Luukoe on meie keha kõige olulisem kude. See täidab paljusid funktsioone. Luukoe nimetatakse histoloogias luustiku sidekoe tüübiks, mis hõlmab ka kõhrekoe. Skeleti sidekoe rakud, sealhulgas luu, arenevad mesenhüümist.
Skeleti sidekoed
Skeleti sidekuded täidavad paljusid funktsioone:
- Luud on kogu organismi selgroog. Luustik võimaldab inimesel, mis koosneb täielikult pehmetest kudedest, end ruumis enesekindl alt tunda.
- Tänu luustikule saame liikuda. Lihased on kinnitatud luude külge, mis omakorda moodustavad liikumishoovad, mis võimaldavad teil sooritada mis tahes toiminguid.
- Paljude mineraalide ladu asub luukoes. Luukoe osaleb fosfaadi ja k altsiumi metabolismis.
- Hematopoees toimub luudes, nimelt punases luuüdis.
Luukoe funktsioonid histoloogias on määratletud kui kattuvad kõigi funktsioonidegaskeleti sidekude, kuid sellel koel on mitmeid ainulaadseid omadusi.
Peamine omadus ja erinevus luukoe ja muu sidekoe vahel on selle kõrge mineraalainete sisaldus, mis on 70%. See seletab luude tugevust, sest luu sidekoe rakkudevaheline aine on tahkes olekus.
Luukoed. Luukoe keemiline koostis
Luukoe tuleb alustada selle keemilise koostise uurimisega. See võimaldab teil mõista selle erilisi omadusi. Orgaaniliste ainete sisaldus koes on 10–20%. Vesi sisaldab 6–20%, mineraalaineid, nagu eespool mainitud, kõige enam - kuni 70%. Luu mineraalaine põhielemendid on k altsiumfosfaat ja hüdroksüapatiidid. Samuti palju mineraalsooli.
Luukoe orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete kombinatsioon selgitab luude tugevust, elastsust, nende võimet taluda suuri koormusi. Samas muudab liiga kõrge mineraalainete sisaldus luud oluliselt hapraks.
Rakkudevahelise aine moodustab 95% I tüüpi kollageenist. Orgaaniline aine koguneb valgukiududele. Fosfoproteiinid aitavad kaasa k altsiumiioonide kogunemisele luudesse. Proteoglükaanid soodustavad kollageeni seondumist mineraalsete ühenditega, mille moodustumist omakorda aitavad kaasa aluseline fosfataas ja osteonektiin, mis stimuleerib anorgaaniliste kristallide edasist kasvu.
Rakkude komponendid
Luurakud sisseHistoloogia jaguneb kolme tüüpi: osteoblastid, osteotsüüdid ja osteoklastid. Rakukomponendid suhtlevad üksteisega, moodustades tervikliku süsteemi.
Osteoblastid
Osteoblastid on kuupmeetrilised, ovaalse kujuga rakud, mille tuum paikneb ekstsentriliselt. Selliste rakkude suurus on ligikaudu 15-20 mikronit. Organellid on hästi arenenud, granuleeritud EPS ja Golgi kompleks ekspresseeritakse, mis võib seletada eksporditavate valkude aktiivset sünteesi. Histoloogias värvub luukoe preparaadil rakkude tsütoplasma basofiilselt.
Osteoblastid paiknevad tekkiva luu luukiirte pinnal, kus nad jäävad käsnjas aines küpsetesse luudesse. Moodustunud luudes võib osteoblaste leida periostis, medullaarset kanalit katvas endosteumis, osteonite perivaskulaarses ruumis.
Osteoblastid osalevad osteogeneesis. Valkude aktiivse sünteesi ja ekspordi tõttu moodustub luumaatriks. Tänu rakus aktiivsele aluselise fosfataasi toimele koguneb mineraale. Ärge unustage, et osteoblastid on osteotsüütide eelkäijad. Osteoblastid eritavad maatriksvesiikuleid, mille sisu käivitab luumaatriksis mineraalidest kristallide moodustumise.
Osteoblastid jagunevad aktiivseteks ja puhkavateks. Aktiivsed osalevad osteogeneesis ja toodavad maatriksikomponente. Endosteaalse membraaniga puhkeolekus olevad osteoblastid kaitsevad luud osteoklastide eest. Puhke osteoblastid saab aktiveerida, kuiluu reguleerimine.
Osteotsüüdid
Osteotsüüdid on küpsed, hästi diferentseerunud luukoe rakud, mis paiknevad ükshaaval lünkades, mida nimetatakse ka luuõõnsusteks. Ovaalse kujuga rakud arvukate protsessidega. Osteotsüütide pikkus on ligikaudu 30 mikronit ja laius kuni 12 mikronit. Südamik on piklik, asub keskel. Kromatiin kondenseerub ja moodustab suuri tükke. Organellid on halvasti arenenud, mis võib seletada osteotsüütide madalat sünteetilist aktiivsust. Rakud on üksteisega ühendatud protsesside kaudu ühenduskohtade rakukontaktide kaudu, moodustades süntsüütiumi. Protsesside kaudu toimub ainete vahetus luukoe ja veresoonte vahel.
Osteoklastid
Osteoklastid pärinevad erinev alt osteoblastidest ja osteotsüütidest vererakkudest. Osteotsüüdid moodustuvad mitme promonotsüütide ühinemisel, mistõttu mõned autorid ei pea neid rakkudeks ja klassifitseerivad need sümplastideks.
Struktuurilt on osteoklastid suured, veidi piklikud rakud. Raku suurus võib varieeruda vahemikus 60 kuni 100 µm. Tsütoplasma võib värvida nii oksüfiilselt kui ka basofiilselt, kõik oleneb rakkude vanusest.
Ühes lahtris on mitu tsooni:
- Basaal, mis sisaldab peamisi organelle ja tuumasid.
- Luust läbi tungivate mikrovillide sagistatud piir.
- Vesikulaarne tsoon, mis sisaldab luid lagundavaid ensüüme.
- Hele nakkumistsoon rakkude fikseerimise soodustamiseks.
- Tsoonresorptsioon
Osteoklastid hävitavad luukoe, osalevad luude ümberkujundamises. Luuaine hävitamine ehk teisisõnu resorptsioon on ümberstruktureerimise oluline etapp, millele järgneb uue aine moodustumine osteoblastide abil. Osteoklastide lokaliseerimine langeb kokku osteoblastide esinemisega luukiirte pindade süvendites, endosteumis ja periostis.
Perosteum
Luuümbris koosneb osteoblastidest, osteoklastidest ja osteogeensetest rakkudest, mis osalevad luu kasvus ja paranemises. Luuümbrises on rohkesti veresooni, mille oksad keerduvad ümber luu, tungides selle ainesse.
Histoloogias ei ole luukoe klassifikatsioon kuigi ulatuslik. Kangad jagunevad jämekiuliseks ja lamellseks.
Jäme kiuline luukude
Jäme kiuline luukude esineb peamiselt lapsel enne sündi. Täiskasvanul jääb see koljuõmblustesse, hambaalveoolidesse, sisekõrva, kõõluste luude külge kinnitumise kohtadesse. Jämekiulise luukoe määrab histoloogias lamellaarse eelkäija.
Kude koosneb kaootiliselt paigutatud paksudest kollageenkiudude kimpudest, mis paiknevad anorgaanilistest ainetest koosnevas maatriksis. Rakkudevahelises aines on ka veresooned, mis on üsna halvasti arenenud. Osteotsüüdid paiknevad rakkudevahelises aines lünkade ja kanalite süsteemides.
Lamellne luukude
Kõik täiskasvanud keha luud, välja arvatud kõõluste kinnituskohad ja kraniaalsete õmbluste alad, koosnevad lamellluustsidekude.
Erinev alt jämedast kiulisest luukoest on kõik lamellkoe komponendid struktureeritud ja moodustavad luuplaate. Ühe plaadi kollageenkiududel on üks suund.
Histoloogias on lamell-luukoe kahte tüüpi – käsnjas ja kompaktne.
Käsnjas aine
Käsnjas aines on plaadid ühendatud trabeekuliteks, aine struktuuriüksusteks. Kaarjad plaadid asetsevad üksteisega paralleelselt, moodustades avaskulaarsed luutalad. Plaadid on suunatud trabekulide endi suunas.
Trabekulaadid on üksteisega ühendatud erinevate nurkade all, moodustades kolmemõõtmelise struktuuri. Luurakud paiknevad luukiirte vahelistes vahedes, mis muudab selle aine poorseks, selgitades koe nime. Rakud sisaldavad punast luuüdi ja veresooni, mis toidavad luud.
Käsnjas aine paikneb lamedate ja käsnjas luude siseosas, torukujulise diafüüsi epifüüsides ja sisekihtides.
Kompaktne luumaterjal
Lamellaarse luukoe histoloogiat tuleks hästi uurida, sest just seda tüüpi luukude on kõige keerulisem ja sisaldab palju erinevaid elemente.
Kondiplaadid kompaktses aines asetsevad ringikujuliselt, need sisestatakse üksteise sisse, moodustades tiheda kuhja, kus lünki praktiliselt pole. Struktuuriüksus on moodustatud osteoonluuplaadid. Kirjeid saab jagada mitut tüüpi.
- Välised üldplaadid. Need asuvad otse periosti all, ümbritsedes kogu luu. Käsnjas ja lamedas luus saab kompaktset ainet väljendada ainult selliste plaatidega.
- Osteoni plaadid. Seda tüüpi plaadid moodustavad osteoneid, kontsentrilised plaadid, mis asuvad veresoonte ümber. Osteon on torukujuliste luude diafüüside kompaktse aine põhielement.
- Siseplaadid, mis on lagunevate plaatide jäänused.
- Sisemised üldlamellid ümbritsevad medullaarset kanalit kollase üdiga.
Kompaktne aine paikneb lamedate ja käsnjas luude pinnakihis, toruluude epifüüsi diafüüsis ja pindmistes kihtides.
Luu on kaetud luuümbrisega, mis sisaldab kambarakke, tänu millele kasvab luu paksus. Luuümbris sisaldab ka osteoblaste ja osteoklaste.
Perosteumi all asub välimiste üldplaatide kiht.
Tubuluu keskosas on medullaarne õõnsus, mis on kaetud endosteumiga. Endost on kaetud sisemiste üldplaatidega, ümbritsedes selle rõngaga. Käsnjas aine trabeekulid võivad külgneda medullaarse õõnsusega, nii et mõnes kohas võivad plaadid vähem väljenduda.
Üldplaatide välimise ja sisemise kihi vahel on luu osteonikiht. Iga osteoni keskel on Haversi kanal koos veresoonega. Haversi kanalid suhtlevad omavahel põiksuunaliste Volkmanni kanalite kaudu. Plaatide ja veresoone vahelist ruumi nimetatakse perivaskulaarseks, veresoon on kaetud lahtise sidekoega ja perivaskulaarne ruum sisaldab periosti omadega sarnaseid rakke. Kanal on ümbritsetud osteoonplaatide kihtidega. Osteonid on omakorda eraldatud üksteisest resorptsioonijoonega, mida sageli nimetatakse lõhustamiseks. Samuti on osteonite vahel interkaleeritud plaadid, mis on osteonite jääkmaterjal.
Osteonplaatide vahel asuvad luuvahed, millesse on suletud osteotsüüdid. Osteotsüütide protsessid moodustavad torukesed, mille kaudu transporditakse toitained luudesse risti plaatidega.
Kollageenkiud võimaldavad mikroskoobi all näha luu kanaleid ja õõnsusi, kuna kollageeniga vooderdatud alad värvuvad pruuniks.
Preparaadi histoloogias värvitakse lamell-luukoe Schmorli järgi.
Osteogenees
Osteogenees on kas otsene või kaudne. Otsene areng toimub mesenhüümist, sidekoe rakkudest. Kaudne - kõhrerakkudest. Histoloogias käsitletakse luukoe otsest osteogeneesi enne kaudset, kuna see on lihtsam ja iidsem mehhanism.
Otsene osteogenees
Sidekoest arenevad kolju luud, käe väikesed luud ja muud lamedad luud. Sellisel viisil luude moodustumisel saab eristada nelja etappi
- Skeleti primordiumi moodustumine. Esimesel kuul sisenevad strooma tüvirakud somiitidest mesenhüümi. Toimub rakkude paljunemine, koe rikastamine anumatega. Kasvufaktorite mõjul moodustavad rakud kuni 50 tükist koosnevad klastrid. Rakud eritavad valke, paljunevad ja kasvavad. Strooma tüvirakkudes algab diferentseerumisprotsess, need muutuvad osteogeenseteks eellasrakkudeks.
- Osteoidne staadium. Osteogeensetes rakkudes toimub valkude süntees ja glükogeeni akumuleerumine, organellid muutuvad suuremaks, toimivad aktiivsem alt. Osteogeensed rakud sünteesivad kollageeni ja teisi valke, näiteks luu morfogeneetilist valku. Aja jooksul hakkavad rakud harvemini paljunema ja diferentseeruma osteoblastideks. Osteoblastid osalevad rakkudevahelise aine, mineraalivaese ja orgaanilise aine rikka osteoidi moodustamises. Just selles etapis tekivad osteotsüüdid ja osteoklastid.
- Osteoidne mineraliseerumine. Selles protsessis osalevad ka osteoblastid. Neis hakkab tööle leeliseline fosfataas, mille aktiivsus aitab kaasa mineraalide kuhjumisele. Tsütoplasmasse ilmuvad maatriksvesiikulid, mis on täidetud valgu osteok altsiini ja k altsiumfosfaadiga. Mineraalid kinnituvad kollageeni külge osteok altsiini tõttu. Trabeekulid suurenevad ja üksteisega ühendades moodustavad võrgustiku, kuhu jäävad alles mesenhüüm ja veresooned. Saadud kude nimetatakse primaarseks membraankoeks. Luukoe on jämekiuline, moodustades esmase käsnluu. Selles etapis moodustub periost mesenhüümist. Luuümbrise veresoonte lähedusse ilmuvad rakud, mis seejärel osalevad luu kasvus ja taastumises.
- Luuplaatide moodustumine. Selles etapis on olemasprimaarse membraanse luukoe asendamine lamellaarsega. Osteoonid hakkavad täitma trabeekulite vahelisi tühimikke. Osteoklastid sisenevad luusse veresoontest, mis moodustavad sellesse õõnsused. Osteoklastid loovad luuüdi jaoks õõnsuse, mõjutavad luu kuju.
Kaudne osteogenees
Kaudne osteogenees toimub torukujuliste ja käsnjas luude arengu ajal. Kõigi osteogeneesi mehhanismide mõistmiseks peate olema hästi kursis kõhre ja luu sidekoe histoloogiaga.
Kogu protsessi saab jagada kolmeks etapiks:
- Kõhre mudeli moodustumine. Diafüüsis muutuvad kondrotsüüdid toitainete puuduseks ja muutuvad villiliseks. Vabanenud maatriksi vesiikulid põhjustavad kõhrekoe lupjumist. Histoloogias on kõhre ja luukoe omavahel seotud. Nad hakkavad üksteist asendama. Perikondrium muutub periostiks. Kondrogeensed rakud muutuvad osteogeenseteks, mis omakorda osteoblastideks.
- Primaarse käsnluu moodustumine. Kõhremudeli asemele ilmub krobeline kiuline sidekude. Samuti moodustub perikondraalne luurõngas, luu mansett, kus osteoblastid moodustavad trabekuleid otse diafüüsi kohas. Luu manseti väljanägemise tõttu muutub kõhre toitumine võimatuks ja kondrotsüüdid hakkavad surema. Kõhre ja luukoe histoloogias on omavahel väga seotud. Pärast kondrotsüütide surma moodustavad osteoklastid luu perifeeriast diafüüsi sügavusele kanalid, mida mööda liiguvad osteoblastid, osteogeensed rakud ja veresooned. Algab endokondraalne luustumine, mis lõpuks muutub epifüüsiks.
- Kanga ümberehitamine. Primaarne jäme kiuline kude muutub järk-järgult lamellseks.
Luukoe kasv ja areng
Luude kasv inimestel kestab kuni 20 aastat. Luu laius kasvab luuümbrise tõttu, pikkus metaepifüüsi kasvuplaadi tõttu. Metaepifüüsi plaadil võib eristada puhkekõhre tsooni, sammaskõhre tsooni, vesikulaarkõhre tsooni ja lupjunud kõhre tsooni.
Paljud tegurid mõjutavad luude kasvu ja arengut. Need võivad olla sisekeskkonna tegurid, keskkonnategurid, teatud ainete puudumine või liig.
Kasvuga kaasneb vana koe resorptsioon ja selle asendamine uue noorega. Lapsepõlves kasvavad luud väga aktiivselt.
Luude kasvu mõjutavad paljud hormoonid. Näiteks somatotropiin stimuleerib luude kasvu, kuid selle ülejäägi korral võib tekkida akromegaalia, mille puudus - kääbus. Insuliin on oluline osteogeensete ja tüvistroomirakkude õigeks arenguks. Suguhormoonid mõjutavad ka luude kasvu. Nende suurenenud sisaldus varases eas võib põhjustada luude lühenemist metaepifüüsiplaadi varajase luustumise tõttu. Nende vähenenud sisaldus täiskasvanueas võib põhjustada osteoporoosi, suurendada luude haprust. Kilpnäärme hormoon k altsitoniin viib osteoblastide aktiveerumiseni, paratüriin suurendab osteoklastide arvu. Türoksiin mõjutab luustumise keskusi, neerupealiste hormoone – regenereerimisprotsesse.
Luude kasvu onmõjutab ka mõningaid vitamiine. C-vitamiin soodustab kollageeni sünteesi. Hüpovitaminoosiga võib täheldada luukoe regeneratsiooni aeglustumist, histoloogia sellistes protsessides aitab välja selgitada haiguse põhjused. A-vitamiin kiirendab osteogeneesi, tasub olla ettevaatlik, sest hüpervitaminoosiga kaasneb luuõõnsuste ahenemine. D-vitamiin aitab organismil k altsiumi omastada, beriberi puhul kõverduvad luud. Samal ajal kaasneb moodustunud plastilise luukoega histoloogias termin osteomalaatsia ja sellised sümptomid on iseloomulikud ka laste rahhiidile.
Luu ümberkujundamine
Ümberkorraldamise käigus asendub jäme kiuline sidekude lamellkoega, uueneb luukoe ja reguleeritakse mineraalainete sisaldust. Aastas uueneb keskmiselt 8% luuainest ning käsnkude uueneb 5 korda intensiivsem alt kui lamellkude. Luukoe histoloogias pööratakse erilist tähelepanu luu ümberkujunemise mehhanismidele.
Ümberkorraldamine hõlmab resorptsiooni, kudede hävitamist ja osteogeneesi. Vanusega võib resorptsioon domineerida. See seletab eakate osteoporoosi.
Ümberkorraldamise protsess koosneb neljast etapist: aktiveerimine, resorptsioon, tagasipöördumine ja moodustamine.
Luukoe regenereerimist histoloogias peetakse luukoe remodelleerumiseks. See protsess on väga oluline, kuid mis kõige tähtsam, teades regeneratsiooniprotsessi mõjutavaid tegureid, saame seda kiirendada, mis on luumurdude puhul väga oluline.
Teadmised histoloogiast, inimese luukoest on kasulikud nii arstidele kui ka tavainimestele. Mõne mehhanismi mõistmine võib aidata ka igapäevastes asjades, näiteks luumurdude ravis, vigastuste ennetamisel. Luukoe struktuur histoloogias on hästi uuritud. Kuid sellegipoolest pole luukoe täielikult uuritud.
