Grayova anatomická ilustrácia ľudskej stehennej kosti.
Kosti sú tuhé orgány, ktoré tvoria súčasť endoskeletu stavovcov. Slúžia na pohyb, podporu a ochranu rôznych orgánov tela, produkujú červené a biele krvinky a ukladajú minerálne látky. Keďže kosti majú rôzne tvary a zložitú vnútornú a vonkajšiu štruktúru, sú okrem plnenia mnohých ďalších funkcií ľahké, ale zároveň pevné a tvrdé. Jedným z typov tkanív, ktoré tvoria kosti, je mineralizované kostné tkanivo, nazývané aj kostné tkanivo, ktoré im dodáva tuhosť a trojrozmernú vnútornú štruktúru pripomínajúcu včelie plásty. Medzi ďalšie typy tkanív, ktoré sa nachádzajú v kostiach, patria kostná dreň, endost a periost, nervy, cievy a chrupavky. V tele dospelého človeka sa nachádza 206 kostí a v tele dojčaťa približne 300 kostí.
Psychológovia sa zaujímajú o výskum kostí do tej miery, do akej: ovplyvňujú chôdzu, pohyb, pohybovú koordináciu atď., súvisia s telesným vývojom, fyzickou atraktívnosťou atď.
Kosti majú osem hlavných funkcií:
Základné tkanivo kosti, kostné tkanivo, je relatívne tvrdý a ľahký kompozitný materiál, tvorený prevažne fosforečnanom vápenatým v chemickom usporiadaní označovanom ako hydroxylapatit vápenatý (toto kostné tkanivo dodáva kostiam tuhosť). Má pomerne vysokú pevnosť v tlaku, ale slabú pevnosť v ťahu, čo znamená, že dobre odoláva tlakovým silám, ale nie ťahovým silám. Hoci je kosť v podstate krehká, má značnú mieru pružnosti, ku ktorej prispieva najmä kolagén. Všetky kosti sa skladajú zo živých buniek uložených v mineralizovanej organickej matrici, ktorá tvorí kostné tkanivo.
Telo hornej čeľuste – čeľustná dutina – plochy tela Predná (incisívna jamka, jamka špičáka, infraorbitálny otvor, predný nosový chrbát) – Infratemporálna (alveolárne kanáliky, tuberozita hornej čeľuste) – Orbitálna (infraorbitálna ryha, infraorbitálny kanál) – Nosová (pterygopalatinálny kanál)
výbežky Zygomatický výbežok – Frontálny výbežok (Agger nasi, predný slzný hrebeň) – Alveolárny výbežok – Palatinálny výbežok (incisívny otvor, incisívne kanáliky, Foramina Scarpa, premaxilla, predný nosový chrbát)
Zadný slzný hrebeň – Slzná ryha
Orbitálny výbežok – foramina (Zygomaticofaciálna, Zygomaticotemporálna, Zygomaticoörbitálna)
Pterygopalatínová jamka – Pterygoidná jamkaHorizontálna platňa (zadná nosová chrbtica) – Kolmá platňa (Pterygopalatinový kanál, Sfénopalatinový otvor, pyramídový výbežok) výbežky (Orbitálny – Sfénoidálny)
telo (Symphysis menti, Mental protuberance, Mental foramen, Mental spine, Mylohyoid line) ramus (Mandibular foramen, Mylohyoid groove, Mandibular canal, Angle, Coronoid process, Condyloid process, Mandibular notch)
nosová kosť – dolné nosové kostičky (etmoidálny výbežok, čeľustný výbežok) – vomer
Kosť nie je rovnomerne pevný materiál, ale medzi jej tvrdými prvkami sú medzery.
Tvrdá vonkajšia vrstva kostí je zložená z kompaktného kostného tkaniva, tzv. vďaka minimálnym medzerám a priestorom. Toto tkanivo dáva kostiam hladký, biely a pevný vzhľad a tvorí 80 % celkovej kostnej hmoty kostry dospelého človeka. Kompaktná kosť sa môže označovať aj ako hustá kosť alebo kortikálna kosť.
Vnútro orgánu vypĺňa trabekulárne kostné tkanivo (otvorená pórovitá sieť, nazývaná aj anulárna alebo hubovitá kosť), ktoré sa skladá zo siete tyčiniek a doštičiek, vďaka ktorým je orgán celkovo ľahší a má priestor pre krvné cievy a dreň. Trabekulárna kosť tvorí zvyšných 20 % celkovej kostnej hmoty, ale má takmer desaťkrát väčší povrch ako kompaktná kosť.
Kostnú hmotu tvorí niekoľko typov buniek;
Matrix je hlavnou zložkou kosti, ktorá obklopuje bunky. Má anorganické a organické časti.
Anorganické sú najmä kryštalické minerálne soli a vápnik, ktorý je prítomný vo forme hydroxyapatitu. Matrica sa spočiatku ukladá ako nemineralizovaný osteoid (produkovaný osteoblastami). Mineralizácia zahŕňa osteoblasty vylučujúce vezikuly obsahujúce alkalickú fosfatázu. Tá štiepi fosfátové skupiny a pôsobí ako ohnisko pre ukladanie vápnika a fosfátov. Vezikuly potom prasknú a slúžia ako centrum pre rast kryštálov.
Organickú časť matrice tvorí najmä kolagén typu I. Ten sa vytvára intracelulárne ako tropokolagén a potom sa exportuje. Potom sa spája do fibríl. K organickej časti matrix patria aj rôzne rastové faktory, ktorých funkcie nie sú úplne známe. Medzi ďalšie prítomné faktory patria glykozaminoglykány, osteokalcín, osteonektín, kostný sialo proteín a faktor bunkovej väzby. Jednou z hlavných vecí, ktoré odlišujú matrix kosti od matrixu inej bunky, je, že matrix v kosti je tvrdý.
Kolagénové vlákna tkanej kosti
Kosť sa najskôr ukladá ako tkaná kosť, v dezorganizovanej štruktúre s vysokým podielom osteocytov u mladých a pri hojení poranení. Tkaná kosť je slabšia, s malým počtom náhodne orientovaných kolagénových vlákien, ale tvorí sa rýchlo. Nahrádza ju lamelárna kosť, ktorá je vysoko organizovaná v koncentrických plátoch s nízkym podielom osteocytov. Lamelárna kosť je pevnejšia a je vyplnená mnohými kolagénovými vláknami paralelnými s inými vláknami v tej istej vrstve. Vlákna prebiehajú v opačných smeroch v striedajúcich sa vrstvách, podobne ako preglejka, čo napomáha schopnosti kosti odolávať torzným silám. Po zlomenine sa rýchlo vytvorí tkaná kosť, ktorá je postupne nahradená pomaly rastúcou lamelárnou kosťou na už existujúcej kalcifikovanej hyalínnej chrupavke prostredníctvom procesu známeho ako „kostná substitúcia“.
V ľudskom tele je päť typov kostí: dlhé, krátke, ploché, nepravidelné a sezamové.
Tvorba kostí počas fetálneho štádia vývoja prebieha dvoma spôsobmi: intramembranóznou a endochondrálnou osifikáciou.
Intramembranózna osifikácia
K intramembranóznej osifikácii dochádza najmä pri tvorbe plochých kostí lebky; kosť sa tvorí z mezenchýmového tkaniva. Jednotlivé kroky intramembranóznej osifikácie sú:
Endochondriálna osifikácia
Na druhej strane, endochondrálna osifikácia sa vyskytuje v dlhých kostiach, napríklad v končatinách, a kosť sa tvorí z chrupavky. Jednotlivé kroky endochondrálnej osifikácie sú:
Endochondrálna osifikácia začína bodmi v chrupavke, ktoré sa nazývajú „primárne osifikačné centrá“. Väčšinou sa objavujú počas vývoja plodu, hoci niekoľko krátkych kostí začína svoju primárnu osifikáciu po narodení. Sú zodpovedné za tvorbu diafýz dlhých kostí, krátkych kostí a niektorých častí nepravidelných kostí. Sekundárna osifikácia nastáva po narodení a vytvára epifýzy dlhých kostí a končatiny nepravidelných a plochých kostí. Diafýza a obe epifýzy dlhej kosti sú oddelené rastúcou zónou chrupavky (epifyzárna platnička). Keď dieťa dosiahne kostrovú zrelosť (18 až 25 rokov), celá chrupavka sa nahradí kosťou, čím sa diafýza a obe epifýzy spoja (epifyzárny uzáver).
Existujú dva typy kostnej drene, žltá a červená, najčastejšie sa vyskytuje červená.
Kostnú dreň možno nájsť takmer v každej kosti, v ktorej sa nachádza pórovité tkanivo. U novorodencov sú všetky takéto kosti vyplnené výlučne červenou kostnou dreňou , ale ako dieťa starne, je väčšinou nahradená žltou alebo tukovou kostnou dreňou. U dospelých sa červená dreň nachádza najmä v plochých kostiach lebky, rebrách, stavcoch a panvových kostiach.
Remodelácia alebo kostný obrat je proces resorpcie, po ktorom nasleduje náhrada kosti s malou zmenou tvaru a prebieha počas celého života človeka. Osteoblasty a osteoklasty, ktoré sú spolu spojené prostredníctvom parakrinnej bunkovej signalizácie, sa označujú ako jednotky kostnej remodelácie.
Cieľom remodelácie je regulovať homeostázu vápnika, opravovať mikropoškodenia kostí (z každodenného stresu), ale aj formovať a modelovať kostru počas rastu.
Proces resorpcie kostí osteoklastami uvoľňuje uložený vápnik do systémového obehu a je dôležitým procesom regulácie rovnováhy vápnika. Keďže tvorba kostí aktívne fixuje cirkulujúci vápnik v jeho minerálnej forme a odstraňuje ho z krvného obehu, resorpcia ho aktívne odfixuje, čím sa zvyšuje hladina cirkulujúceho vápnika. Tieto procesy prebiehajú v tandeme na miestach špecifických pre danú lokalitu.
Opakovaná záťaž, ako napríklad cvičenie s váhou alebo hojenie kostí, vedie k zhrubnutiu kosti v miestach maximálnej záťaže (Wolffov zákon). Predpokladá sa, že je to dôsledok piezoelektrických vlastností kosti, ktoré spôsobujú, že kosť pri záťaži generuje malé elektrické potenciály.
Existuje mnoho porúch kostry. Jednou z najvýznamnejších je osteoporóza.
Osteoporóza je ochorenie kostí, ktoré vedie k zvýšenému riziku zlomenín. Pri osteoporóze je znížená hustota kostného minerálu (BMD), narušená mikroarchitektúra kosti a zmenené množstvo a rozmanitosť nekolagénových bielkovín v kosti. Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) definuje osteoporózu u žien ako hustotu kostného minerálu o 2,5 štandardnej odchýlky pod maximálnou kostnou hmotnosťou (priemer 20-ročných zdravých osôb zodpovedajúcich pohlaviu) meranou pomocou DXA; pojem „stanovená osteoporóza“ zahŕňa prítomnosť fraktúry krehkosti. Osteoporóza sa najčastejšie vyskytuje u žien po menopauze, keď sa nazýva postmenopauzálna osteoporóza, ale môže sa vyvinúť aj u mužov a žien pred menopauzou v prítomnosti určitých hormonálnych porúch a iných chronických ochorení alebo v dôsledku fajčenia a liekov, najmä glukokortikoidov, keď sa ochorenie nazýva osteoporóza vyvolaná steroidmi alebo glukokortikoidmi (SIOP alebo GIOP).
Osteoporóze sa dá predchádzať radami o životnom štýle a liekmi a prevencia pádov u ľudí so známou osteoporózou alebo podozrením na ňu je osvedčeným spôsobom prevencie zlomenín. Osteoporózu možno liečiť bisfosfonátmi a rôznymi inými liečebnými postupmi.
Štúdium kostí a zubov sa nazýva osteológia. Často sa využíva v antropológii, archeológii a súdnom lekárstve na rôzne úlohy. Môže ísť napríklad o určenie výživy, zdravotného stavu, veku alebo zranenia jedinca, ktorému boli kosti odobraté. Príprava mäsitých kostí na tieto typy štúdií môže zahŕňať maceráciu – varenie mäsitých kostí na odstránenie veľkých častíc a následné ručné čistenie.
Antropológovia a archeológovia zvyčajne skúmajú kostené nástroje vyrobené Homo sapiens a Homo neanderthalensis. Kosti môžu slúžiť na rôzne účely, napríklad ako hroty na projektily alebo umelecké pigmenty, a môžu byť vyrobené z endoskeletálnych alebo vonkajších kostí, napríklad z parohu alebo klov.
Alternatívy kostených endoskeletov
Existuje niekoľko evolučných alternatív mamilárnej kosti; hoci majú niektoré podobné funkcie, nie sú úplne funkčne analogické kosti.
Prenikanie kostí cez kožu a ich vystavenie vonkajšiemu prostrediu môže byť u niektorých zvierat prirodzeným procesom, ale aj dôsledkom zranenia:
Na označenie vlastností a zložiek kostí v celom tele sa používa niekoľko pojmov:
Telo hornej čeľuste – čeľustná dutina – plochy tela Predná (incisívna jamka, jamka špičáka, infraorbitálny otvor, predný nosový chrbát) – Infratemporálna (alveolárne kanáliky, tuberozita hornej čeľuste) – Orbitálna (infraorbitálna ryha, infraorbitálny kanál) – Nosová (pterygopalatinálny kanál)
výbežky Zygomatický výbežok – Frontálny výbežok (Agger nasi, predný slzný hrebeň) – Alveolárny výbežok – Palatinálny výbežok (incisívny otvor, incisívne kanáliky, Foramina Scarpa, premaxilla, predný nosový chrbát)
Zadný slzný hrebeň – Slzná ryha
Orbitálny výbežok – foramina (Zygomaticofaciálna, Zygomaticotemporálna, Zygomaticoörbitálna)
Pterygopalatínová jamka – Pterygoidná jamkaHorizontálna platňa (zadná nosová chrbtica) – Kolmá platňa (Pterygopalatinový kanál, Sfénopalatinový otvor, pyramídový výbežok) výbežky (Orbitálny – Sfénoidálny)
telo (Symphysis menti, Mental protuberance, Mental foramen, Mental spine, Mylohyoid line) ramus (Mandibular foramen, Mylohyoid groove, Mandibular canal, Angle, Coronoid process, Condyloid process, Mandibular notch)
nosová kosť – dolné nosové kostičky (etmoidálny výbežok, čeľustný výbežok) – vomer