Informacija

Arhitektura lamela u trabekulama u spužvastoj kosti

Arhitektura lamela u trabekulama u spužvastoj kosti



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Lako je pronaći arhitekturu lamela u osteonima u kompaktnoj kosti, to su slojevi kolagenih vlakana i svaki sloj se izmjenjuje pod kutom u kojem su vlakna orijentirana. Jesu li lamele u trabekulama slične, a glavna razlika je u tome što ne postoji središnja krvna žila koja bi opskrbila koštane stanice hranjivim tvarima, jer se to radi preko srži?


Spužvasta kost

Spužvasta kost, također poznata kao spužvasta kost ili trabekularna kost, vrlo je porozna vrsta kosti koja se nalazi u životinja. Vrlo je vaskulariziran i sadrži crvenu koštanu srž. Spužvasta kost se obično nalazi na krajevima dugih kostiju (epifize), a okružuje je tvrđa zbijena kost. Također se nalazi unutar kralježaka, u rebrima, u lubanji i u kostima zglobova. Spužvasta kost je mekša i slabija od kompaktne kosti, ali je i fleksibilnija. Karakterizira ga mrežasta matrična mreža nazvana trabekule (lat mala greda) što mu daje spužvasti izgled. Slika ispod ilustrira spužvastu kost.


Tipovi stanica u kostima

Kost se sastoji od četiri vrste stanica: osteoblasta, osteoklasta, osteocita i osteoprogenitornih stanica. Osteoblasti su koštane stanice koje su odgovorne za stvaranje kostiju. Osteoblasti sintetiziraju i luče organski dio i anorganski dio ekstracelularnog matriksa koštanog tkiva, te kolagena vlakna. Osteoblasti postaju zarobljeni u tim izlučevinama i diferenciraju se u manje aktivne osteocite. Osteoklasti su velike koštane stanice s do 50 jezgri. Oni uklanjaju strukturu kostiju oslobađanjem lizosomskih enzima i kiselina koje otapaju koštani matriks. Ti minerali, koji se oslobađaju iz kostiju u krv, pomažu u regulaciji koncentracije kalcija u tjelesnim tekućinama. Kost se također može resorbirati za remodeliranje, ako su se primijenjena naprezanja promijenila. Osteociti su zrele koštane stanice i glavne su stanice koštanog vezivnog tkiva te se stanice ne mogu podijeliti. Osteociti održavaju normalnu strukturu kosti reciklirajući mineralne soli u koštanom matriksu. Osteoprogenitorne stanice su skvamozne matične stanice koje se dijele kako bi proizvele stanice kćeri koje se diferenciraju u osteoblaste. Osteoprogenitorne stanice važne su u sanaciji prijeloma.

Ukratko: Struktura kostiju

Kompaktno koštano tkivo sastavljeno je od osteona i čini vanjski sloj svih kostiju. Spužvasto koštano tkivo sastavljeno je od trabekula i čini unutarnji dio svih kostiju. Četiri vrste stanica čine koštano tkivo: osteociti, osteoklasti, osteoprogenitorne stanice i osteoblasti.


201 Kost

Do kraja ovog odjeljka moći ćete učiniti sljedeće:

  • Razvrstajte različite vrste kostiju u kostur
  • Objasnite ulogu različitih tipova stanica u kosti
  • Objasni kako nastaje kost tijekom razvoja

Kost ili koštano tkivo je vezivno tkivo koje čini endoskelet. Sadrži specijalizirane stanice i matricu mineralnih soli i kolagenih vlakana.

Mineralne soli prvenstveno uključuju hidroksiapatit, mineral nastao iz kalcijevog fosfata. Kalcifikacija je proces taloženja mineralnih soli na matrici kolagenih vlakana koja kristalizira i stvrdnjava tkivo. Proces kalcifikacije događa se samo u prisutnosti kolagenih vlakana.

Kosti ljudskog kostura klasificirane su prema svom obliku: duge kosti, kratke kosti, ravne kosti, šavne kosti, sesamoidne kosti i nepravilne kosti ((Slika)).


Duge kosti su duže nego što su široke i imaju osovinu i dva kraja. Dijafiza, ili središnja osovina, sadrži koštanu srž u šupljini srži. Zaobljeni krajevi, epifize, prekriveni su zglobnom hrskavicom i ispunjeni su crvenom koštanom srži koja proizvodi krvna zrnca ((Slika)). Većina kostiju udova su duge kosti - na primjer, femur, tibija, ulna i radijus. Iznimke su patela i kosti zapešća i gležnja.


Kratke kosti ili kockaste kosti su kosti iste širine i duljine, što im daje oblik kocke. Na primjer, kosti zapešća (carpals) i gležnja (tarsals) su kratke kosti ((Slika)).

Ravne kosti su tanke i relativno široke kosti koje se nalaze tamo gdje je potrebna opsežna zaštita organa ili gdje su potrebne široke površine vezivanja mišića. Primjeri ravnih kostiju su prsna kost (grudna kost), rebra, lopatice (lopatice) i krov lubanje ((slika)).

Nepravilne kosti su kosti složenih oblika. Ove kosti mogu imati kratke, ravne, urezane ili izbočene površine. Primjeri nepravilnih kostiju su kralješci, kosti kuka i nekoliko kostiju lubanje.

Sesamoidne kosti su male, ravne kosti i oblikovane su slično sjemenkama sezama. Patele su sesamoidne kosti ((Slika)). Sesamoidne kosti razvijaju se unutar tetiva i mogu se naći u blizini zglobova na koljenima, rukama i stopalima.


Šivne kosti su male, ravne kosti nepravilnog oblika. Mogu se naći između ravnih kostiju lubanje. Razlikuju se po broju, obliku, veličini i položaju.

Koštano tkivo

Kosti se smatraju organima jer sadrže različite vrste tkiva, kao što su krv, vezivno tkivo, živci i koštano tkivo. Osteociti, žive stanice koštanog tkiva, čine mineralni matriks kostiju. Postoje dvije vrste koštanog tkiva: kompaktno i spužvasto.

Kompaktno koštano tkivo

Kompaktna kost (ili kortikalna kost) tvori tvrdi vanjski sloj svih kostiju i okružuje medularnu šupljinu, odnosno koštanu srž. Pruža zaštitu i snagu kostima. Kompaktno koštano tkivo sastoji se od jedinica koje se nazivaju osteoni ili Haversov sustav. Osteoni su cilindrične strukture koje sadrže mineralni matriks i žive osteocite povezane kanalićima, koji transportiraju krv. Poravnani su paralelno s dugom osi kosti. Svaki osteon sastoji se od lamela, koje su slojevi kompaktnog matriksa koji okružuju središnji kanal nazvan Haversov kanal. Haversov kanal (osteonski kanal) sadrži krvne žile kostiju i živčana vlakna ((Slika)). Osteoni u kompaktnom koštanom tkivu su poredani u istom smjeru duž linija naprezanja i pomažu kosti da se odupre savijanju ili lomu. Stoga je kompaktno koštano tkivo istaknuto u područjima kosti na kojima se naprezanje primjenjuje u samo nekoliko smjerova.


Koja je od sljedećih tvrdnji o koštanom tkivu netočna?

  1. Kompaktno koštano tkivo je napravljeno od cilindričnih osteona koji su poravnati tako da putuju dužinom kosti.
  2. Haversovi kanali sadrže samo krvne žile.
  3. Haversovi kanali sadrže krvne žile i živčana vlakna.
  4. Spužvasto tkivo nalazi se na unutarnjoj strani kosti, a kompaktno koštano tkivo nalazi se na vanjskoj strani.

Spužvasto koštano tkivo

Dok kompaktno koštano tkivo čini vanjski sloj svih kostiju, spužvasta kost ili spužvasta kost čini unutarnji sloj svih kostiju. Spužvasto koštano tkivo ne sadrži osteone koji čine kompaktno koštano tkivo. Umjesto toga, sastoji se od trabekula, koje su lamele koje su raspoređene kao šipke ili ploče. Između trabukula nalazi se crvena koštana srž. Krvne žile unutar ovog tkiva dostavljaju hranjive tvari osteocitima i uklanjaju otpad. Crvena koštana srž bedrene kosti i unutrašnjost drugih velikih kostiju, kao što je ileum, tvore krvne stanice.

Spužvasta kost smanjuje gustoću kostiju i omogućuje da se krajevi dugih kostiju stisnu kao rezultat naprezanja na kost. Spužvasta kost je istaknuta u područjima kostiju koja nisu jako opterećena ili gdje naprezanje dolazi iz više smjerova. Epifize kostiju, kao što je vrat bedrene kosti, podložne su stresu iz mnogih smjerova. Zamislite da postavite tešku uokvirenu sliku na pod. Možete držati jednu stranu slike čačkalicom ako je čačkalica okomita na pod i sliku. Sada izbušite rupu i zabodite čačkalicu u zid da objesite sliku. U ovom slučaju, funkcija čačkalice je prenijeti pritisak slike prema dolje na zid. Sila na slici je ravno dolje do poda, ali sila na čačkalicu je i žica slike koja se povlači prema dolje i dno rupe u zidu gura prema gore. Čačkalica će se odlomiti točno na zidu.

Vrat bedrene kosti je horizontalan poput čačkalice u zidu. Težina tijela ga gura prema dolje blizu zgloba, ali ga vertikalna dijafiza bedrene kosti gura prema gore na drugom kraju. Vrat bedrene kosti mora biti dovoljno jak da prenese silu tjelesne težine prema dolje vodoravno na okomitu osovinu bedrene kosti ((Slika)).


Pregledajte mikrosnimke mišićno-koštanog tkiva dok pregledavate anatomiju.

Tipovi stanica u kostima

Kost se sastoji od četiri vrste stanica: osteoblasta, osteoklasta, osteocita i osteoprogenitornih stanica. Osteoblasti su koštane stanice koje su odgovorne za stvaranje kostiju. Osteoblasti sintetiziraju i luče organski dio i anorganski dio ekstracelularnog matriksa koštanog tkiva, te kolagena vlakna. Osteoblasti postaju zarobljeni u tim izlučevinama i diferenciraju se u manje aktivne osteocite. Osteoklasti su velike koštane stanice s do 50 jezgri. Oni uklanjaju strukturu kostiju oslobađanjem lizosomskih enzima i kiselina koje otapaju koštani matriks. Ti minerali, koji se oslobađaju iz kostiju u krv, pomažu u regulaciji koncentracije kalcija u tjelesnim tekućinama. Kost se također može resorbirati za remodeliranje, ako su se primijenjena naprezanja promijenila. Osteociti su zrele koštane stanice i glavne su stanice koštanog vezivnog tkiva te se stanice ne mogu podijeliti. Osteociti održavaju normalnu strukturu kosti reciklirajući mineralne soli u koštanom matriksu. Osteoprogenitorne stanice su skvamozne matične stanice koje se dijele kako bi proizvele stanice kćeri koje se diferenciraju u osteoblaste. Osteoprogenitorne stanice važne su u sanaciji prijeloma.

Razvoj kostiju

Osifikacija ili osteogeneza je proces stvaranja kosti od strane osteoblasta. Okoštavanje se razlikuje od procesa kalcifikacije, dok se kalcifikacija događa tijekom okoštavanja kostiju, može se pojaviti iu drugim tkivima. Okoštavanje počinje otprilike šest tjedana nakon oplodnje u embriju. Prije tog vremena, embrionalni kostur se u potpunosti sastoji od fibroznih membrana i hijalinske hrskavice. Razvoj kosti iz fibroznih membrana naziva se intramembranozno okoštavanje. Razvoj hijalinske hrskavice naziva se endohondralno okoštavanje. Rast kosti nastavlja se otprilike do 25. godine. Kosti mogu rasti u debljini tijekom života, ali nakon 25. godine, okoštavanje funkcionira prvenstveno u remodeliranju i popravku kosti.

Intramembranska osifikacija

Intramembranska osifikacija je proces razvoja kostiju iz fibroznih membrana. Sudjeluje u formiranju ravnih kostiju lubanje, mandibule i ključne kosti. Okoštavanje počinje kada mezenhimske stanice formiraju predložak buduće kosti. Zatim se diferenciraju u osteoblaste u centru okoštavanja. Osteoblasti luče ekstracelularni matriks i talože kalcij koji stvrdnjava matriks. Nemineralizirani dio kosti ili osteoid nastavlja se stvarati oko krvnih žila, tvoreći spužvastu kost. Vezivno tkivo u matriksu diferencira se u crvenu koštanu srž fetusa. Spužvasta kost se remodelira u tanak sloj kompaktne kosti na površini spužvaste kosti.

Endohondralna osifikacija

Endohondralna osifikacija je proces razvoja kosti iz hijalinske hrskavice. Sve kosti tijela, osim ravnih kostiju lubanje, mandibule i ključne kosti, nastaju endohondralnom osifikacijom.

U dugim kostima, hondrociti čine šablonu dijafize hijalinske hrskavice. Odgovarajući na složene razvojne signale, matriks počinje kalcificirati. Ova kalcifikacija sprječava difuziju hranjivih tvari u matriks, što rezultira odumiranjem kondrocita i otvaranjem šupljina u hrskavici dijafize. Krvne žile prodiru u šupljine, a osteoblasti i osteoklasti modificiraju kalcificirani matriks hrskavice u spužvastu kost. Osteoklasti zatim razgrađuju dio spužvaste kosti kako bi stvorili srž ili medularnu šupljinu u središtu dijafize. Gusto, nepravilno vezivno tkivo čini ovojnicu (periosteum) oko kostiju. Periosteum pomaže u pričvršćivanju kosti na okolna tkiva, tetive i ligamente. Kost nastavlja rasti i izdužiti se kako se stanice hrskavice u epifizama dijele.

U posljednjoj fazi prenatalnog razvoja kostiju centri epifiza počinju kalcificirati. Sekundarni centri okoštavanja formiraju se u epifizama jer krvne žile i osteoblasti ulaze u ta područja i pretvaraju hijalinsku hrskavicu u spužvastu kost. Sve do adolescencije hijalinska hrskavica opstaje na epifiznoj ploči (ploča rasta), koja je područje između dijafize i epifize odgovorno za uzdužni rast dugih kostiju ((Slika)).


Rast kostiju

Duge kosti nastavljaju se produljivati, potencijalno do adolescencije, dodavanjem koštanog tkiva na epifiznoj ploči. Također se povećavaju u širinu kroz apozicijski rast.

Produljenje dugih kostiju

Kondrociti na epifiznoj strani epifizne ploče dijele se jedna stanica ostaje nediferencirana u blizini epifize, a jedna stanica se kreće prema dijafizi. Stanice, koje su potisnute iz epifize, sazrijevaju i uništavaju se kalcizacijom. Ovaj proces zamjenjuje hrskavicu s kosti na dijafiznoj strani ploče, što rezultira produljenjem kosti.

Duge kosti prestaju rasti u dobi od 18 godina kod žena i 21 godine kod muškaraca u procesu koji se naziva zatvaranje epifizne ploče. Tijekom tog procesa, stanice hrskavice prestaju se dijeliti i sva hrskavica se zamjenjuje kostima. Epifizna ploča blijedi, ostavljajući strukturu koja se naziva epifizna linija ili epifizni ostatak, a epifiza i dijafiza se spajaju.

Zadebljanje dugih kostiju

Apozicijski rast je povećanje promjera kostiju dodavanjem koštanog tkiva na površini kostiju. Osteoblasti na površini kosti luče koštani matriks, a osteoklasti na unutarnjoj površini razgrađuju kost. Osteblasti se diferenciraju u osteocite. Ravnoteža između ova dva procesa omogućuje da se kost zgusne, a da ne postane preteška.

Pregradnja i popravak kostiju

Obnova kostiju se nastavlja nakon rođenja u odraslu dob. Remodeliranje kosti je zamjena starog koštanog tkiva novim koštanim tkivom. Uključuje procese taloženja kosti od strane osteoblasta i resorpcije kosti osteoklastima. Za normalan rast kostiju potrebni su vitamini D, C i A, plus minerali kao što su kalcij, fosfor i magnezij. Hormoni kao što su paratiroidni hormon, hormon rasta i kalcitonin također su potrebni za pravilan rast i održavanje kostiju.

Stope promjene kostiju prilično su visoke, a svaki tjedan se reciklira pet do sedam posto koštane mase. Razlike u stopi promjene postoje u različitim dijelovima kostura i u različitim dijelovima kosti. Na primjer, kost u glavi bedrene kosti može se potpuno zamijeniti svakih šest mjeseci, dok se kost duž osovine mijenja mnogo sporije.

Remodeliranje kosti omogućuje kostima da se prilagode naprezanju postajući deblje i čvršće kada su podvrgnute stresu. Kosti koje nisu podložne normalnom stresu, na primjer kada je ud u gipsu, počet će gubiti masu. Slomljena ili slomljena kost prolazi kroz četiri faze:

  1. Krvne žile u slomljenoj kosti pucaju i dolazi do krvarenja, što rezultira stvaranjem zgrušane krvi ili hematoma na mjestu loma. Presječene krvne žile na slomljenim krajevima kosti začepljene su procesom zgrušavanja, a koštane stanice koje su lišene hranjivih tvari počinju umirati.
  2. U roku od nekoliko dana nakon prijeloma kapilare rastu u hematom, a fagocitne stanice počinju uklanjati mrtve stanice. Iako fragmenti krvnog ugruška mogu ostati, fibroblasti i osteoblasti ulaze u to područje i počinju reformirati kost. Fibroblasti proizvode kolagena vlakna koja povezuju slomljene krajeve kostiju, a osteoblasti počinju stvarati spužvastu kost. Tkivo za popravak između slomljenih krajeva kosti naziva se fibrocartilaginous kalus, jer se sastoji od hijaline i fibrohrskavice ((Slika)). U ovom trenutku mogu se pojaviti i neke koštane spikule.
  3. Fibrohrskavični kalus se pretvara u koštani kalus spužvaste kosti. Potrebno je oko dva mjeseca da se krajevi slomljene kosti nakon prijeloma čvrsto spoje. To je slično endohondralnom formiranju kosti, jer hrskavica postaje okoštala osteoblasti, osteoklasti i prisutni su koštani matriks.
  4. Koštani kalus tada se remodelira od strane osteoklasta i osteoblasta, pri čemu se uklanja višak materijala na vanjskoj strani kosti i unutar medularne šupljine. Kompaktna kost se dodaje kako bi se stvorilo koštano tkivo koje je slično izvornoj, neprelomljenoj kosti. Ovo preoblikovanje može potrajati mnogo mjeseci, a kost može ostati neujednačena godinama.


Dekalcifikacija kostiju
Pitanje: Kakav učinak ima uklanjanje kalcija i kolagena na strukturu kostiju?

Pozadina: Provedite pretraživanje literature o ulozi kalcija i kolagena u održavanju strukture kostiju. Provedite pretraživanje literature o bolestima kod kojih je struktura kosti ugrožena.

Hipoteza: Razvijte hipotezu koja navodi predviđanja fleksibilnosti, snage i mase kostiju iz kojih su uklonjene komponente kalcija i kolagena. Razvijte hipotezu o pokušaju dodavanja kalcija natrag u dekalcificirane kosti.

Testirajte hipotezu: Testirajte predviđanje uklanjanjem kalcija iz pilećih kostiju stavljajući ih u staklenku octa na sedam dana. Testirajte hipotezu o dodavanju kalcija natrag u dekalcificiranu kost stavljanjem dekalcificiranih pilećih kostiju u staklenku s vodom s dodanim dodacima kalcija. Testirajte predviđanje denaturacijom kolagena iz kostiju pečenjem na 250°C tri sata.

Analizirajte podatke: Napravite tablicu koja prikazuje promjene fleksibilnosti, snage i mase kostiju u tri različita okruženja.

Prijavi rezultate: Pod kojim uvjetima je kost bila najfleksibilnija? Pod kojim uvjetima je kost bila najjača?

Izvući zaključak: Jesu li rezultati podržali ili opovrgli hipotezu? Kako rezultati uočeni u ovom eksperimentu odgovaraju bolestima koje uništavaju koštano tkivo?

Sažetak odjeljka

Koštano ili koštano tkivo je vezivno tkivo koje uključuje specijalizirane stanice, mineralne soli i kolagena vlakna. Ljudski kostur se može podijeliti na duge kosti, kratke kosti, ravne kosti i nepravilne kosti. Kompaktno koštano tkivo sastavljeno je od osteona i čini vanjski sloj svih kostiju. Spužvasto koštano tkivo sastavljeno je od trabekula i čini unutarnji dio svih kostiju. Četiri vrste stanica čine koštano tkivo: osteociti, osteoklasti, osteoprogenitorne stanice i osteoblasti. Okoštavanje je proces stvaranja kosti od strane osteoblasta. Intramembranska osifikacija je proces razvoja kostiju iz fibroznih membrana. Endohondralna osifikacija je proces razvoja kosti iz hijalinske hrskavice. Duge kosti se produljuju kako se hondrociti dijele i luče hijalinsku hrskavicu. Osteoblasti zamjenjuju hrskavicu kostima. Apozicijski rast je povećanje promjera kostiju dodavanjem koštanog tkiva na površini kostiju. Remodeliranje kosti uključuje procese taloženja kosti od strane osteoblasta i resorpcije kosti osteoklastima. Popravak kosti odvija se u četiri faze i može potrajati nekoliko mjeseci.


Spužvasta kost (Spužvasta kost) | Uvod , & Funkcija

Spužvasta kost je mnogo porozna vrsta kosti koja se nalazi u životinja. Spužvaste kosti se također nazivaju spužvaste kosti ili trabekularne kosti. Ova kost je visoko vaskularizirana i sastoji se od crvene koštane srži. Obično se spužvasta kost nalazi na kraju dugih kostiju, u okruženju tvrđe kompaktne kosti. Ova kost se također nalazi u rebrima, unutar kralježaka, u zglobnim kostima i u lubanji. Spužvaste kosti su slabije i mekše u odnosu na kompaktnu kost, ali je i mnogo fleksibilna. Označava se matričnom mrežom nalik na rešetku, poznatom kao trabekule koje joj daju spužvasti oblik.

Što je Bone: Kost je u osnovi jedan od najtvrđih dijelova kostura unutar kralježnjaka. Također možemo reći da je kostur skup brojnih krutih životinjskih tvari ili struktura poput baleen ili bjelokosti. To je jednostavno skup tvrdog ogromnog vapnenastog vezivnog tkiva od kojeg se uglavnom sastoji tijelo većine odraslih kralježnjaka.

Struktura kosti:

Struktura spužvaste kosti:

Spužvasta kost se sastoji od stanica, poznatih kao osteociti, koje leže u malim šupljinama zvanim Lacunae. Lakune i njihovi osteociti prisutni su u matriksu trabekula na kosti s koštanom srži. Krvne žile putuju od tvrđe kompaktne kosti prema spužvastoj kosti, opskrbljujući materijale potrebne za proizvodnju krvnih stanica. Osteociti smješteni blizu krvne žile, koji mogu preuzeti hranjive tvari i izbaciti otpadni materijal uz pomoć sićušnih međusobno povezanih kanala koji se nalaze na površini trabekula, poznatih kao Canaliculi. Spužvasta kost se također može pretvoriti u kompaktne kosti djelovanjem osteoblasta. Koštane stanice koje izlučuju materijal stvaraju kompaktni koštani matriks. To se postiže ovim procesom kojim se razvijaju duge kosti u ljudskom embriju.

Funkcije spužvaste kosti:

Funkcije spužvaste kosti su navedene u nastavku:

Čuvanje koštane srži:

Koštana srž je također poznata kao mijeloidno tkivo. Nastaje kada se krvna žila skupi oko trabekularnog matriksa i kondenzira. Kompaktna kost je gušća s malo otvorenih prostora, spužvasta kost je dobra za oblik i pohranjuje koštanu srž preko mreže trabekula nalik na rešetku. Kompaktna kost se sastoji prvenstveno od masnoće u svojoj medularnoj šupljini i pohranjuje žutu koštanu srž. Spužvasta kost ima crvenu koštanu srž koja se koristi u eritropoezi.

Mjesto eritropoeze:

Crvena krvna zrnca stvaraju se u crvenoj koštanoj srži brzinom od približno 2 milijuna u sekundi, unutar spužvaste kosti. Ova brža proizvodnja crvenih krvnih stanica moguća je zahvaljujući visoko vaskulariziranoj prirodi spužvaste kosti koja može prenijeti odgovarajuću količinu glukoze, aminokiselina, lipida i elemenata u tragovima, koja je neophodna za stvaranje crvenih krvnih stanica. kada su stare i oštećene crvene krvne stanice blizu umiranja, one se vraćaju u koštanu srž i ovdje ih fagocitiraju makrofagi. Ovaj proces leži u slezeni i jetri.

Smanjuje težinu kostura:

Mala gustoća i mala težina spužvaste kosti uravnotežuju težu i gušću kompaktnu kost kako bi se smanjila ukupna težina kostura. Ovaj čin olakšava kretanje mišića do udova.

Dodaje snagu i fleksibilnost kostima:

Trabekule spužvaste kosti se formiraju zajedno s linijama naprezanja, što kostima daje snagu i fleksibilnost u ovom području. Spužvasta kost također leži u zglobovima i djeluje kao amortizer kada skačemo, hodamo ili trčimo.

Skladištenje minerala:

Ljudski kostur ima skladište 99% kalcija i 85% fosfora. Sadržaj minerala u krvi mora se regulirati kako bi se osiguralo pravilno funkcioniranje mišića i živčanog sustava. To je brza metoda posredovana hormonima, koji oslobađaju minerale u krvotok kada je to potrebno.

Može vam se također svidjeti: Komponente krvi | Definicija | Funkcije

Evolucijske promjene u ljudskoj spužvastoj kosti:

Ljudski kostur se sastoji od oko 20% spužvaste kosti. Moderni kostur je jedinstven jer ima nisku trabekularnu gustoću u usporedbi s njegovom veličinom. Logično je da se kostur čimpanze gotovo sastoji od spužvaste kosti. Testiranjem se pokazalo da su rane ljudske kosti sadržavale veći postotak spužvaste kosti u usporedbi s modernim ljudskim kostima. Rezultati istraživanja pokazuju da je u suvremenih ljudi manja gustoća trabekularne kosti noviji događaj i uzrokovan sve većim sjedilačkim načinom života.


Laboratorijsko izvješće o naprednom biološkom uzorku

Sljedeće laboratorijsko izvješće dostavljeno je od studenta u našem razredu Apologia Online Academy.

Detaljniji pogled na spužvasto i kompaktno koštano tkivo

Autor Svieta
Napredni biološki eksperiment 4.2

I. Uvod:
Koštani sustav je jedan od jedanaest organskih sustava ljudskog tijela. Ljudskom tijelu pruža podršku, zaštitu, kretanje, skladištenje minerala i proizvodnju krvnih stanica. Kosti sastavljene od vezivnog tkiva čine sadržaj koštanog sustava. Budući da tkiva pripadaju mikroskopskom svijetu, znanstvenici moraju koristiti mikroskop kako bi ih proučavali. Svrha ovog eksperimenta je istražiti dvije vrste koštanog tkiva: spužvasto koštano tkivo i kompaktno koštano tkivo. Kada se promatra pod mikroskopom, spužvasto koštano tkivo će izgledati spužvasto, dok će se kompaktno koštano tkivo činiti gustim.

II. Materijali

  • Mikroskop (American Optical Corporation)
  • Pripremljeno staklo: koštana srž, crvena (Nature’s Workshop Plus!)
  • Pripremljeno stakalce: osušeno ljudsko koštano tkivo (Nature’s Workshop Plus!)

III. Postupak
1. Stakalce crvene koštane srži stavljeno je pod mikroskop.
2. Slajd je pregledan pod povećanjima od 40x, 100x i 400x, u skladu s tim.
3. Pod povećanjem od 400x, opažanja su zabilježena putem crteža.
4. Stakalce crvene koštane srži uklonjeno je s izbočine mikroskopa i zamijenjeno osušenim stakalcem ljudskog koštanog tkiva.
5. Ovaj slajd je gledan pod povećanjima od 40x, 100x i 400x, u skladu s tim.
6. Pod povećanjem od 400x, opažanja su zabilježena putem crteža.
7. Sve je posloženo.

IV. Rezultati:
Stakalca crvene koštane srži bila je presjek spužvaste kosti, tako da je tkivo nalikovalo na spužvasto tkivo mekog izgleda s udubinama po cijelom presjeku. Na ovom stakalcu uočene su sljedeće strukture: stanice koštane srži (crvene točkice), osteociti (ljubičaste mrlje), lakune (bijeli krugovi) i trabekule koje su matriks spužvaste kosti (ružičaste). Osušeno stakalce ljudskog koštanog tkiva sadržavalo je kompaktno koštano tkivo. Na ovom stakalcu uočene su sljedeće strukture: osteoni (cilindri), lakune (crni ovali), kanalići (nastavci lakuna nalik na dlačice), središnji kanal (cijevi koje strše iz osteona), koncentrične lamele (tkivo iznutra osteoni) i intersticijske lamele (tkivo između osteona).

V. Rasprava
Spongižno koštano tkivo i kompaktno koštano tkivo razlikuju se po sastavu, ali zajedno se ujedinjuju u formiranju snažnog, zdravog kostura. Spongičasta (ili spužvasta) kost dobiva svoje ime kroz rešetkasti rad svojih trabekula i udubljenja. Ružičasto tkivo u stakalcu su trabekule, matriks spužvastog koštanog tkiva. Trabekule postoje na kraju dugih kostiju (kosti koje su dulje nego što su široke, poput bedrene kosti) jer se tamo događa rast kostiju. Na slajdu, crvene točkice su predstavljale stanice koštane srži i krvne žile koje se nalaze u šupljinama spužvastog koštanog tkiva. Iako u matriksu spužvastog koštanog tkiva ne postoje krvne stanice, crvena koštana srž proizvodi sve krvne stanice koje su tijelu potrebne da bi ostalo zdravo (Hart). Krvne žile također donose kisik i hranjive tvari u koštane stanice. U trabekulama postoje tri vrste stanica: osteoblasti, osteociti i osteoklasti. Iako su pod mikroskopom promatrani samo osteociti, raspravljat će se o sve tri vrste stanica. Osteoblasti su stanice koje tvore kost, stoga se nalaze na rubu spužvaste kosti. Kada se osteoblasti potpuno okruže izvanstaničnim materijalom, postaju osteociti (Shannon i Yunis). Ljubičaste mrlje na stakalcu su osteociti. Nakon što su u potpunosti okruženi koštanim tkivom, osteociti više ne proizvode koštani matriks, umjesto toga osjećaju kada je kost oštećena ili podvrgnuta šoku (Chesnutt). Ove stanice također obavještavaju druge stanice što treba učiniti u pogledu rasta trabekula. Komunikacija stanica odvija se kroz produžetke osteocita koji se nazivaju procesi. Ti procesi žive u sićušnim mikroskopskim kanalima zvanim canaliculi (Shannon i Yunis). Bijeli krugovi na stakalcu predstavljaju praznine koje su prazni prostori u kojima se nalaze osteociti. Posljednja vrsta stanica u trabekulama je osteoklast. Osteoklasti su velike stanice s više jezgara koje su odgovorne za razbijanje starog ili oštećenog koštanog tkiva. Spongijasta kost je vitalna za koštani sustav jer sadrži crvenu koštanu srž koja stvara najveću opskrbu tijela krvlju.

Nasuprot tome, kompaktna kost je dobila ime po čvrsto zbijenim osteonima. Cilindarske strukture na toboganu bili su osteoni. Slično drveću, osteoni imaju prstenove rasta koji se nazivaju lamele. Kako kompaktna kost raste, ona formira nove lamele oko stare lamele. Kada se lamele različitih osteona vrlo zbliže, spajaju se tvoreći iznimno gusto tkivo po kojem je poznata kompaktna kost (Phenix). Ovo gusto tkivo osigurava ljudskom tijelu tlačnu čvrstoću, čvrstoću koja nosi težinu. Postoje dvije vrste lamela u kompaktnom koštanom tkivu: koncentrične lamele i intersticijalne lamele. Koncentrične lamele su tkivo koje se nalazi unutar osteona, dok su intersticijske lamele tkivo koje se nalazi između osteona. Cijevi koje strše iz svakog osteona su središnji (ili Haversovi) kanali koji sadrže krvne žile i živce. Ove žile dovode krv u unutarnju spužvastu kost i u stanice koje žive unutar kompaktne kosti (Phenix). Baš kao i spužvasta kost, kompaktna kost također sadrži osteocite koji su smješteni u lakunama. Na slajdu su praznine predstavljene crnim ovalima. Kanalikuli su produžeci praznina nalik dlakama koji sadrže procese koji se koriste za komunikaciju između stanica. Kompaktna kost pruža snagu i potporu tijelu. Zaključno, porozna tvar spužvaste kosti opskrbljuje skeletni sustav crvenom koštanom srži, dok gusta tvar kompaktne kosti opskrbljuje skeletni sustav tlačnom čvrstoćom.

VI. Reference
Chesnutt, Betsy. “Trabekule kostiju: definicija i funkcija.” Study.com. 2003-2016. Mreža. 28. listopada 2016. http://study.com/academy/lesson/trabeculae-of-bone-definition-function.html

Hart, Karen. “Histološke fotografije.” Peninsula College. 2006-2010. Mreža. 28. listopada 2016. http://www.eugraph.com/histology/crtbone/spongbo.html

Phenix, Sarah. “Kompaktna kost: definicija, struktura i funkcija.” Study.com. 2003-2016. Mreža. 28. listopada 2016. http://study.com/academy/lesson/compact-bone-definition-structure-function.html


Shannon i Yunis, Marylin M. i Rachael L. Exploring Creation with Advanced Biology 2nd Ed. Ljudsko tijelo. Anderson, IN.: Apologia Educational Ministries, Inc., 2013. Ispis.


Endohondralna osifikacija

Endohondralna osifikacija je proces razvoja kosti iz hijalinske hrskavice. Sve kosti tijela, osim ravnih kostiju lubanje, mandibule i ključne kosti, nastaju endohondralnom osifikacijom.

U dugim kostima, hondrociti čine šablonu dijafize hijalinske hrskavice. Odgovarajući na složene razvojne signale, matriks počinje kalcificirati. Ova kalcifikacija sprječava difuziju hranjivih tvari u matriks, što rezultira odumiranjem kondrocita i otvaranjem šupljina u hrskavici dijafize. Krvne žile prodiru u šupljine, a osteoblasti i osteoklasti modificiraju kalcificirani matriks hrskavice u spužvastu kost. Osteoklasti zatim razgrađuju dio spužvaste kosti kako bi stvorili srž ili medularnu šupljinu u središtu dijafize. Gusto, nepravilno vezivno tkivo čini ovojnicu (periosteum) oko kostiju. Periosteum pomaže u pričvršćivanju kosti na okolna tkiva, tetive i ligamente. Kost nastavlja rasti i izdužiti se kako se stanice hrskavice u epifizama dijele.

U posljednjoj fazi prenatalnog razvoja kostiju centri epifiza počinju kalcificirati. Sekundarni centri okoštavanja formiraju se u epifizama jer krvne žile i osteoblasti ulaze u ta područja i pretvaraju hijalinsku hrskavicu u spužvastu kost. Sve do adolescencije hijalinska hrskavica opstaje na epifiznoj ploči (ploča rasta), koja je područje između dijafize i epifize koje je odgovorno za uzdužni rast dugih kostiju ([Slika 6]).

Slika 6: Endohondralna osifikacija je proces razvoja kosti iz hijalinske hrskavice. Periosteum je vezivno tkivo s vanjske strane kosti koje djeluje kao sučelje između kosti, krvnih žila, tetiva i ligamenata.


Kirurgija kod neljudskih primata

Lubanja

Lubanju treba tretirati s poštovanjem prema normalnoj arhitekturi kostiju! Prvo, nježno mobilizirajte kožu i mišiće i izbjegavajte traumatizaciju perikranija (periosta iznad kostiju lubanje) kako biste očuvali hranu kostiju tijekom cijeljenja. Autori obeshrabruju uobičajeni postupak struganja perikranija radi boljeg prianjanja koštanog cementa. Ako je potrebno stanjivanje kosti, potrebna su odgovarajuća svrdla i svrdla. Unatoč dostupnosti novih tehnologija (npr. bušilice na dušik, slika 14.3 C,D), autori preporučuju korištenje ručne bušilice (slika 14.3 A) koja kirurgu omogućuje napredovanje nižom, ali kontroliranijom brzinom. Manual drills do not cause bone overheating and the secondary thermal damage and necrosis.

(A) Manual drills. (B) Electric drill. (C,D) Nitrogen-powered drill.

Two basic types of screws used in cranial implantation are self-tapping and non-self-tapping. Self-tapping screws do not require pretapping as they have the ability to advance, while creating their own thread ( Aebi et al., 1998 ). Typically, the drilled pilot hole is slightly larger than the core diameter and the screw edges cut a thread while the screw is advanced into the cortical bone. The advantages of using these screws include elimination of an operative step (tapping), fewer instruments needed, ability to remove and insert without weakening their hold in the bone, shortened operative time, and potentially reduced operative risk. The disadvantages include accumulation and clogging the threads with bone debris and the hold being possibly weaker compared to non-self-tapping screws since their threads do not penetrate into bone as deeply. Non-self-tapping screws require tapping of the pilot hole, but they provide a tighter fit since the tap threads correspond to the screw threads. The application of these screws requires an extra operative step but allows for greater precision. When drilling pilot holes, the outer compact layer of a cranial bone will be penetrated and the spongy, red bone marrow between the outer and inner compact layers of the cranial bone will be entered. It is critical not to drill through the inner compact layer of the cranial bone. Before the insertion of a stainless steel or titanium screw it is important to measure the depth of the pilot hole and use the appropriate length.

Craniotomies ( Figure 14.4 B,C) can be accomplished with a manual trephine, electric, or pneumatic drills. Extreme caution is advised so as not to puncture or cut the dura. Craniotomies inside a recording chamber can be done before or after the chamber has been anchored. In the latter case the bone is thinned down with a drill ( Figure 14.3 B), and a 1- to 2-mm bone opening is made first and the craniotomy is then enlarged to the desired size by taking small bone bites using Kerrison rongeurs ( Figure 14.4 A). Syringe-delivered cold saline and suction will reduce overheating and the bone dust smoke generated during the drilling. While closing after craniotomy, the bone flap needs to be replaced and reattached with microplates or straps and screws using muscle or muscle fascia to cover up bone gaps. Synthetic sealing materials such as Silastic are favored by some researchers for filling bone gaps before closure. The authors believe that these materials contribute to local inflammation and possibly enhance foreign body tissue reaction, interfere with bone healing, and result in the retraction of the skin and other soft tissues away from implants. There are published reports to support the above observations ( Gibbons et al., 1994 ).

FIGURE 14.4 . Bone removal process.

(A) Kerrison ronguers. (B) Rhesus monkey craniotomy (center: cortex, dura removed). (Courtesy of S. Gografe.) (C) Cranial chronic recording chamber (center: craniotomy, dura in place). Bone cement surrounding the chamber. Edge of the skin – healing in progress in a new implant.


29.2 Bone

U ovom odjeljku istražit ćete sljedeća pitanja:

  • What are examples of the different types of bones and their functions in the human skeleton?
  • What are the roles of the different cell types and tissue types in bone?
  • How do bones develop, grow, and undergo remodeling and repair?

Veza za AP ® tečajeve

The information in this section is not within the scope for AP ® and does not align with the curriculum framework. However, as a student of biology it is important to understand the types of bones and bone tissues as well as their functions because this basic part of anatomy is an excellent example of form follows function. For example, spongy bone tissue is found in the inner layer of bones and contains blood vessels to deliver nutrients and remove waster from bone cells.

Kost, ili osseous tissue, is a connective tissue that constitutes the endoskeleton. It contains specialized cells and a matrix of mineral salts and collagen fibers.

The mineral salts primarily include hydroxyapatite, a mineral formed from calcium phosphate. Kalcifikacija is the process of deposition of mineral salts on the collagen fiber matrix that crystallizes and hardens the tissue. The process of calcification only occurs in the presence of collagen fibers.

The bones of the human skeleton are classified by their shape: long bones, short bones, flat bones, sutural bones, sesamoid bones, and irregular bones (Figure 29.16).

Duge kosti are longer than they are wide and have a shaft and two ends. The dijafiza, or central shaft, contains bone marrow in a marrow cavity. The rounded ends, the epiphyses, are covered with articular cartilage and are filled with red bone marrow, which produces blood cells (Figure 29.17). Most of the limb bones are long bones—for example, the femur, tibia, ulna, and radius. Exceptions to this include the patella and the bones of the wrist and ankle.

Kratke kosti, or cuboidal bones, are bones that are the same width and length, giving them a cube-like shape. For example, the bones of the wrist (carpals) and ankle (tarsals) are short bones (Figure 29.16).

Ravne kosti are thin and relatively broad bones that are found where extensive protection of organs is required or where broad surfaces of muscle attachment are required. Examples of flat bones are the sternum (breast bone), ribs, scapulae (shoulder blades), and the roof of the skull (Figure 29.16).

Nepravilne kosti are bones with complex shapes. These bones may have short, flat, notched, or ridged surfaces. Examples of irregular bones are the vertebrae, hip bones, and several skull bones.

Sesamoidne kosti are small, flat bones and are shaped similarly to a sesame seed. The patellae are sesamoid bones (Figure 29.18). Sesamoid bones develop inside tendons and may be found near joints at the knees, hands, and feet.

Sutural bones are small, flat, irregularly shaped bones. They may be found between the flat bones of the skull. They vary in number, shape, size, and position.

Bone Tissue

Bones are considered organs because they contain various types of tissue, such as blood, connective tissue, nerves, and bone tissue. Osteocytes, the living cells of bone tissue, form the mineral matrix of bones. There are two types of bone tissue: compact and spongy.

Compact Bone Tissue

Kompaktna kost (or cortical bone) forms the hard external layer of all bones and surrounds the medullary cavity, or bone marrow. It provides protection and strength to bones. Compact bone tissue consists of units called osteons or Haversian systems. Osteons are cylindrical structures that contain a mineral matrix and living osteocytes connected by canaliculi, which transport blood. They are aligned parallel to the long axis of the bone. Each osteon consists of lamele, which are layers of compact matrix that surround a central canal called the Haversian canal. The Haversian canal (osteonic canal) contains the bone’s blood vessels and nerve fibers (Figure 29.19). Osteons in compact bone tissue are aligned in the same direction along lines of stress and help the bone resist bending or fracturing. Therefore, compact bone tissue is prominent in areas of bone at which stresses are applied in only a few directions.

Vizualna veza

Spongy Bone Tissue

Whereas compact bone tissue forms the outer layer of all bones, spongy bone or cancellous bone forms the inner layer of all bones. Spongy bone tissue does not contain osteons that constitute compact bone tissue. Instead, it consists of trabeculae, which are lamellae that are arranged as rods or plates. Red bone marrow is found between the trabuculae. Blood vessels within this tissue deliver nutrients to osteocytes and remove waste. The red bone marrow of the femur and the interior of other large bones, such as the ilium, forms blood cells.

Spongy bone reduces the density of bone and allows the ends of long bones to compress as the result of stresses applied to the bone. Spongy bone is prominent in areas of bones that are not heavily stressed or where stresses arrive from many directions. The epiphyses of bones, such as the neck of the femur, are subject to stress from many directions. Imagine laying a heavy framed picture flat on the floor. You could hold up one side of the picture with a toothpick if the toothpick was perpendicular to the floor and the picture. Now drill a hole and stick the toothpick into the wall to hang up the picture. In this case, the function of the toothpick is to transmit the downward pressure of the picture to the wall. The force on the picture is straight down to the floor, but the force on the toothpick is both the picture wire pulling down and the bottom of the hole in the wall pushing up. The toothpick will break off right at the wall.

The neck of the femur is horizontal like the toothpick in the wall. The weight of the body pushes it down near the joint, but the vertical diaphysis of the femur pushes it up at the other end. The neck of the femur must be strong enough to transfer the downward force of the body weight horizontally to the vertical shaft of the femur (Figure 29.20).

Poveznica na učenje

View micrographs of musculoskeletal tissues as you review the anatomy.

Tipovi stanica u kostima

Bone consists of four types of cells: osteoblasts, osteoclasts, osteocytes, and osteoprogenitor cells. Osteoblasti are bone cells that are responsible for bone formation. Osteoblasts synthesize and secrete the organic part and inorganic part of the extracellular matrix of bone tissue, and collagen fibers. Osteoblasts become trapped in these secretions and differentiate into less active osteocytes. Osteoklasti are large bone cells with up to 50 nuclei. They remove bone structure by releasing lysosomal enzymes and acids that dissolve the bony matrix. These minerals, released from bones into the blood, help regulate calcium concentrations in body fluids. Bone may also be resorbed for remodeling, if the applied stresses have changed. Osteociti are mature bone cells and are the main cells in bony connective tissue these cells cannot divide. Osteocytes maintain normal bone structure by recycling the mineral salts in the bony matrix. Osteoprogenitor cells are squamous stem cells that divide to produce daughter cells that differentiate into osteoblasts. Osteoprogenitor cells are important in the repair of fractures.

Development of Bone

Ossification, or osteogenesis, is the process of bone formation by osteoblasts. Ossification is distinct from the process of calcification whereas calcification takes place during the ossification of bones, it can also occur in other tissues. Ossification begins approximately six weeks after fertilization in an embryo. Before this time, the embryonic skeleton consists entirely of fibrous membranes and hyaline cartilage. The development of bone from fibrous membranes is called intramembranous ossification development from hyaline cartilage is called endochondral ossification. Bone growth continues until approximately age 25. Bones can grow in thickness throughout life, but after age 25, ossification functions primarily in bone remodeling and repair.

Intramembranous Ossification

Intramembranska osifikacija is the process of bone development from fibrous membranes. It is involved in the formation of the flat bones of the skull, the mandible, and the clavicles. Ossification begins as mesenchymal cells form a template of the future bone. They then differentiate into osteoblasts at the ossification center. Osteoblasts secrete the extracellular matrix and deposit calcium, which hardens the matrix. The non-mineralized portion of the bone or osteoid continues to form around blood vessels, forming spongy bone. Connective tissue in the matrix differentiates into red bone marrow in the fetus. The spongy bone is remodeled into a thin layer of compact bone on the surface of the spongy bone.

Endochondral Ossification

Endohondralna osifikacija is the process of bone development from hyaline cartilage. All of the bones of the body, except for the flat bones of the skull, mandible, and clavicles, are formed through endochondral ossification.

In long bones, chondrocytes form a template of the hyaline cartilage diaphysis. Responding to complex developmental signals, the matrix begins to calcify. This calcification prevents diffusion of nutrients into the matrix, resulting in chondrocytes dying and the opening up of cavities in the diaphysis cartilage. Blood vessels invade the cavities, and osteoblasts and osteoclasts modify the calcified cartilage matrix into spongy bone. Osteoclasts then break down some of the spongy bone to create a marrow, or medullary, cavity in the center of the diaphysis. Dense, irregular connective tissue forms a sheath (periosteum) around the bones. The periosteum assists in attaching the bone to surrounding tissues, tendons, and ligaments. The bone continues to grow and elongate as the cartilage cells at the epiphyses divide.

In the last stage of prenatal bone development, the centers of the epiphyses begin to calcify. Secondary ossification centers form in the epiphyses as blood vessels and osteoblasts enter these areas and convert hyaline cartilage into spongy bone. Until adolescence, hyaline cartilage persists at the epifizna ploča (growth plate), which is the region between the diaphysis and epiphysis that is responsible for the lengthwise growth of long bones (Figure 29.21).

Growth of Bone

Long bones continue to lengthen, potentially until adolescence, through the addition of bone tissue at the epiphyseal plate. They also increase in width through appositional growth.

Lengthening of Long Bones

Chondrocytes on the epiphyseal side of the epiphyseal plate divide one cell remains undifferentiated near the epiphysis, and one cell moves toward the diaphysis. The cells, which are pushed from the epiphysis, mature and are destroyed by calcification. This process replaces cartilage with bone on the diaphyseal side of the plate, resulting in a lengthening of the bone.

Long bones stop growing at around the age of 18 in females and the age of 21 in males in a process called epiphyseal plate closure. During this process, cartilage cells stop dividing and all of the cartilage is replaced by bone. The epiphyseal plate fades, leaving a structure called the epiphyseal line or epiphyseal remnant, and the epiphysis and diaphysis fuse.

Thickening of Long Bones

Appositional growth is the increase in the diameter of bones by the addition of bony tissue at the surface of bones. Osteoblasts at the bone surface secrete bone matrix, and osteoclasts on the inner surface break down bone. The osteoblasts differentiate into osteocytes. A balance between these two processes allows the bone to thicken without becoming too heavy.

Pregradnja i popravak kostiju

Obnova kostiju se nastavlja nakon rođenja u odraslu dob. Pregradnja kostiju je zamjena starog koštanog tkiva novim koštanim tkivom. It involves the processes of bone deposition by osteoblasts and bone resorption by osteoclasts. Normal bone growth requires vitamins D, C, and A, plus minerals such as calcium, phosphorous, and magnesium. Hormones such as parathyroid hormone, growth hormone, and calcitonin are also required for proper bone growth and maintenance.

Bone turnover rates are quite high, with five to seven percent of bone mass being recycled every week. Differences in turnover rate exist in different areas of the skeleton and in different areas of a bone. For example, the bone in the head of the femur may be fully replaced every six months, whereas the bone along the shaft is altered much more slowly.

Bone remodeling allows bones to adapt to stresses by becoming thicker and stronger when subjected to stress. Bones that are not subject to normal stress, for example when a limb is in a cast, will begin to lose mass. A fractured or broken bone undergoes repair through four stages:

  1. Blood vessels in the broken bone tear and hemorrhage, resulting in the formation of clotted blood, or a hematoma, at the site of the break. The severed blood vessels at the broken ends of the bone are sealed by the clotting process, and bone cells that are deprived of nutrients begin to die.
  2. Within days of the fracture, capillaries grow into the hematoma, and phagocytic cells begin to clear away the dead cells. Though fragments of the blood clot may remain, fibroblasts and osteoblasts enter the area and begin to reform bone. Fibroblasts produce collagen fibers that connect the broken bone ends, and osteoblasts start to form spongy bone. The repair tissue between the broken bone ends is called the fibrocartilaginous callus, as it is composed of both hyaline and fibrocartilage (Figure 29.22). Some bone spicules may also appear at this point.
  3. The fibrocartilaginous callus is converted into a bony callus of spongy bone. It takes about two months for the broken bone ends to be firmly joined together after the fracture. This is similar to the endochondral formation of bone, as cartilage becomes ossified osteoblasts, osteoclasts, and bone matrix are present.
  4. The bony callus is then remodelled by osteoclasts and osteoblasts, with excess material on the exterior of the bone and within the medullary cavity being removed. Compact bone is added to create bone tissue that is similar to the original, unbroken bone. This remodeling can take many months, and the bone may remain uneven for years.

Povezivanje znanstvene metode

Decalcification of Bones

Pitanje: What effect does the removal of calcium and collagen have on bone structure?

Pozadina: Conduct a literature search on the role of calcium and collagen in maintaining bone structure. Conduct a literature search on diseases in which bone structure is compromised.

Hipoteza: Develop a hypothesis that states predictions of the flexibility, strength, and mass of bones that have had the calcium and collagen components removed. Develop a hypothesis regarding the attempt to add calcium back to decalcified bones.

Testirajte hipotezu: Test the prediction by removing calcium from chicken bones by placing them in a jar of vinegar for seven days. Test the hypothesis regarding adding calcium back to decalcified bone by placing the decalcified chicken bones into a jar of water with calcium supplements added. Test the prediction by denaturing the collagen from the bones by baking them at 250°C for three hours.

Analizirajte podatke: Create a table showing the changes in bone flexibility, strength, and mass in the three different environments.

Report the results: Under which conditions was the bone most flexible? Under which conditions was the bone the strongest?

Draw a conclusion: Did the results support or refute the hypothesis? How do the results observed in this experiment correspond to diseases that destroy bone tissue?


Spongy Bone Tissue

Compact bone tissue forms the outer layer of all bones while spongy or cancellous bone forms the inner layer of all bones. Spongy bone tissue does not contain osteons. Instead, it consists of trabeculae, which are lamellae that are arranged as rods or plates. Red bone marrow is found between the trabuculae. Blood vessels within this tissue deliver nutrients to osteocytes and remove waste. The red bone marrow of the femur and the interior of other large bones, such as the ileum, forms blood cells.

Slika (PageIndex<1>): Arrangement of trabeculae in spongy bone: Trabeculae in spongy bone are arranged such that one side of the bone bears tension and the other withstands compression.

Spongy bone reduces the density of bone, allowing the ends of long bones to compress as the result of stresses applied to the bone. Spongy bone is prominent in areas of bones that are not heavily stressed or where stresses arrive from many directions. The epiphysis of a bone, such as the neck of the femur, is subject to stress from many directions. Imagine laying a heavy-framed picture flat on the floor. You could hold up one side of the picture with a toothpick if the toothpick were perpendicular to the floor and the picture. Now, drill a hole and stick the toothpick into the wall to hang up the picture. In this case, the function of the toothpick is to transmit the downward pressure of the picture to the wall. The force on the picture is straight down to the floor, but the force on the toothpick is both the picture wire pulling down and the bottom of the hole in the wall pushing up. The toothpick will break off right at the wall.

The neck of the femur is horizontal like the toothpick in the wall. The weight of the body pushes it down near the joint, but the vertical diaphysis of the femur pushes it up at the other end. The neck of the femur must be strong enough to transfer the downward force of the body weight horizontally to the vertical shaft of the femur.


Gledaj video: Tomos Kvacilo (Kolovoz 2022).