Особенности развития костей и скелета

Скелет закладывается в виде уплотненной зародышевой соединительной ткани - мезенхимы.В этой первоначальной стадии развития скелета еще нет подразделения его на отдельные участки. Позже большая часть скелета становится хрящевой, а затем хрящ замещается костной тканью. Так происходит развитие скелета туловища, конечностей, основания черепа. Это вторичные кости. Вместе с тем кости крыши черепа, некоторые кости лицевого черепа и отчасти ключица, которые являются первичными, развиваются сразу на месте мезенхимного зачатка, т.е. хрящевая стадия развития у них отсутствует, а перепончатая сразу переходит в костную стадию.

Развитие и рост кости включают процессы образования и разрушения костного вещества. Отложение костного вещества производят особые клетки – остеобласты, которые быстро размножаются, окружаются костным веществом и превращаются в костные клетки – остеоциты. Разрушение кости производят крупные многоядерные клети - остеокласты.

Развитие кости на соединительнотканной основе происходит за счет эндесмального окостенения: появление точек окостенения в центре отдельных частей будущей кости. Большинство костей имеет не одну, а несколько таких точек окостенения.

Развитие и рост кости на месте хряща осуществляется путем так называемого перихондрального и энхондрального окостенения. Первое начинается снаружи, со стороны надкостницы, где костное вещество вырабатывают клетки надкостницы - остеобласты, второе - внутри хрящевой закладки будущей кости, где возникает ядро окостенения, происходит рассасывание хряща и замещение его перекладинами из костной ткани. Рост кости в толщину сопровождается не только отложением костного вещества снаружи, но и его рассасыванием со стороны полости кости, производимым остеокластами.

Рост длинных трубчатых костей в длину происходит за счет изменений в области эпифизарных хрящей, т.е. тех хрящевых прослоек, или пластинок роста, которые располагаются между диафизом и эпифизами. Эти кости растут в длину с двух сторон, являясь диэпифизарными. Короткие трубчатые кости (фаланги пальцев, пястные, плюсневые) растут в длину за счет эпифизарного хряща с одной стороны, т.е. являются моноэпифизарными. Зоной продольного роста костей, имеющей, правда, меньшее значение, служит суставный хрящ, покрывающий эпифизы в пределах сустава. После окостенения эпифизарного хряща в конце второго 10-летия жизни изменения со стороны суставного хряща способны лишь незначительно увеличить длину кости.

У человека многие кости закладываются и развиваются в виде нескольких частей. В дальнейшем, сливаясь, они образуют одну монолитную кость. Например, тазовая кость развивается в виде трех крупных частей, каждая из которых, в свою очередь, называется костью. К 14–16 годам они сливаются в одну сплошную кость. Трубчатые кости в процессе роста состоят из трех основных частей, не считая отдельных ядер окостенения в местах образования костных выступов. Диафизы костей начинают окостеневать до рождения, эпифизы - после. Исключением является дистальный эпифиз большеберцовой кости, где точки окостенения появляются к моменту рождения. Слияние всех этих частей происходит в различные сроки, заканчиваясь к 16–18 годам жизни.

Короткие кости оссифицируются подобно тому, как это происходит в эпифизах трубчатых костей. Плоские кости растут эндесмально (череп) или энхондрально (таз). После того как рост закончился, может наблюдаться срастание костей. Например, швы между отдельными костями крыши черепа с возрастом зарастают, и у лиц старшего возраста этот его отдел обычно представляет как бы одну сплошную кость. Рост в толщину происходит за счет отложения костного вещества на поверхности кости.

Кость представляет собой пластичное образование, в котором происходят регулируемые нервной системы и эндокринными железами процессы роста, обмена веществ и пр. В том месте, где кость получает большее и лучшее питание, она развивается быстрее. Наблюдения внутри-утробного развития кости показывают, что в местах более сильного давления процессы окостенения протекают быстрее, чем в местах более слабого давления. Например, на ноге быстрее, чем на руке, в области нижних позвонков быстрее, чем в области верхних. Интенсивность роста, размеры и особенности рельефа костей зависят от механических нагрузок. В 70-е годы прошлого столетия П.Ф. Лесгафт сформулировал правило, в соответствии с которым рост костей определяется Деятельностью окружающих мышц. Учитывая современные данные, можно уточнить функциональные законы роста костей:

1) механические нагрузки, стимулирующие рост костей, должны иметь ритмичный характер воздействия;

2) активизация роста костей происходит при оптимальном уровне нагрузок: недостаточная или избыточная нагрузка тормозит их рост;

3) реакция растущей кости на механические нагрузки определяется (в числе прочих факторов) индивидуально своеобразными особенностями нормы реакции на нагрузку.

Занятия физическими упражнениями способствуют улучшению таких механических свойств кости, как сопротивляемость на излом, изгиб, давление, растяжение, скручивание. В местах наибольшей нагрузки компактный слой увеличивается, изменяются направление и строение костных перекладин. Губчатое вещество кости становится более крупноячеистым.

В период детства в костях происходит накапливание костной ткани и замещение хрящевой ткани (I стадия), затем кость приобретает монолитное строение и в ней исчезают эпифизарные хрящи (II стадия). В процессе старения начинает прогрессирующе убывать костное вещество, происходит дополнительная оссификация хрящевой ткани, чаще реберных хрящей, это уже будет III стадия. Наибольшей механоустойчивостью кость обладает на II стадии. В период детства совмещение в кости участков хрящевой и костей ткани понижает ее прочность; повреждения возникают на границе этих биологических сред (например, перелом лучевой кости в дистальной трети предплечья, или, как говорят, в «типичном месте»). Убыль костного вещества на Ш стадии, ведущая к исчезновению части перекладин (остеопороз)и истончению компактного вещества, делает кость более хрупкой. Одно из наиболее легко повреждаемых мест скелета у людей старше 75–80 лет - шейка бедренной кости, где нередко происходит перелом при ушибах и падениях.