regulujące mineralizację kości),

• składniki nieorganiczne- sole mineralne, głównie węglany i fosforany wapnia, które nadają kości twardość i wytrzymałość, a także niewielkie ilości sodu, magnezu, potasu, chloru i fluoru.

Stosunek ilościowy związków organicznych i nieorganicznych decyduje
o właściwościach mechanicznych kości.

Rodzaje tkanki kostnej:

• Grubowłóknista (splotowata)- pierwszy ślad tkanki kostnej w naszym organizmie, pojawia się jako pierwsza w zyciu płodowym i zaraz w pierwszym okresie zycia poza płodowego. U dorosłego człowieka występuje jedynie w miejscu przyczepu ścięgien do kości, w zębodołach, szwach kości czaszki oraz w czasie regeneracji uszkodzonych kości. Jest w niej stosunkowo dużo osteocytów i osteoblastów. Jej nazwa zwiazana jest
  z ułożeniem włókien kolagenowych w grube nieregularne pęczki, co jest jej cechą charakterystyczną. Pewien rodzaj tkanki grubowłóknistej pojawia się w przebiegu wielu chorób kości.

• Drobnowłóknista- jest dojrzałą formą tkanki kostnej i występuje w kościach długich
  i płaskich. Jej nazwa wynika z tworzących ja drobnych włókien kolagenowych, w których skład wchodzą minerały i osteoidy. Tkankę tą dzielimy na:

• gąbczastą- występuje w nasadach i przynasadach kości długich oraz wypełnia wnętrze kości płaskich, w jej skład wchodzą beleczki kostne pomiędzy którymi znajduje się szpik kostny, komórki układu krwiotwórczego bądź tkanka tłuszczowa;

• zbita- występuje w zewnętrznych warstwach kości płaskich i trzonach kości długich,
  a jej blaszki kostne całkowicie wypełniają objętość tkanki kostnej (warunkuje to wytrzymałość na działanie sił mechanicznych). Jej podstawowym składnikiem jest osteon, który składa się z 4- 20 beleczek kostnych przypominających rurki leżące jedna na drugiej, w środku których znajdują się naczynia włosowate oraz nerwy.

Stosunek ilościowy kości zbitej do gąbczastej jest zmienny, uzależniony od rodzaju kości. Układ przestrzenny beleczek zapewnia kością maksymalną sztywność i odporność na działanie sił odkształcających.

Na powierzchni kości widoczne są także większe i mniejsze otwory, przez które wnikają w głąb tkanki kostnej naczynia krwionośne, które rozgałęziają się tam w systemie kanałów Volkmanna i Haversa.

Kości (za wyjątkiem powierzchni stawowych i miejsc zetknięcia kości) otoczone są przez mocna warstwę łącznotkankową zwaną okostną. Znajduje się w niej liczne naczynia krwionośne i nerwy oraz zakończenia czuciowe. Jej rola polega na zaopatrywaniu kości
w tlen i składniki odżywcze oraz udział w procesach regeneracyjnych. Znajdują się w niej tzw. komórki krwiotwórcze, od których zaczyna się wytwarzanie tkanki kostnej w okresie wzrastania kości lub po ich złamaniu. Naczynia okostnej wnikają w głąb kanalików kostnych, a nerwy powodują wrażliwość samej okostnej i kości. Wewnętrzna warstwa okostnej zawiera osteoblasty, które przekształcają się w osteocyty. Usunięcie okostnej powoduje obumieranie
i rozpad kości.

Kości otoczone są również przez śródkostną podobną do okostnej lecz cieńszą błona, która pokrywa wewnętrzną powierzchnie kości zbitej.

Wewnątrz kości znajduje się silnie unerwiona, miękka masa gąbczasta zwana szpik kostny, do którego przez tzw. kanały Volkmanna dochodzą do niego z okosnej naczynia krwionośne i nerwy. Szpik umiejscowiony jest w jamie szpikowej znajdującej się w trzonie kości długich: zebrach, mostku oraz kościach płaskich czaszki i miednicy. Wypełnia też małe jamki szpikowe istoty gąbczastej. Stanowi on 5% masy ciała. Głównym zadaniem szpiku kostnego jest wytwarzanie i odnowa komórek i płytek krwi. Wyróżniamy dwa rodzaje szpiku:

• czerwony: wytwarza upostaciowione komórki krwi ( krwinki czerwone, krwinki białe- granulocyty i płytki krwi), występuje w kościach płaskich czaszki, obojczyka, mostka, żeber, kręgów oraz kościach miednicy, kościach promieniowych i udowych,
  u noworodków występuje wyłącznie szpik czerwony, który z biegiem czasu częściowo przekształca się w żółty;

• żółty: żółtą barwę zawdzięcza zawartym w nich kropelkach tłuszczu, nie wytwarza komórek krwi, ale w razie potrzeby może bardzo szybko przekształcić się w czerwony
  i podając aktywna produkcję krwinek czerwonych, jego ilość stopniowo wzrasta po czwartym roku życia.

FUNKCJE UKŁADU KOSTNEGO.

• Funkcja szkieletowa i podporowa: tworzy sztywny szkielet wewnętrzny i jest strukturalną podporą ustroju i mięśni, nadaje kształt ciała i utrzymuje jego odpowiednią postawę (postawa pionowa);

• Funkcja krwiotwórcza: chroni układ krwionośny poprzez wytwarzanie elementów morfotycznych krwi, szpik- źródło krwinek czerwonych;

• Funkcja ochronna: podpiera i ochrania narządy wewnętrzne oraz nerwowe (klatka piersiowa, czaszka, kości miednicy);

• Funkcja magazynująca: pełni istotną role w gospodarce mineralnej ustroju- magazynuje sole mineralne, stanowi podstawowy zbiornik jonów wapnia 99% ogółu oraz fosforu;

• Funkcja wzrostowa: wzrost kości decyduje o wzroście organizmu;

• Funkcja ruchowa: wraz ze stawami i więzadłami tworzy bierny układ ruchu,
  a współdziałając z mięśniami umożliwiają swobodny ruch ciała;

• Funkcja amortyzacyjna: znaczne osłabienie skutków działania przeciążeń różnego rodzaju;

• Inne funkcje: Rozdrabnianie pokarmu (zęby), biorą udział w przemianie materii kosteczki słuchowe w uchu środkowym.

WŁAŚCIWOŚCI KOŚCI.

• sprężystość,

• odporność na ciśnienie i rozciąganie (na rozciąganie 9- 12 kg /mm² przekroju poprzecznego),

• małą odporność na zginanie,

• zdolność do regeneracji i przebudowy,

• plastyczność- ulegają łatwo przebudowie pod wpływem zmiany działających na nią czynników mechanicznych,

• budowa według zasady min-max (układ beleczek kostnych zgodny z kierunkiem największego ciśnienia i rozciągania- nie tracąc na lekkości zyskują na wytrzymałości),

• duża odporność na zgniatanie (12- 16 kg /mm²).

Bibliografia:

1. „Biologia”, Claude a. Villee, PWRiL, Warszawa 1990r.;

2. „Budowa i funkcjonowanie układu kostno-stawowego”, www.chomikuj.pl,

3. „Jak wygląda układ kostny człowieka?”, www.portal.abczdrowie.pl;

4. „Kości, stawy, więzadła- bierny układ ruchu”, www.bryk.pl;

5. „Ruch- układ szkieletowy człowieka”, www.biologia.opracowania.pl;

6. „Szkielet”, Świat Wiedzy, dział: Ciało człowieka;

7. „Świat biologii”, Alvin Nason i Robert L. Dehaan, PWRiL, Warszawa 1981r.;

8. „Układ kostny”, www.ksiegarnia.pwn.pl;

9. „Układ kostny”, www.sciaga.pl;

10. „Układ szkieletowy”, www.bryk.pl.

1

---