Kaulu struktūra un ķīmiskais sastāvs

Kauli aizņem stingri noteiktu vietu cilvēka ķermenī. Tāpat kā jebkuru orgānu, kaulu pārstāv dažāda veida audi, galvenā vieta ir kaulu audi, kas ir sava veida saistaudi.

Kauliem (os) ir sarežģīta struktūra un ķīmiskais sastāvs. Dzīvā organismā pieaugušā cilvēka kaulā ir līdz 50% ūdens, 28,15% organisko un 21,85% neorganisko vielu. Neorganiskās vielas ir apzīmētas ar kalcija, fosfora, magnija un citu elementu savienojumiem. Maķerēts kauls 1/3 sastāv no organiskām vielām, ko sauc par ossein, 2/3 - no neorganiskām vielām.

Kaulu stiprību nodrošina neorganisko un organisko vielu fizikāli ķīmiskā vienotība un tās iezīmes. Organisko vielu pārsvars nodrošina ievērojamu elastību, kaula elastību. Ar neorganisko savienojumu proporcijas pieaugumu (vecumā, ar noteiktām slimībām) kauls kļūst trausls, trausls. Neorganisko vielu proporcija kaulu sastāvā atšķiras no cilvēka uz cilvēku. Pat vienai personai tas mainās visu mūžu, tas atkarīgs no uztura īpašībām, profesionālās darbības, iedzimtības, vides apstākļiem utt.

Lielākā daļa no pieauguša cilvēka kauliem sastāv no plakanajiem kaulaudiem. Tas veido kompaktu un spongiju vielu, kuras izplatība ir atkarīga no funkcionālās slodzes kaulā.

Kompaktā viela (substantia compacta) veido kaulu diaphysis ar garo kaulu, formā plānas plāksnes aptver ārpuses epifīzes un poraina un plakanām kauliem, kas būvēti no biskvīta materiāla. Komplicētā kaulu viela iekļūst ar plāniem kanāliem, kuros iziet asinsvadi, nervu šķiedras. Daži kanāli ir izvietotas būtībā paralēli tās virsmas kaulu (centrālā, vai Haversian kanāli), otra izeja uz kaulu virsmas uzturvielu atverēm (foramina Nutricia), caur kuru iekļūt iekšpusē kaulu artēriju un nervu un atrodas vēnas.

Centrālās (havers) kanālu (kanālu centru) sienas veido koncentrētas plāksnes, kas ir 4-15 mikronu biezas, it kā ievietotas viena otrai. Apmēram viens kanāls no 4 līdz 20 šādām kaulu plāksnēm. Centrālais kanāls kopā ar apkārtējām plāksnēm sauc osteonu ( Havers sistēma). Osteons ir strukturāla un funkcionāla kompaktas kaulu vielas vienība. Starp osteonu atstarpes ir piepildītas ar interkalācijas plāksnēm. Kompaktas vielas ārējo slāni veido ārējās apkārtējās plāksnes, kas ir periosēmas kaulu veidojošās funkcijas produkts. Iekšējo slāni, kas ierobežo kaulu smadzeņu dobumu, attēlo iekšējās apkārtējās plāksnes, kuras veido endosta osteogēnas šūnas.

Kaulu spongija (trabekulāra) viela (substantia spongiosa) atgādina sūkli, kas veidota no kaulu plāksnēm (sijām) ar šūnām starp tām. Kaulu stieņu atrašanās vietu un izmērus nosaka noslodzes un saspiešanas formas kauli saskaras stresu. Līnijas, kas atbilst kaulaudu orientācijām, sauc par kompresijas un pagarinājuma līknēm. Kaulu siju novietojums leņķī viens pret otru veicina vienotu kaulu spiediena (muskuļu vilces) pārnešanu. Šī konstrukcija nodrošina kaulu stiprumu vismaz ar kaulu vielu rēķina.

Viss kauls, izņemot tās locītavu virsmas, ir pārklāts ar saistaudu membrānu - periositu. Periosteum droši saista ar kaulu, izmantojot saistaudos perforējošas (sharpeic) šķiedras, kas dziļi iesūcas kaulā. Periosteum tiek sadalīts divos slāņos. Ārējo šķiedru slāni veido kolagēnas šķiedras, kas piešķir periostei īpašu stiprību. Asinsvadi un nervi iet caur to. Iekšējais slānis ir germinal, cambials. Tas ir tieši piestiprināts pie kaula ārējās virsmas, satur osteogēnas šūnas, kuru dēļ kauls biezumā aug un pēc traumas atjaunojas. Tādējādi periostejs veic ne tikai aizsargājošās un trofiskās, bet arī kaulu formēšanas funkcijas.

No iekšpuses, no kaulu smadzeņu dobuma puses, kauls ir pārklāts ar endostu. Endost (endost) plāna plāksnes formā, blīvi piestiprināta pie kaula iekšējās virsmas, kā arī veic osteogēnu funkciju.

Kauli ir ievērojami plastmasas. Tās var viegli pārbūvēt mācību, fiziskās slodzes ietekmē, kas izpaužas kā osteonu skaita palielināšanās vai samazināšanās, kompaktu un spongiju vielu kaula plākšņu biezuma izmaiņas. Lai optimāli attīstītu kaulu, ir ieteicams veikt mērenus regulārus vingrinājumus. Sedentārā dzīve, zemas slodzes veicina kaulu vājināšanos un mazināšanos. Kauls iegūst rupjās celulozes struktūru un pat daļēji atgriežas (kaulu rezorbcija, osteoporoze). Profesija arī ietekmē kaulu struktūras īpatnības. Būtiska loma papildus ārējai lomai ir arī iedzimta-seksuāla rakstura faktoriem.

Kaulu audu plastika, tā aktīvā rekonstrukcija ir saistīta ar jaunu kaulu šūnu veidošanos, starpšūnu vielu veidošanos esošo kaulu audu iznīcināšanas (rezorbcijas) fona. Resorbciju nodrošina osteoklastu aktivitāte. Sakņojošā kaula vietā tiek veidoti jauni kaulu sijas, jauni osteoni.

[1], [2], [3], [4], [5], [6]