Остеологія

Визначення і загальна характеристика

ОСТЕОЛО́ГІЯ (від остео... і ...логія) — наука про кістки. Кожна кістка — само­стійний орган. Кістка живої людини містить 50 % води, 28,15 % органічних речовин і 21,85 % неорганічних речовин (сполуки кальцію, фосфору, магнію та ін.). Мацерована (знежирена, вибілена, висушена) кістка на 1/3 складається з органічних речовин і на 2/3 — з неорганічних. За умови пере­важа­н­ня в ній органічних речовин (у дітей) кістка еластичніша, а неорганічних (у літніх людей) — більш ламка, крихка.

Кістка складається з кісткової тканини. Зовнішній шар кістки утворений компактною речовиною, що складається з пластинчастої кісткової тканини, крізь яку проходять тонкі кісткові ка­нальці (частина з них лежить паралельно до поверх­ні кістки, інші — перпендикулярно). Кісткові ка­нальці — продовже­н­ня живильних ка­налів, що одно­ймен­ними отворами від­криваються на поверх­ні кістки. Через живильні ка­нали від­бувається живле­н­ня та ін­нервація кістки, оскільки через них проходять артерії, вени, нерви. Структурною одиницею пластинчастої кісткової тканини є остеон (або Гаверсова система) — центральний канал (ка­налець, роз­міщений паралельно до поверх­ні кістки) із системою концентричних пластинок, що формують стінки центрального ка­налу. Концентричні пластинки мають форму трубочок, вставлених одна в одну. Простори між остеонами заповнені вставними (проміжними) пластинками. Під компактною речовиною роз­міщена губчаста речовина. Вона пориста, утворена кістковими балками, між якими є порожнини — комірки. Кісткові балки роз­міщені не хаотично, а в напрямках, за якими кістка отримує навантаже­н­ня (стисне­н­ня і роз­тягне­н­ня). Губчаста речовина кісток черепа роз­міщена між двома пластинками компактної речовини і називається диплое. Внутрішня пластинка компактної речовини тонка, легко ламається при травмі, її називають скляною пластинкою. Всередині кістки роз­ташований кістковомозковий канал, або порожнина. Внутрішній шар кісткової тканини, що обмежує кістковомозковий канал, називають ендоостом. Кістковомозковий канал заповнений кістковим мозком, що є органом кровотворе­н­ня та імун­ної системи. Роз­різняють червоний і жовтий кістковий мозок. Червоний кістковий мозок роз­міщений у комірках губчастої речовини плоских і губчастих кісток, епіфізів довгих (трубчастих) кісток; складається з сітки ретикулярних волокон і клітин, у петлях якої пере­бувають молоді та зрілі клітини крові. У новонароджених червоний кістковий мозок є в усіх кістках, у дорослої людини його маса значно зменшується. Жовтий кістковий мозок заповнює кістковомозкові порожнини діафізів трубчастих кісток, складається з пере­родженої ретикулярної строми з жировою тканиною. Кровотворні елементи в ньому від­сутні.

Зовні кістка вкрита окістям — тонкою сполучно­тканин­ною пластинкою, що складається з двох шарів та має багато судин і нервів. Зовнішній шар окістя — волокнистий, внутрішній — ростковий, камбіальний (остеоген­ний). За рахунок внутрішнього шару окістя утворюються молоді кісткові клітини (остеобласти), що від­кладаються на поверх­ні кістки, і, таким чином, кістка росте в товщину. Над поверх­нею кістки ви­ступають від­ростки — апофізи. За топо­графією роз­різняють кістки голови (або череп), тулуба, верх­ньої і нижньої кінцівок.

За будовою кістки класифікують на:

• трубчасті кістки — мають тіло — діафіз і кінці — епіфіз (у кістці, яка росте, між діафізом та епіфізом знаходиться «зона росту» — метафіз, за рахунок якого кістка росте у довжину; трубчасті кістки можуть бути довгими і короткими; перші виконують локомоторну функцію, другі — опорну); 
• губчасті кістки — короткі, мають форму неправильного куба; 
• плоскі кістки — широкі, беруть участь в утворен­ні порожнини тіла, виконують захисну функцію; 
• змішані кістки — складні, мають елементи плоских і губчастих кісток; повітроносні кістки — мають порожнину, заповнену повітрям.

Крім того, за роз­витком кістки поділяють на первин­ні і вторин­ні.

Кістки роз­виваються з мезенхіми. На­прикінці 1-го місяця внутрішньо­утробного роз­витку утворюються скупче­н­ня мезенхіми, з яких формуються пере­тинкові моделі майбутніх кісток. Це пере­тинкова стадія роз­витку кісток. З 2-го місяця клітини мезенхіми починають виробляти хондрин, і на­стає хрящова стадія. З 6–7-го тижня починається кісткова стадія роз­витку кісток. Але кістки склепі­н­ня черепа, кістки лиця, медіальна пластинка крилоподібного від­ростка, середня частина ключиці у своєму роз­витку не мають хрящової стадії і називаються первин­ними кістками. Під час роз­витку кістки прямим (пере­тинковим, ендесмальним) скостені­н­ням у молодій сполучній тканині (пере­важно в центрі майбутньої кістки) зʼявляється одна або декілька точок скостені­н­ня. Точка скостені­н­ня складається з остеобластів (молодих кісткових клітин), роз­міщених у ви­гляді балок. Остан­ні роз­ростаються, утворюючи кісткову сітку, в петлях якої роз­міщені клітини кісткового мозку та кровоносні судини. Остеобласти продукують між­клітин­ну речовину, в якій від­кладаються солі кальцію. По­ступово остеобласти пере­творюються в остеоцити (зрілі кісткові клітини), формуються внутрішні і зовнішні пластинки компактної кісткової речовини, губчаста речовина, поверх­неві шари сполучної тканини пере­творюються в окістя.

Кістки тулуба, кінцівок, основи черепа роз­виваються на місці хряща і називаються вторин­ними кістками. Під час роз­витку кістки непрямим скостені­н­ням її утворе­н­ня може від­буватися з периферії хряща — перихондральне скостені­н­ня, або з середини хряща — енхондральне скостені­н­ня. Скостені­н­ня довгих трубчастих кісток у ділянці діафіза здійснюється пери- та енхондральним шляхом. Перша точка скостені­н­ня зʼявляється в центрі хрящової моделі кістки на 8-му тижні ембріогенезу. Епіфізи трубчастих кісток мають енхондральний шлях скостені­н­ня. На остан­ньому місяці внутрішньо­утробного роз­витку або після народже­н­ня в епіфізах зʼявляються точки скостені­н­ня. Хрящ по­ступово руйнується зсередини, а на його місці утворюється кісткова тканина. Між діафізом та епіфізом залишається тонкий хрящовий прошарок — епіфізарний хрящ, або метафіз. Це росткова зона, за рахунок якої кістка росте в довжину, поки не досягає своїх остаточних роз­мірів (18–25 р.). Скостені­н­ня губчастих кісток здійснюється енхондральним шляхом.

У кістці протягом життя по­стійно від­буваються два процеси: руйнува­н­ня старої кісткової тканини та утворе­н­ня нових кісткових клітин і між­клітин­ної речовини. Кістку руйнують особливі великі багато­ядерні клітини — остеокласти.

Роз­виток кісток тулуба

Кістки тулуба роз­виваються із склеротомів і проходять всі три стадії роз­витку. Пере­тинкова стадія характеризується утворе­н­ням скупчень мезенхіми в центрах майбутніх тіл хребців і роз­по­всюдже­н­ням мезенхіми в дорсальному і вентральному напрямах для утворе­н­ня зачатків дуг хребців та ребер. На 4-му тижні від­бувається заміна мезенхімної тканини хрящовою шляхом утворе­н­ня хрящових центрів у тілах і дугах хребців, у ребрах. З 8-го тижня починається окостені­н­ня кісток тулуба. Перша точка скостені­н­ня зʼявляється в тілі ребра.

Роз­виток кісток кінцівок

Кістки кінцівок роз­виваються із склеротомів і проходять всі три стадії роз­витку. На 4-му тижні зʼявляються вирости мезенхіми — зачатки майбутніх кісток кінцівок. Особливістю є те, що спочатку формуються зачатки кісток пере­дпліч­чя і гомілки, а потім — плеча і стегна. Повний синостоз лопатки формується у 18–24 р.; у 4–6 р. ядра скостені­н­ня головки плечової кістки зливаються в єдину головку плечової кістки; у 3 р. ядра скостені­н­ня спо­стерігаються в головча­стій, гачкуватій кістках і кістці-трапеції, а в інших кістках — немає; у пів­місяцевій кістці точка скостені­н­ня зʼявляється в 4 р., а в човноподібній кістці — після 5-ти р. У клубовій кістці центр скостені­н­ня зʼявляється на 6-му місяці внутрішньо­утробного роз­витку, проте 3 кістки (клубова, лобкова та сіднична) зростаються в одну тазову (кульшову) кістку в 13–16 р.

Роз­виток кісток голови (черепа)

Лицевий череп роз­вивається із зябрових дуг. Із І зябрової дуги формуються по два верх­ньощелепні та нижньощелепні від­ростки, а також лобовий від­росток. Із верх­ньощелепних від­ростків роз­виваються верх­ні щелепи, виличні кістки, під­небін­ні кістки, медіальні пластинки крилоподібних від­ростків; із нижньощелепних від­ростків — нижня щелепа; з лобового від­ростка — леміш, перпендикулярна пластинка решітчастої кістки, решітчастий лабіринт, носові та слізні кістки. Основа черепа проходить всі три стадії роз­витку; склепі­н­ня мозкового черепа не має хрящової стадії роз­витку (пере­тинковий череп замінюється кістковим). Однак новонароджена дитина має ще сполучно­тканин­ні ділянки склепі­н­ня черепа — тімʼячка: пере­днє (лобове) тімʼячко — найбільше, має ромбоподібну форму, локалізується між двома частинами лобової кістки і тімʼяними кістками, заро­стає на 2-му р. життя; заднє (потиличне) тімʼячко — трикутної форми, роз­ташоване між тімʼяними кістками і потиличною кісткою, заро­стає на 2-му місяці життя; клиноподібне тімʼячко — парне, знаходиться в місці зʼ­єд­на­н­ня великого крила клиноподібної кістки з лобовою, тімʼяною та скроневою кістками, заро­стає на 2–3-му місяці життя; со­скоподібне тімʼячко — парне, роз­міщене між скроневою, тімʼяною і потиличною кістками; заро­стає на 2–3-му місяці життя.

Скелет

Сукупність усіх кісток формує скелет. Він складається з кісток тулуба (58–59 кісток), голови (29 кісток), верх­ньої (64 кістки) та нижніх (62 кістки) кінцівок. Його функції: опорна (до кісток прикріплюються мʼязи, фасції), захисна (формує стінки порожнин, в яких лежать органи), рухова (мʼязи виконують рухи кісток у су­глобах, забезпечуючи пере­міще­н­ня тіла), біо­логічна (бере участь в обміні речовин), кровотворна (кістки містять кістковий мозок).

Захворюва­н­ня кісток

В Україні, як і в інших країнах світу, з кожним роком зро­стає кількість пацієнтів із захворюва­н­нями кісток як травматичного, так і нетравматичного ґенезу. Найчастіше трапляються пере­ломи та пухлини кісток. Багато патологій повʼязані з віковими змінами організму й поруше­н­ням обміну речовин (зокрема остеопороз, остеомаляція, хвороба Педжета). Важливе місце посідають інфекційні ураже­н­ня, серед яких остеомієліт, що може виникати після від­критих пере­ломів, як ускладне­н­ня інфекційних процесів або септичного стану. Сучасні дослідже­н­ня акцентують увагу на ролі імун­ної системи у роз­витку патології кісток (остеоімунологія), впливі генетичних та епігенетичних чин­ників. Найбільш поширеним метаболічним захворюва­н­ням кісткової системи у світі залишається остеопороз, що вважається однією з головних причин інвалідизації у людей літнього віку. В клінічній практиці дедалі ширше за­стосовують нові методи лікува­н­ня та профілактики: біо­симіляри моноклональних антитіл, вітамін D та його аналоги. Пер­спективним напрямом є викори­ста­н­ня клітин­них і тканин­них технологій, регенеративної медицини, а також 3D-друку біо­імплантів, що дає можливість від­новлювати кісткові дефекти й покращувати якість життя пацієнтів.