Развитие костной системы человека

Раннее развитие костной системы плода начинается на третьей неделе после зачатия с образованием хорды (структура вдоль задней части эмбриона, которая позже формирует позвоночник, спинной и головной мозг), а затем на четвертой неделе с появлением первых признаков рук и ног. Между пятой и восьмой неделями, конечности начинают увеличиваться и принимать определенную форму.

К концу пятой недели эмбрион удваивается в размере и похож по размеру на рисовое зерно. К седьмой неделе размер плода составляет около 2 см в длину и становятся видны черты лица. На этом этапе он имеет уже все 206 костей. Тем не менее, процесс остеогенеза (развитие костной ткани) пока еще не завершен. Оссификация (процесс, при котором ткань становится твердой костью) происходит у ребенка только после рождения.

Основные типы человеческих костей

Кости человека можно разделить на следующие типы:

• длинные (например, кости рук и ног),
• короткие (мелкие кости запястья и лодыжки),
• плоские (кости черепа или ребер),
• смешанные (позвонки).

Длинные, короткие и смешанные кости проходят эндохондральное окостенение, когда хрящ замещается костью. Плоские кости проходят эндесмальное окостенение, когда они развиваются в пределах соединительной ткани. Кортикальные кости, которые составляют 80 процентов сформированного скелета, поддерживают тело, и имеет дополнительную толщину в средней точке, что предотвращает их от изгиба. Губчатые кости, чья пористая структура с небольшими полостями напоминает губку, преобладают в области таза и составляют 33 позвонка от шеи до копчика.

Как растут кости

Рост костей является гораздо более сложным процессом, чем их простое удлинение или расширение. Большинство длинных костей добавить расширяются с помощью так называемого поднадкостничного прикладывания (новые слои добавляются к уже существующим), в то же время испытывая с внутренней стороны эндостальную резорбцию (разрушение и поглощение материал в центре). Одновременно длинные кости растут и в длину, через ремоделирование, в ходе которого они меняют также свою наружную форму. С другой стороны, например, отдельные кости черепа растут по окружности с добавлением слоев с одновременной резорбцией на внутренней поверхности. Так череп расширяется и становится больше, освобождая больше пространства для мозга.

Линейный рост длинных костей происходит по другому. При рождении, длинные кости имеют более одного центра окостенения (участок, с которого начинается рост костей). Они растут в детском возрасте до концов кости (эпифизарных пластин), становясь слитыми с валом кости (диафизом). Этот процесс стимулируется специальными гормонами, которые в определенный момент подают сигнал, что линейный рост длинных костей должен достичь своего завершения или полного развития. Круглые и плоские кости скелета способны непрерывно расти на протяжении всей жизни человека.

Окостенение и костный возраст

Процесс окостенения костей рук, ног и таза, невозможно отследить с помощью радиографии, пока не начнется минерализация. Возраст появления отдельных центров окостенения часто становится полезной мерой определения развития скелета, особенно в рамках оценки состояния костей рук или ног. Серии рентгенограмм и их сравнение с соответствующими стандартами, являются весьма надежным и полезным способом определения стадии физического развития. Оценка костного возраста используется в педиатрии, особенно при недостаточности питания, мальабсорбции, пищевой непереносимости или эндокринопатии. Оценка костного возраста имеет и другие сферы применения, например, при определении хронологического возраста трупа. Кроме того, они могут предоставить данные для оценки возраста детей, дата рождения которых по каким-то причинам неизвестна.

Нормальная погрешность при определении скелетного возраста составляет около десяти процентов от достигнутого хронологического возраста. Таким образом, двенадцатилетний ребенок может быть оценен как четырнадцатилетний или десятилетний с точки зрения развития скелета.

Факторы, влияющие на рост костей и ремоделирование

Существуют серьезные генетически определенные различия относительно темпов роста отдельных костей по длине и ширине. Костная ширина не всегда пропорциональна мышечной массе и общему размеру тела человека. Последовательность окостенения костей также значительно отличается от ребенка к ребенку, и к тому же различные последовательности контролируются генетическими условиями. Различия в характере роста даже среди братьев и сестер подтверждают генетический компонент.

Существуют также значительные различия скелетных пропорций и размеров костей и в демографическом отношении. Дети и взрослые люди африканского происхождения имеют относительно длинные кости рук и ног, например, а у японцев, корейцев и китайцев они короче.

В некоторых случаях нарушения в развитии скелета вызваны дефицитом питательных веществ, которые могут или не могут быть обратимыми. Другие нарушения являются врожденными и бывают вызваны генетическими аномалиями. Стероиды, используемые для лечения хронических воспалительных заболеваний, могут привести к истончению костей у взрослых (остеопороз), а также к замедлению роста длинных трубчатых костей у детей.

В детстве кости растут очень быстро. Рост костей поддерживается положительным энергетическим балансом, созданным с помощью хорошо сбалансированной диеты и здорового образа жизни. Даже в условиях тяжелой недостаточности питания может быть некоторое образование новой костной ткани; однако со временем ее формируется ухудшается. При белковой недостаточности рост костей в основном останавливается.

Рост костей также может быть ограничен дефицитом витамина D, в результате чего у ребенка развивается рахит (остеомаляция), который приводит к размягчению и деформации костей. Рост костей, ремоделирование, а также сроки созревания скелета сильно связаны с питанием в течение всего вегетационного периода.

Рост костей зависит не только калорийности питания, но и наличия в диете белка. В случае с белково-калорийной недостаточностью питания, более низкие скорости образования костной ткани сочетаются с высокими темпами потери костной массы. Таким образом, дети и подростки с белково-калорийной недостаточностью питания, могут иметь заметное истончение наружных стенок трубчатых костей, а также увеличение числа случаев костных переломов. Чрезмерная потеря костной массы при белково-калорийной недостаточности питания является обычным явлением в отношении подростков. Дети с этим условием испытывают уменьшение плотности костной ткани.

Врожденные расстройства скелета

В некоторых случаях, скелетные аномалии бывают унаследованы от одного или обоих родителей или происходят в результате генетической мутации. Примеры различных врожденных нарушений скелетно-мышечной системы включают в себя:

Ахондроплазию: эта форма карликовости характеризуется невысоким ростом, аномальными пропорциями тела (конечности короче, чем обычно, в то время как туловище остается среднего размера), а также дефектами лица. Лечения данному генетическому заболеванию не существует. Взрослый человек с ахондроплазией имеет примерный рост 1,2 метра.

Гигантизм: это состояние характеризуется чрезмерным ростом костей и вызвано переизбытком гормонов роста. Гигантизм лечится путем ингибирования продуцирования гормонов гипофиза.

Гипопитуитаризм: вызываемое недостаточной выработкой гормона роста, это условие приводит к задержке роста скелета. Состояние можно лечить (если диагноз поставлен в достаточно раннем возрасте) заместительной гормональной терапией. Гипопитуитаризм также может быть вызван повреждением гипофиза.

Несовершенный остеогенез: заболевание костей, которое характеризуется их хрупкостью и склонностью к переломам. Это генетическое заболевание, которое нельзя вылечить, минимизировать нагрузку на кости и суставы можно путем сокращения физической активности.

Остеопетроз: врожденная форма этого заболевания встречается редко и характеризуется формированием чрезмерно плотных, но хрупких костей, что может привести к переломам, слепоте, глухоте и инсультам. Тяжелая форма врожденного остеопетроза обычно приводит к смерти в течение первых десяти лет жизни.

Автор статьи: Валерий Викторов, «Портал Московская медицина»©

Отказ от ответственности: Информация, представленная в этой статье про развитие костной системы человека, предназначена только для информирования читателя. Она не может быть заменой для консультации профессиональным медицинским работником.