โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของกระดูก

กระดูกเป็นอวัยวะที่สำคัญมากในร่างกายมนุษย์ เช่นเดียวกับอวัยวะอื่น ๆ กระดูกประกอบด้วยเนื้อเยื่อหลายประเภท โดยเนื้อเยื่อหลัก ๆ ก็คือเนื้อเยื่อกระดูก ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดหนึ่ง

กระดูก (os) มีโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน ในสิ่งมีชีวิต กระดูกของผู้ใหญ่ประกอบด้วยน้ำมากถึง 50% สารอินทรีย์ 28.15% และสารอนินทรีย์ 21.85% สารอนินทรีย์ประกอบด้วยสารประกอบของแคลเซียม ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม และธาตุอื่นๆ กระดูกที่บดละเอียดประกอบด้วยสารอินทรีย์ 1/3 เรียกว่า "ossein" และสารอนินทรีย์ 2/3

ความแข็งแรงของกระดูกนั้นเกิดจากความเป็นเอกภาพทางเคมีและกายภาพของสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ รวมถึงลักษณะโครงสร้างของสารเหล่านั้น การที่มีสารอินทรีย์เป็นองค์ประกอบมากจะทำให้กระดูกมีความยืดหยุ่นและยืดหยุ่นมากขึ้น เมื่อสัดส่วนของสารอนินทรีย์เพิ่มขึ้น (ในวัยชรา มีโรคบางชนิด) กระดูกก็จะเปราะและเปราะบาง อัตราส่วนของสารอนินทรีย์ในองค์ประกอบของกระดูกจะแตกต่างกันไปในแต่ละคน แม้แต่ในคนคนเดียวกันก็เปลี่ยนแปลงไปตลอดชีวิต ขึ้นอยู่กับลักษณะทางโภชนาการ กิจกรรมทางอาชีพ พันธุกรรม สภาพแวดล้อม เป็นต้น

กระดูกส่วนใหญ่ในผู้ใหญ่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อกระดูกแผ่นบาง ซึ่งก่อตัวเป็นเนื้อเยื่อที่แน่นและเป็นรูพรุน โดยการกระจายตัวของเนื้อเยื่อขึ้นอยู่กับภาระการทำงานของกระดูก

สารที่มีความหนาแน่น (substantia compacta) ของกระดูกจะสร้างไดอะฟิซิสของกระดูกท่อ คลุมเอพิฟิซิสไว้ด้านนอกในรูปของแผ่นบางๆ เช่นเดียวกับกระดูกฟองน้ำและกระดูกแบนที่สร้างจากสารที่มีความหนาแน่น สารที่มีความหนาแน่นของกระดูกจะถูกแทรกซึมโดยช่องเล็กๆ ที่หลอดเลือดและเส้นประสาทผ่านเข้าไป ช่องบางส่วนตั้งอยู่ขนานกับผิวของกระดูกเป็นส่วนใหญ่ (ช่องกลางหรือช่องฮาเวอร์เซียน) ในขณะที่ช่องอื่นๆ เปิดอยู่บนพื้นผิวของกระดูกเป็นช่องเปิดสำหรับรับสารอาหาร (foramina nutricia) ซึ่งหลอดเลือดแดงและเส้นประสาทจะแทรกซึมเข้าไปในความหนาของกระดูก และหลอดเลือดดำจะไหลออก

ผนังของคลองกลาง (Haversian) (canales centrales) ก่อตัวขึ้นจากแผ่นกระดูกซ้อนกันหนา 4-15 ไมโครเมตร ราวกับว่าสอดเข้าด้วยกัน รอบๆ คลองหนึ่งจะมีแผ่นกระดูกดังกล่าว 4-20 แผ่น คลองกลางพร้อมกับแผ่นกระดูกที่อยู่รอบๆ เรียกว่าออสเตียน (ระบบฮาเวอร์เซียน) ออสเตียนเป็นหน่วยโครงสร้างและการทำงานของสารที่แน่นหนาของกระดูก ช่องว่างระหว่างออสเตียนจะเต็มไปด้วยแผ่นกระดูกที่แทรกอยู่ ชั้นนอกของสารที่แน่นหนาก่อตัวขึ้นจากแผ่นกระดูกรอบนอก ซึ่งเป็นผลผลิตจากหน้าที่ในการสร้างกระดูกของเยื่อหุ้มกระดูก ชั้นในซึ่งจำกัดโพรงไขกระดูกนั้นแสดงด้วยแผ่นกระดูกรอบในซึ่งก่อตัวขึ้นจากเซลล์สร้างกระดูกของเยื่อบุกระดูก

สารฟองน้ำ (trabecular) ของกระดูก (substantia spongiosa) มีลักษณะคล้ายฟองน้ำซึ่งสร้างขึ้นจากแผ่นกระดูก (คาน) โดยมีเซลล์อยู่ระหว่างกัน ตำแหน่งและขนาดของคานกระดูกนั้นถูกกำหนดโดยแรงที่กระดูกต้องรับในรูปแบบของความตึงและแรงกด เส้นที่สอดคล้องกับทิศทางของคานกระดูกเรียกว่าเส้นโค้งความตึงและแรงกด ตำแหน่งของคานกระดูกที่ทำมุมกับคานอื่นจะช่วยถ่ายโอนแรงกด (แรงดึงของกล้ามเนื้อ) ไปยังกระดูกได้อย่างสม่ำเสมอ การออกแบบนี้ทำให้กระดูกมีความแข็งแรงโดยใช้เนื้อกระดูกน้อยที่สุด

กระดูกทั้งหมดยกเว้นพื้นผิวข้อต่อถูกปกคลุมด้วยเยื่อเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน - เยื่อหุ้มกระดูก เยื่อหุ้มกระดูกจะเชื่อมติดกับกระดูกอย่างแน่นหนาด้วยเส้นใยเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (ชาร์เป) ที่เจาะลึกเข้าไปในกระดูก เยื่อหุ้มกระดูกมีสองชั้น ชั้นเส้นใยด้านนอกก่อตัวจากเส้นใยคอลลาเจนที่ทำให้เยื่อหุ้มกระดูกมีความแข็งแรงเป็นพิเศษ หลอดเลือดและเส้นประสาทผ่านเข้าไป ชั้นในคือชั้นการเจริญเติบโตหรือชั้นแคมเบียม ซึ่งอยู่ติดกับพื้นผิวด้านนอกของกระดูกโดยตรง มีเซลล์สร้างกระดูก ซึ่งทำให้กระดูกมีความหนาขึ้นและสร้างใหม่หลังจากได้รับบาดเจ็บ ดังนั้น เยื่อหุ้มกระดูกจึงไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ปกป้องและบำรุงกระดูกเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่สร้างกระดูกอีกด้วย

จากด้านใน ด้านข้างของโพรงไขกระดูก กระดูกจะถูกปกคลุมด้วยเอ็นโดสเตียม เอ็นโดสเตียม (endosteum) มีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ ยึดแน่นกับผิวด้านในของกระดูก และยังทำหน้าที่สร้างกระดูกอีกด้วย

กระดูกมีลักษณะเฉพาะคือมีความยืดหยุ่นสูง กระดูกสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของการออกกำลังกาย การออกกำลังกาย ซึ่งแสดงให้เห็นในจำนวนกระดูกที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง การเปลี่ยนแปลงความหนาของแผ่นกระดูกจากสารที่แน่นและเป็นรูพรุน การออกกำลังกายอย่างสม่ำเสมอและพอประมาณจะดีกว่าสำหรับการพัฒนาของกระดูกที่เหมาะสม การใช้ชีวิตแบบอยู่ประจำที่ การรับน้ำหนักน้อย ส่งผลให้กระดูกอ่อนแอและบางลง กระดูกจะมีโครงสร้างเซลล์ขนาดใหญ่และอาจละลายได้บางส่วน (การสลายของกระดูก ภาวะกระดูกพรุน) อาชีพการงานยังส่งผลต่อลักษณะเฉพาะของโครงสร้างกระดูก นอกจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ปัจจัยทางพันธุกรรมและเพศก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน

ความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อกระดูก การปรับโครงสร้างใหม่ที่เกิดขึ้นได้นั้นเกิดจากการสร้างเซลล์กระดูกใหม่ สารระหว่างเซลล์ที่อยู่เบื้องหลังการทำลาย (การดูดซับ) ของเนื้อเยื่อกระดูกที่มีอยู่ การดูดซึมจะเกิดขึ้นจากการทำงานของเซลล์สลายกระดูก แทนที่กระดูกที่ถูกทำลาย กระดูกใหม่จะถูกสร้างขึ้นด้วยคานกระดูกใหม่

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