Kaulu struktūra un ķīmiskais sastāvs

Kauli cilvēka ķermenī ieņem stingri noteiktu vietu. Tāpat kā jebkuru orgānu, kaulus pārstāv dažādi audu veidi, no kuriem galveno vietu ieņem kaulu audi, kas ir saistaudu veids.

Kaulam (os) ir sarežģīta struktūra un ķīmiskais sastāvs. Dzīvā organismā pieauguša cilvēka kauls satur līdz 50% ūdens, 28,15% organisko un 21,85% neorganisko vielu. Neorganiskās vielas pārstāv kalcija, fosfora, magnija un citu elementu savienojumi. Macerēts kauls sastāv no 1/3 organiskām vielām, ko sauc par "oseīnu", un 2/3 neorganiskām vielām.

Kaula stiprību nodrošina neorganisko un organisko vielu fizikāli ķīmiskā vienotība un tā struktūras īpatnības. Organisko vielu pārsvars nodrošina ievērojamu kaula elastību un lokanību. Palielinoties neorganisko savienojumu īpatsvaram (vecumā, ar dažām slimībām), kauls kļūst trausls un vājš. Neorganisko vielu attiecība kaulu sastāvā dažādiem cilvēkiem ir atšķirīga. Pat vienam un tam pašam cilvēkam tā mainās visa mūža garumā, ir atkarīga no uztura īpašībām, profesionālās darbības, iedzimtības, vides apstākļiem utt.

Lielākā daļa pieaugušo kaulu sastāv no lamelāriem kaulaudiem. Tie veido kompaktu un porainu vielu, kuras sadalījums ir atkarīgs no funkcionālajām slodzēm uz kaulu.

Kaula kompaktā viela (substantia compacta) veido cauruļveida kaulu diafīzes, plānas plāksnes veidā no ārpuses pārklāj to epifīzes, kā arī no porainas vielas veidotus porainus un plakanus kaulus. Kaula kompakto vielu caururbj plāni kanāli, pa kuriem iziet asinsvadi un nervu šķiedras. Daži kanāli galvenokārt atrodas paralēli kaula virsmai (centrālie jeb Haversa kanāli), citi atveras kaula virsmā kā barības vielu atveres (foramina nutricia), caur kurām artērijas un nervi iekļūst kaula biezumā un iziet vēnas.

Centrālo (Haversa) kanālu (canales centrales) sienas veido koncentriskas 4–15 µm biezas plāksnes, it kā ievietotas viena otrā. Ap vienu kanālu atrodas no 4 līdz 20 šādām kaula plāksnēm. Centrālo kanālu kopā ar to ieskaujošajām plāksnēm sauc par osteonu (Haversa sistēma). Osteons ir kaula kompaktās vielas strukturāla un funkcionāla vienība. Atstarpes starp osteoniem ir aizpildītas ar starpkalibrētām plāksnēm. Kompaktās vielas ārējo slāni veido ārējās apkārtējās plāksnes, kas ir periosta kaulu veidojošās funkcijas produkts. Iekšējo slāni, kas ierobežo kaulu smadzeņu dobumu, attēlo iekšējās apkārtējās plāksnes, kas veidojas no endosta osteogēnajām šūnām.

Kaula porainā (trabekulārā) viela (substantia spongiosa) atgādina sūkli, kas veidota no kaula plāksnēm (sijām), starp kurām atrodas šūnas. Kaula siju atrašanās vietu un izmēru nosaka slodzes, ko kauls piedzīvo spriegojuma un saspiešanas veidā. Līnijas, kas atbilst kaulu siju orientācijai, sauc par saspiešanas un spriegojuma līknēm. Kaula siju novietojums leņķī viens pret otru palīdz vienmērīgi pārnest spiedienu (muskuļu vilkmi) uz kaulu. Šī konstrukcija piešķir kaulam stiprību ar vismazāko kaulu vielas patēriņu.

Viss kauls, izņemot tā locītavu virsmas, ir pārklāts ar saistaudu membrānu - periostu. Periosts ir stingri saaudzis ar kaulu, pateicoties saistaudu caurduršanas (Šarpeja) šķiedrām, kas dziļi iekļūst kaulā. Periostam ir divi slāņi. Ārējo šķiedru slāni veido kolagēna šķiedras, kas piešķir periostam īpašu izturību. Caur to iziet asinsvadi un nervi. Iekšējais slānis ir augšanas, kambijas slānis. Tas atrodas tieši blakus kaula ārējai virsmai, satur osteogēnas šūnas, kuru dēļ kauls aug biezumā un atjaunojas pēc traumas. Tādējādi periosts veic ne tikai aizsargājošas un trofiskas, bet arī kaulu veidojošas funkcijas.

No iekšpuses, no kaulu smadzeņu dobumu puses, kauls ir pārklāts ar endosteju. Endostejs (endosts) plānas plāksnes veidā cieši pieguļ kaula iekšējai virsmai un veic arī osteogēnu funkciju.

Kauliem raksturīga ievērojama plastiskums. Tie viegli atjaunojas treniņu, fizisko aktivitāšu ietekmē, kas izpaužas osteonu skaita palielināšanās vai samazināšanās, kompaktu un porainu vielu kaulu plātnīšu biezuma izmaiņās. Optimālai kaulu attīstībai vēlama mērena regulāra fiziskā aktivitāte. Mazkustīgs dzīvesveids, nelielas slodzes veicina kaulu vājināšanos un retināšanu. Kauls iegūst lielšūnu struktūru un pat daļēji izšķīst (kaulu rezorbcija, osteoporoze). Arī profesija ietekmē kaulu struktūras īpatnības. Papildus vides faktoriem nozīmīgu lomu spēlē arī iedzimtības un seksuālie faktori.

Kaulu audu plastiskums, to aktīvā pārstrukturēšanās ir saistīta ar jaunu kaulu šūnu, starpšūnu vielas veidošanos uz esošo kaulu audu iznīcināšanas (resorbcijas) fona. Resorbciju nodrošina osteoklastu aktivitāte. Iznīcinātā kaula vietā veidojas jauni kaulu sijas, jauni osteoni.

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