§ 11. Кістка. З’єднання кісток

Пирогов Микола Іванович (1810-1881) – видатний вітчизняний лікар і науковець, педагог і суспільний діяч, один із засновників хірургічної анатомії і військово-польової хірургії. У нього є такий вираз: «Зовнішній вигляд кістки є здійсненною ідеєю її призначення». Спробуйте пояснити, як позначається призначення кістки на її будові.

ЗМІСТ

Як функції кістки позначаються на її будові?

КІСТКА – орган, будова й властивості якого призначені для здійснення основних функцій скелетної системи. Кістки є живими утворами з такими ознаками живого як обмін речовин, живлення, ріст, подразливість, регенерація та ін. І лише завдяки цьому скелет людини в процесі життя розвивається й змінюється відповідно до змін середовища.

Кістки здатні до обміну речовин і тому вся їхня товща пронизана системою канальців, що відкриваються на поверхні кістки у вигляді отворів. Через них до кістки підходять і відходять кровоносні судини й нерви, які забезпечують живлення, видалення продуктів обміну, сприйняття впливів тощо.

Кістки можуть постійно впродовж всього життя оновлюватися. Їхня регенерація здійснюється шляхом знищення старих клітин і утворення нових.

Кістки здатні до росту в довжину та товщину. Ріст у довжину забезпечується хрящовою тканиною пластинки росту, у товщину – поділом клітин окістя. Ріст кісток завершується в 20-24 роки, регулюється гормоном росту і залежить від обміну Кальцію й Фосфору та вітаміну D.

Як не дивно, але й кісткам властива здатність пристосовуватися до впливів середовища. Якщо під час рухів на м’язи, що прикріплені до кісток, впливає навантаження, то збільшується горбкуватість кістки у цій ділянці, внутрішнє розташування кісткових пластинок.

Будову кістки розглянемо на прикладі довгої трубчастої кістки, структура якої забезпечує її міцність та легкість (іл. 22, 23). Кістка має видовжену середню частину – тіло кістки і потовщені кінці – головки. Головки кістки утворені губчастою речовиною з пластинками, між якими розташований червоний кістковий мозок, що виконує кровотворну функцію. Між головкою і тілом кістки є пластинка росту з хрящовою тканиною. Стінки кістки побудовані з компактної речовини, основною одиницею якої є остеони. Усередині є кісткова порожнина, яка в дорослих заповнена жовтим кістковим мозком. Утворений цей мозок переважно жировою тканиною, у ньому проходять кровоносні судини, і він здійснює допоміжну роль у кровотворенні. Поверхня тіла кістки вкрита окістям, внутрішній шар якого й здійснює ріст кістки у товщину.

Іл. 22. Внутрішня будова кістки: 1 – окістя; 2 – компактна речовина з остеонами; 3 – губчаста речовина; 4 – артерії; 5 – вени; 6 – жовтий кістковий мозок

Іл. 23. Частини довгої кістки: 1 – головка кістки; 2 – пластинка росту; 3 – тіло кістки

Отже, кістка є живою системою із будовою та властивостями, що забезпечують виконання таких функцій, як опора, захист, рухи, кровотворення, депонування речовин.

Чим і чому кістки людини відрізняються між собою?

Кістки скелета людини різняться між собою за формою, розмірами, будовою, хімічним складом тощо. Навіть одні й ті самі кістки в скелетах різних людей можуть різнитися (наприклад, тазові кістки чоловіка й жінки різного розміру). Змінюються кістки і з віком людини. У молодому віці кістки містять значно більше осеїну. У людей похилого віку в кістках уже більше неорганічних речовин.

Розрізняють кістки парні (наприклад, ключиці) й непарні (наприклад, під’язикова кістка). Але найчастіше кістки класифікують на трубчасті, губчасті, плоскі, змішані та повітроносні (іл. 24).

Іл. 24. Типи кісток людини: 1 – повітроносна (решітчаста кістка черепа); 2 – трубчаста (плечова кістка); 3 – плоска (лопатка); 4 – змішані (хребець); 5 – губчасті (кістки зап’ястка)

Трубчасті кістки беруть участь у переміщенні тіла людини. Тому в них видовжене тіло, міцні головки, наявна порожнина, заповнена жовтим кістковим мозком. Довгими трубчастими є плечова, стегнова, а короткими трубчастими – фаланги пальців, кістки зап’ястка.

Губчасті кістки побудовані переважно з губчастої речовини й тонкого шару компактної речовини. Серед них розрізняють довгі губчасті (наприклад, ребра, грудина) і короткі губчасті (наприклад, кістки зап’ястка). До губчастих кісток відносять і сесамоподібні кістки, що нагадують за формою зерна кунжуту (наприклад, надколінок, горохоподібна кістка). Вони розташовані навколо суглобів і сприяють їхнім рухам.

Плоскі кістки побудовані із губчастої речовини з червоним кістковим мозком, яка зверху й знизу вкрита тонкими пластинками компактної (наприклад, лопатка, тім’яна, скроневі, тазові). Така будова сприяє виконанню захисної функції.

Змішані кістки можуть виконувати різні функції, тому складаються із декількох частин, що мають різну будову, форму і походження (наприклад, хребці, нижня щелепа).

Повітроносні кістки мають повітряні порожнини, що вистелені слизовою оболонкою і упродовж життя збільшуються (наприклад, лобова, решітчаста, верхньощелепні). Ці кістки виконують захисну функцію і пристосовані для вентиляції повітря.

Отже, кістки скелета людини різняться формою, розмірами, структурою, що пов’язано з виконанням певних функцій.

Яка основна причина різного з’єднання кісток в скелеті людини?

З’єднання кісток – анатомічні структури, що об’єднують кістки скелета в єдине ціле. Виділяють три основні типи з’єднань кісток: нерухомі (неперервні), напіврухомі та рухомі (перервні).

Нерухомі з’єднання кісток (шви, зростання і вклинення) здійснюється кістковою тканиною і забезпечують здатність витримувати великі навантаження. Так, швами з’єднуються тільки кістки черепа, прикладом вклинення є сполучення між коренями зубів і зубними лунками щелеп.

Напіврухомі з’єднання утворені хрящовою тканиною для здійснення обмежених зміщень. Прикладами є з’єднання між хребцями, між ребрами та грудиною, між лобковими кістками тазового поясу та ін.

Рухомі з’єднання, або суглоби – це сполучення кісток за допомогою щільної волокнистої тканини із формуванням між кістками простору. Прикладом суглобів є плечовий, кульшовий, колінний та ін. Суглоби складаються з трьох елементів: суглобова сумка (1), суглобові поверхні кісток (2) й суглобова порожнина з рідиною для зменшення тертя (3) (іл. 25).

Іл. 25. Будова суглоба

Суглоби поділяють на: прості (з двох кісток, наприклад, кульшовий), складні (утворені декількома кістками; наприклад, колінний), одноосьові (здійснюють рухи в одному напрямку, наприклад, ліктьовий), двоосьові (рухи у двох напрямках; наприклад, колінний) та багатоосьові (рухи у трьох площинах; наприклад, плечовий).

Отже, в скелеті людини розрізняють три основних види з’єднань кісток (нерухоме, напіврухоме та рухоме), характер яких залежить від функціонального призначення.

ДІЯЛЬНІСТЬ

САМОСТІЙНА РОБОТА З ІЛЮСТРАЦІЯМИ

Характеристика окремих кісток

Розпізнайте на ілюстраціях частини скелета людини та охарактеризуйте кістки, що беруть участь в їх утворенні. Заповніть у робочому зошиті таблицю.

Таблиця 15. ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРЕМИХ КІСТОК ЛЮДИНИ

Назва кістки

Класифікація

Тип з’єднання

Значення

БІОЛОГІЯ + ХІМІЯ Хімічний склад кістки

Кістки утворені органічними (осеїн) й неорганічними (вода, кальцію фосфат, кальцію карбонат) речовинами, які визначають їх твердість, міцність, гнучкість та пружність. Значення речовин можна виявити за допомогою простих дослідів.

Дослід 1. Кістка, яку прожарюють на вогні, втрачає пружність й гнучкість та стає крихкою.

Дослід 2. Кістка після перебування упродовж доби в 10 % розчині хлоридної кислоти стає гнучкою й пружною. Таку декальциновану кістку спокійно зав’язують у простий вузол.

Зробіть висновок щодо значення органічних й неорганічних речовин у визначенні властивостей кістки

БІОЛОГІЯ + НАУКА Штучна кісткова тканина

В науці відбувається пошук «розумних матеріалів», що під дією зовнішніх чинників можуть набувати необхідної форми, змінювати свої властивості й при цьому не руйнуватися. Уже створено штучну кісткову тканину, що буде використовуватися в хірургії, косметології, стоматології. Так, під час встановлення зубних імплантів таку тканину застосовують уже майже у 100 % випадків. На основі цього матеріалу клітини кістки проростають й утворюють навколо протезу міцну й стійку основу. Цікаво, чи відрізняється хімічний склад штучної кісткової тканини від хімічного складу кістки?

РЕЗУЛЬТАТ

1-6 балів. 1. Що таке кістка? 2. Назвіть декілька ознак кістки, як живої системи. 3. Наведіть приклади кісток людини. 4. Назвіть основні групи кісток в скелеті людини. 5. Що таке з’єднання кісток? 6. Які є типи з’єднань кісток в скелеті людини? 7-9 балів. 7. Як функції кістки позначаються на її будові? 8. Чим і чому кістки людини різняться між собою? 9. Що є основною причиною різного з’єднання кісток в скелеті людини? 10-12 балів. 10. Доведіть твердження науковців про те, що «кістки людини влаштовані таким чином, що при найменшій легкості вони має найбільшу міцність».

1. Будова і склад кісток

В утворенні кісток основна роль належить сполучній кістковій тканині.

Кісткова тканина включає:

Міжклітинна речовина є дуже щільною, що надає кістковій тканині механічну міцність.
Остеоцити оточені найдрібнішими «канальцами» з міжклітинної рідиною, через яку відбувається живлення і дихання кісткових клітин. У кісткових каналах проходять нерви і кровоносні судини.

Твердість кісткам надає наявність у їх складі неорганічних речовин: мінеральних солей Фосфору, Кальцію, Магнію.

Гнучкість і пружність кісткам надають органічні речовини.
Міцність кістки забезпечується поєднанням твердості і пружності.
Більшою гнучкістю володіють кістки організму, що росте; більшою міцністю — кістки дорослої (але не старої) людини.

Склад кістки і властивості речовин, що входять до її складу, можна експериментально довести.
Спалюванням: при тривалому прожарюванні кістки органічні сполуки згоряють. Кістка стає крихкою, розсипається при дотику на безліч дрібних частинок. Залишки складаються з неорганічних сполук. Отже, при відсутності органічних речовин кістка втрачає гнучкість і пружність.
Зануренням у розчин хлоридної кислоти на декілька днів: неорганічні солі розчиняються у хлоридній кислоті і вимиваються з кістки. Кістка стає гнучкою, її можна зав’язати в вузол. Отже, при відсутності неорганічних солей кістка втрачає твердість.

Кожна кістка — складний орган.

За формою кістки поділяють на:

Розглянемо будову трубчастих кісток на прикладі стегнової кістки.
У зовнішній будові довгої трубчастої кістки можна виділити тіло кістки (діафіз) та дві кінцеві суглобові головки (епіфізи).

Епіфізи трубчастої кістки покриті хрящем .

Між тілом і головками міститься епіфізарний хрящ , що забезпечує ріст кістки у довжину.

Усередині кістки міститься порожнина (канал) з жовтим кістковим мозком (жировою тканиною), що і дало назву таким кістках — трубчасті.

Епіфізи стегнової кістки складаються з губчастої речовини.

Тіло кістки (діафіз) усередині утворено губчастою речовиною, зовні — товстим шаром компактної речовини і покрито оболонкою — окістям.

В окісті розташовані кровоносні судини і нервові закінчення, завдяки чому забезпечується ріст кістки у товщину, живлення, зростання кісток після переломів.