Kauls kā orgāns ir daļa no kustību un atbalsta orgānu sistēmas, un tajā pašā laikā tas izceļas ar absolūti unikālu formu un struktūru, diezgan raksturīgu nervu un asinsvadu arhitektoniku. Tas ir veidots galvenokārt no īpašiem kaulaudiem, kas no ārpuses ir pārklāti ar periostu un satur kaulu smadzenes no iekšpuses.
Galvenās funkcijas
Katram kaulam kā orgānam ir noteikts izmērs, forma un atrašanās vieta cilvēka ķermenī. To visu būtiski ietekmē dažādie apstākļi, kādos tie attīstās, kā arī visa veida funkcionālās slodzes, ko kauli piedzīvo cilvēka ķermeņa dzīves laikā.
Jebkuram kaulam ir raksturīgs noteikts asins apgādes avotu skaits, konkrētu to atrašanās vietu klātbūtne, kā arī diezgan raksturīga asinsvadu arhitektonika. Visas šīs īpašības vienādi attiecas uz nerviem, kas inervē šo kaulu.
Ēka
Kauls kā orgāns ietver vairākus audus, kas atrodas noteiktās proporcijās, bet, protams, svarīgākais no tiem ir slāņainais kaulauds, kura uzbūve redzama uz diafīzes (centrālā griezuma) piemēra, korpuss) no gara cauruļveida kaula.
Tā galvenā daļa atrodas starpiekšējās un ārējās apkārtējās plāksnes, un tas ir ievietošanas plākšņu un osteonu komplekss. Pēdējā ir kaula strukturāla un funkcionāla vienība, un to pārbauda ar specializētiem histoloģiskiem preparātiem vai plānām sekcijām.
Ārpus jebkuru kaulu ieskauj vairāki kopējo vai vispārīgo plākšņu slāņi, kas atrodas tieši zem periosta. Caur šiem slāņiem iziet specializēti perforējoši kanāli, kuros atrodas tāda paša nosaukuma asinsvadi. Uz robežas ar medulāro dobumu cauruļveida kauliem ir arī papildu slānis ar iekšējām apkārtējām plāksnēm, ko caurdur daudzi dažādi kanāli, kas izplešas šūnās.
Sedulārais dobums ir pilnībā izklāts ar tā saukto endosteumu, kas ir ārkārtīgi plāns saistaudu slānis, kurā ietilpst saplacinātas osteogēnas neaktīvas šūnas.
Osteons
Osteonu attēlo koncentriski novietotas kaula plāksnes, kas izskatās kā dažāda diametra cilindri, kas atrodas viena otrā un ieskauj Haversa kanālu, caur kuru iet dažādi nervi un asinsvadi. Lielākajā daļā gadījumu osteoni tiek novietoti paralēli kaula garumam, vienlaikus atkārtoti anostomājoties viens ar otru.
Kopējais osteonu skaits katram konkrētajam kaulam ir individuāls. Tā, piemēram, augšstilba kauls kā orgāns ietver tos 1,8 apmērā uz katriem 1 mm², un šajā gadījumā Haversa kanāls veido 0,2-0,3 mm².
Starposteoni ir starpposma vai starpkalnu plāksnes, kas iet visos virzienos un pārstāv atlikušās veco osteonu daļas, kas jau ir sabrukušas. Kaula kā orgāna struktūra nodrošina pastāvīgu osteonu iznīcināšanas un neoformācijas procesu.
Kaulu plāksnes ir cilindru formā, un oseina fibrillas tajās cieši un paralēli piekļaujas viena otrai. Osteocīti atrodas starp koncentriski guļošām plāksnēm. Kaulu šūnu procesi, pakāpeniski izplatoties pa daudziem kanāliņiem, virzās uz blakus esošo osteocītu procesiem un piedalās starpšūnu savienojumos. Tādējādi tie veido telpiski orientētu lakūnu-cauruļveida sistēmu, kas ir tieši iesaistīta dažādos vielmaiņas procesos.
Osteona sastāvā ietilpst vairāk nekā 20 dažādas koncentriskas kaula plāksnes. Cilvēka kauli caur osteona kanālu iziet vienu vai divus mikrovaskulāras asinsvadus, kā arī dažādas nemielinizētas nervu šķiedras un speciālos limfātiskos kapilārus, ko pavada irdenu saistaudu slāņi, kas ietver dažādus osteogēnus elementus, piemēram, osteoblastus, perivaskulārās šūnas un daudzi citi.
Osteona kanāliem ir diezgan cieša saikne savā starpā, kā arī ar medulāro dobumu un periostu īpašu pamošanās kanālu klātbūtnes dēļ, kas veicina kopējo kaulu asinsvadu anastomozi.
Periosteum
Kaula kā orgāna struktūra nozīmē, ka tas atrodas ārpusēpārklāts ar speciālu periostu, kas veidojas no saistaudiem un kam ir ārējais un iekšējais slānis. Pēdējā ietver kambijas cilmes šūnas.
Perosta galvenās funkcijas ietver līdzdalību reģenerācijā, kā arī aizsargājošo un trofisko funkciju nodrošināšanu, kas tiek panākta, pateicoties dažādu asinsvadu pāreju šeit. Tādējādi asinis un kauli mijiedarbojas viens ar otru.
Kādas ir periosta funkcijas
Periosts gandrīz pilnībā nosedz kaula ārējo daļu, un vienīgie izņēmumi šeit ir vietas, kur atrodas locītavas skrimslis, kā arī ir fiksētas muskuļu saites vai cīpslas. Jāņem vērā, ka ar periosta palīdzību tiek ierobežotas asinis un kauls no apkārtējiem audiem.
Pati par sevi tā ir ārkārtīgi plāna, bet tajā pašā laikā spēcīga plēve, kas sastāv no ārkārtīgi blīviem saistaudiem, kuros atrodas limfātiskie un asinsvadi un nervi. Ir vērts atzīmēt, ka pēdējie iekļūst kaula vielā tieši no periosta. Neatkarīgi no tā, vai tiek uzskatīts deguna kauls vai kāds cits, periostam ir diezgan liela ietekme uz tā attīstības procesiem biezumā un uzturā.
Šī pārklājuma iekšējais osteogēnais slānis ir galvenā kaulu audu veidošanās vieta, un pats par sevi tas ir bagātīgi inervēts, kas ietekmē tā augsto jutību. Ja kauls zaudē periostu, tas galu galā pārstās būtdzīvotspējīgs un pilnīgi miris. Veicot jebkādas ķirurģiskas iejaukšanās kaulos, piemēram, lūzumu gadījumā, periosts ir obligāti jāsaglabā, lai nodrošinātu to normālu turpmāku augšanu un veselīgu stāvokli.
Citas dizaina funkcijas
Praktiski visiem kauliem (izņemot lielāko daļu galvaskausa, kurā ietilpst deguna kauls) ir locītavu virsmas, kas nodrošina to artikulāciju ar citiem. Uz šādām virsmām periosta vietā ir specializēts locītavu skrimslis, kura struktūra ir šķiedraina vai hialīna.
Lielākajā daļā kaulu atrodas kaulu smadzenes, kas atrodas starp sūkļveida vielas plāksnēm vai atrodas tieši medulārā dobumā, un tās var būt dzeltenas vai sarkanas.
Jaundzimušajiem, kā arī augļiem kaulos ir tikai sarkanās kaulu smadzenes, kas ir hematopoētiskas un ir viendabīga masa, kas piesātināta ar asins šūnām, asinsvadiem un arī īpašiem tīklveida audiem. Sarkanās kaulu smadzenes ietver lielu skaitu osteocītu, kaulu šūnu. Sarkano kaulu smadzeņu tilpums ir aptuveni 1500 cm³.
Pieaugušam cilvēkam, kurš jau ir pieredzējis kaulu augšanu, sarkanās kaulu smadzenes pakāpeniski nomaina ar dzeltenām, ko galvenokārt pārstāv īpašas tauku šūnas, savukārt uzreiz ir vērts atzīmēt faktu, ka tikai kaulu smadzenes, kas atrodasmedulārais dobums.
Osteoloģija
Osteoloģija ir saistīta ar to, kas veido cilvēka skeletu, kā kauli saplūst, un citiem ar tiem saistītiem procesiem. Precīzu aprakstīto orgānu skaitu cilvēkā nevar precīzi noteikt, jo tas mainās līdz ar vecumu. Tikai daži cilvēki saprot, ka no bērnības līdz sirmam vecumam cilvēki pastāvīgi piedzīvo kaulu bojājumus, audu nāvi un daudzus citus procesus. Kopumā dzīves laikā var attīstīties vairāk nekā 800 dažādu kaulu elementu, no kuriem 270 joprojām ir pirmsdzemdību periodā.
Ir vērts atzīmēt, ka lielākā daļa no tiem aug kopā, kamēr cilvēks ir bērnībā un pusaudža gados. Pieaugušam cilvēkam skeletā ir tikai 206 kauli, un bez pastāvīgajiem kauliem pieaugušā vecumā var parādīties arī nepastāvīgi kauli, kuru rašanos nosaka dažādas organisma individuālās īpašības un funkcijas.
Skelets
Ekstremitāšu un citu ķermeņa daļu kauli kopā ar to locītavām veido cilvēka skeletu, kas ir blīvu anatomisku veidojumu komplekss, kas ķermeņa dzīvē veic galvenokārt tikai mehāniskas funkcijas.. Tajā pašā laikā mūsdienu zinātne izšķir cieto skeletu, kas, šķiet, ir kauli, un mīkstu skeletu, kas ietver visu veidu saites, membrānas un īpašus skrimšļu savienojumus.
Atsevišķi kauli un locītavas, kā arī cilvēka skeletsKopumā viņi organismā var veikt dažādas funkcijas. Tādējādi apakšējo ekstremitāšu un stumbra kauli galvenokārt kalpo kā atbalsts mīkstajiem audiem, savukārt lielākā daļa kaulu ir sviras, jo tiem ir piestiprināti muskuļi, nodrošinot kustību funkciju. Abas šīs funkcijas ļauj pamatoti saukt skeletu par pilnīgi pasīvu cilvēka muskuļu un skeleta sistēmas elementu.
Cilvēka skelets ir pretgravitācijas struktūra, kas neitralizē gravitācijas spēku. Atrodoties tās ietekmē, cilvēka ķermenis ir jāpiespiež pret zemi, bet, pateicoties funkcijām, ko atsevišķas kaulu šūnas un skelets veic sevī, ķermeņa forma nemainās.
Kaula funkcijas
Galvakausa, iegurņa un rumpja kauli nodrošina aizsargfunkciju pret dažādiem dzīvībai svarīgu orgānu, nervu stumbru vai lielu asinsvadu bojājumiem:
- galvaskauss ir pilnīgs konteiners līdzsvara, redzes, dzirdes un smadzeņu orgāniem;
- mugurkaula kanāls ietver muguras smadzenes;
- krūšu kurvis nodrošina plaušu, sirds, kā arī lielo nervu stumbru un asinsvadu aizsardzību;
- Iegurņa kauli aizsargā urīnpūsli, taisnās zarnas un dažādus iekšējos dzimumorgānus no bojājumiem.
Lielākā daļa iekšā esošo kaulu satur sarkanās kaulu smadzenes, kas ir īpašs hematopoēzes un cilvēka ķermeņa imūnsistēmas ķermenis. Jāņem vērā, ka kauli pasargā to no bojājumiem, kā arī radalabvēlīgi apstākļi dažādu veidojušos asins elementu nobriešanai un to trofikai.
Cita starpā īpaša uzmanība jāpievērš tam, ka kauli ir tieši iesaistīti minerālvielu metabolismā, jo tajos nogulsnējas daudzi ķīmiskie elementi, starp kuriem īpašu vietu ieņem kalcija un fosfora sāļi. Tādējādi, ja radioaktīvais kalcijs nonāk organismā, aptuveni pēc 24 stundām kaulos uzkrājas vairāk nekā 50% šīs vielas.
Attīstība
Kaulus veido osteoblasti, un ir vairāki ossifikācijas veidi:
- Endesmāli. To veic tieši primāro kaulu saistaudos. No dažādiem pārkaulošanās punktiem uz saistaudu embrija osifikācijas procedūra sāk izkliedēties starojoši uz visām pusēm. Saistaudu virsmas slāņi paliek periosta formā, no kura kauls sāk augt biezumā.
- Perihondrāls. Rodas uz skrimšļa rudimentu ārējās virsmas ar tiešu perikondrija līdzdalību. Pateicoties osteoblastu aktivitātei, kas atrodas zem perihondrium, kaulu audi pakāpeniski nogulsnējas, aizstājot skrimšļus un veidojot ārkārtīgi kompaktu kaula vielu.
- Periosteāls. Rodas periosta dēļ, kurā tiek pārveidots perihondrijs. Iepriekšējais un šis osteoģenēzes veids seko viens otram.
- Endohondrāls. To veic skrimšļainajos pamatos, tieši piedaloties perihondrijam, kas nodrošina piegādiprocesu skrimšļa iekšpusē, kas satur īpašus traukus. Šie kaulu veidojošie audi pakāpeniski iznīcina sabrukušos skrimšļus un veido pārkaulošanās punktu tieši skrimšļa kaula modeļa centrā. Endohondrālajai osifikācijai tālāk izplatoties no centra uz perifēriju, veidojas poraina kaula viela.
Kā tas notiek?
Katrā cilvēkā osifikācija ir funkcionāli noteikta un sākas ar visvairāk noslogotajām kaula centrālajām daļām. Apmēram otrajā dzīves mēnesī dzemdē sāk parādīties primārie punkti, no kuriem tiek veikta cauruļveida kaulu diafīzes, metafīzes un ķermeņa attīstība. Nākotnē tie pārkaulojas endohondrālās un perihondrālās osteoģenēzes rezultātā, un tieši pirms dzimšanas vai pirmajos gados pēc dzimšanas sāk parādīties sekundāri punkti, no kuriem attīstās epifīzes.
Bērniem, kā arī cilvēkiem pusaudža un pieaugušā vecumā var parādīties papildu pārkaulošanās salas, no kurām sākas apofīžu attīstība. Dažādi kauli un to atsevišķās daļas, kas sastāv no īpašas sūkļveida vielas, laika gaitā pārkaulojas endohondrāli, savukārt tie elementi, kuru sastāvā ir porainas un kompaktas vielas, pārkaulojas peri- un endohondrāli. Katra atsevišķa kaula osifikācija pilnībā atspoguļo tā funkcionāli noteiktos filoģenēzes procesus.
Augums
Izaugsmes laikā notiek pārstrukturēšana un mazkaulu nobīde. Sāk veidoties jauni osteoni, un paralēli tam notiek arī rezorbcija, kas ir visu veco osteonu rezorbcija, ko ražo osteoklasti. Pateicoties viņu aktīvajai darbībai, gandrīz pilnībā viss diafīzes endohondrālais kauls galu galā izzūd, un tā vietā veidojas pilnvērtīgs kaulu smadzeņu dobums. Ir arī vērts atzīmēt, ka arī perihondrālā kaula slāņi tiek resorbēti, un trūkstošo kaulaudu vietā tiek nogulsnēti papildu slāņi no periosta sāniem. Tā rezultātā kauls sāk augt biezumā.
Kaulu augšanu garumā nodrošina epifīzes skrimslis, īpašs slānis starp metafīzi un epifīzi, kas saglabājas pusaudža gados un bērnībā.
