مواضيع المحاضرة:
background image

 

 

191

 

 

  Bone tissue supports fleshy structure & protects vital organs such as cranial & thoracic               
cavities ,and harbors the bone marrow                                                                                        

 

  is highly vascularized & metabolically very active .                                                                      

 

  It serves as a reservoir of calcium phosphates , and other ions                                                  

 

  Give the mechanical & metabolic functions to skeleton                                                              

 

  Bone tissue composes of bone matrix & three types of cells Osteocytes, Osteoblasts & Osteoclasts. 

 

BONE CELL 

 

collagen , 

(

 

the synthesis of the organic components of bone matrix ,

. Are responsible for 

Osteoblasts
proteoglycan and glycoproteins ).# They are located at the surface of bone tissue their shape ranged 
between cuboidal to columnar to flatten shape according to their  activity. Osteoblasts are gradually 
surrounded by new matrix and become Osteocytes and lacuna is formed .Matrix compoents are 

).

(not yet calcified

 

Osteoid

called 

 

secreted at the cell surface ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Derive from Osteoblasts , lie in lacunae , situated between lamellae of matrix .Only one 

 

:

 

Osteocytes

osteocyte is found in each lacuna .                                                                           

 

They have a thin cylindrical matrix canaliculi by which the molecules are passed from cell to cell. Some 
molecular exchange between cells takes place through extra cellular substance

 

 

 

 

 

 

Osteoclast

 

  Are very large ,branched motile cells contain from 5-50 or more nuclei                                          

 

They lie within enzymatically etched depressions in the matrix known as 

howship’s lacunae, are 

derived from the fusion of bone marrow_ derived mononucleotide cells.                             

 

uffled border

R

, forming a 

rregular projections

nto i

forming bone matrix is folded i

-

In active, the surface

  

 

Fig.8-3 : 

Events that occur during 

intramembranous ossification. Osteoblasts are 
synthesizing collagen, which forms a strand of 
matrix that traps cells. As this occurs, the 
osteoblasts gradually differentiate to become 
osteocytes. The lower part of the drawing 
shows an osteoblast being trapped in newly 
formed bone matrix. 

 

Fig.8-1 : 

Section of bone tissue showing an 

osteocyte with its cytoplasmic processes 
surrounded by matrix. The ultrastructure of the 
cell nucleus and cytoplasm is compatible with a 
low level of protein synthesis. 

 


background image

 

 

192

 

  Clear zone is cytoplasmic zone that surround the ruffled border, which is devoid of organelles, yet 
rich in actin filament .This zone is a site of adhesion of the osteoclast to bone matrix, in which bone 
resorption occurs                                                                                                      

 

 They secretes collagenas and other enzymes                                                                            

 

 pump proton into the microenvironment .Their activity is controlled by cytokines and hormone 

 

  Ruffled borders are related to the activity, of osteoclasts

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bone matrix

 

matter represents 50% of dry weight of bone matrix : calcium& phosphorus are especially 

 

Inorganic

  


abundant ,bicarbonate , citrate ,magnesium, potassium & sodium are also found Calcium & Phosphorus 
Hydroxyapatite crystals with Ca10(PO4)6 (OH)2                     

 

           

matter in bone matrix is a type I collagen& ground substance (proteoglycan 

 

organic

The 

  


aggregates & glycoprotein ).                                                                                                        

 

  Mineral & collagen fibers is responsible for the hardness & resistance of bone tissue.             

 

  After decalcified the bone ,its shape is preserved, but it becomes as flexible as a tendon .      

 

Fig.8.4 : Section showing three 
osteoclasts (arrows) digesting bone 
tissue. The osteoclast is a large cell with 
several nuclei and a ruffled border close 
to the bone matrix. Note the clear 
compartment where the process of bone 
erosion occurs. This compartment is 
acidified by a proton pump localized in 
the osteoclast membrane. It is the place 
of decalcification and matrix digestion 
and can be compared to a giant 
extracellular lysosome. Chondroclasts 
found in eroded regions of epiphyseal 
calcified cartilage are similar in shape to 
osteoclasts.

 

 

Fig.8.5 : Bone resorption. Lysosomal 

enzymes packaged in the Golgi complex 
and hydrogen ions produced are released 
into the confined microenvironment created 
by the attachment between bone matrix and 
the osteoclast's peripheral clear zone. The 
acidification of this confined space 
facilitates the dissolution of calcium 
phosphate from bone and is the optimal pH 
for the activity of lysosomal hydrolases. 
Bone matrix is thus removed and the 
products of bone resorption are taken up by 
the osteoclast's cytoplasm, probably 
digested further, and transferred to blood 
capillaries. 

 


background image

 

 

193

 

  Removable the collagenous 

– also leaves the bone with its original shape however, it becomes 

fragile, breaking & crumbling easily when handle.

 

Medical application

 

in which mineralization is impaired .                                                    

 

Osteomalacia ,

 

osteoclasts 

zed by dense, heavy bones, the 

The genetic disease ,which is characteri

 

Osteopetrosis

lack ruffled borders ,and resorption is defective 

 

steum

Periosteum & endo

 

  The  periosteum consists of an outer layer of collagen fibers & fibroblasts .Sharpey's fibers       
,penetrate the bone matrix ,bining the periosteum to bone .                                                        In the 

 

Osteoprogenitor cells

inner ,cellular layer of the periosteum is composed of fibroblast like cells called 
,they have a potential to divide by mitosis & differentiate into Osteoblasts. Osteoprogenitor cells play a 
prominent role in bone growth & repair

 

  The endosteum lines all internal cavities within the bone & is composed of a single layer of         
flattened Osteoprogenitor cells & very small amount of connective tissue .  

 

  The principle functions of  periosteum & endosteum are  nutrition of osseous tissue &           
provision of a continuous supply of new osteoblast for repair or growth of bone .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Types of bone

 

which shows dense area without cavities ,and 

 

Compact bone

There are two principle types of bones 

which shows area with numerous interconnecting cavities .

 

Cancellous bone

 

 

 

Fig.8.6 : Schematic drawing of 
the wall of a long-bone 
diaphysis showing three types 
of lamellar bone: haversian 
system and outer and inner 
circumferential lamellae. (For 
interstitial lamellae, see Figure 
8–10.) The protruding 
haversian system on the left 
shows the orientation of 
collagen fibers in each lamella. 
At the right is a haversian 
system showing lamellae, a 
central blood capillary (there are 
also small nerves, not shown), 
and many osteocytes with their 
processes. 

 


background image

 

 

194

 

 

 

 

 

According to shape ;

 

are composed of spongy bone covered by a thin 

 

Epiphyses

The bulbous ends called 

 

:

Long bones 

  


layer of compact bone                                                                                                   

 

The cylindrical part _ Diaphysis is composed of compact bone with a small component of spongy bone 
on its inner surface around the bone marrow cavity .                                                

 

           

Have a core of spongy bone completely surrounded by compact bone .

 

Short bones

  

 

separated 

 

,

ct bones called plates ( table)

layers of compa

Form the calvarias have two 

Flat bones 

  


by a layer of spongy bone called the diloe. 

 

According to development rate

 

  Primary ,immature ,woven bone: Is the first bone tissue to appear in embryonic development and in 
repair processes .It is temporary, is replaced in adults by secondary bone tissue except in few places in 
the body ( near the structures of the flat bones of the skull, in tooth socket ).   

 

  They have irregular array of collagen fibers .                                                                              

 

  They are a lower mineral content & higher proportion of osteocytes than in secondary bone T. 

 

  Sesondary bone tissue :    It is found in adults.                                                                    

 

  collagen fibers arranged in lamellae , which are paralled to each other or concentrically               
organized around a vascular canal.                                                                                            

 

  The concentric lamellae of bone surrounding a canal containing blood vessels ,nerve & loose     

  

                                                      

 

Haversian system ,or Osteon

connective tissue is called 

 

  Lacunae containing osteocytes are found between or within the lamellae .                               

 

  Surrounding each haversian systems is cementing substance Which consists of mineralized with few 
collagen

 

In long bone , the lamellae exhibit a typical organization consisting of Havesian systems , outer 

circumferential lamellae , inner circumferential & interstitial lamella .                                 

 

,is long .bifurcated cylinder parallel to the axis of the diaphysis .It communicate with 

 

Haversian system

the marrow cavity ,the periosteum, and one another through transverse or oblique Volkmann's canals .   
Each system is formed by successive deposits of lamella ,starting inward from the periphery ,so the 
most recently formed lamella is the one closest to the central canal.

 

 

 

Histogenesis

 

Bone can be formed in two ways : 

 

alization of matrix secreted by               

: By which direct mener

Intramembranous Ossification 

  


Ostoblasts. is the source of most of the flat bones ,it takes place within Mesenchymal tissue . The 
frontal & partial bones of the skull-as well as parts of the occipital , temporal bones , the mandible & 
maxilla are formed by this way .

 

 

 

Fig.8.7 : A: Thick section of bone illustrating the cortical 
compact bone and the lattice of trabeculae of cancellous bone. 
(Courtesy of DW Fawcett.) B: Section of cancellous (spongy) 
bone with its characteristic random disposition of collagen fibers. 
Picrosirius-polarized light (PSP) stain. Low magnification. 

 


background image

 

 

195

 

 

The process begin when

 

A primary ossification center.

The starting point for ossification is called 

 

1) Group of mesenchymal cells differentiate into osteoblasts.                                                         

 

2) Osteoblasts produce bone matrix & calcification follows ,resulting in the encapsulation of            

some osteoblast which then become osteocytes                                                                      

 

3) These islands of developing bone form wall that delineate elongated cavities containing              

capillaries, bone marrow cells & undifferentiated cells .                                                            

 

4) Several such groups arise almost simultaneously at the ossification center .                            

 

5) Fusion of the walls gives the bone a spongy structure .                                                              

 

6) The connective tissue that remain among the bone walls is penetrated by growing blood             

vessels & additional undifferentiated mesenchmal cells .                                                            

 

7) The ossification centers of a bone grow radially & finally fuse together , replacing the original      

connective tissue .                                                                                                                      

 

8) The fontanelles of newborn infants, for example , are soft areas in the skull that are not yet ossified .

 

 

 

 

 

 

 

Endochodrale Ossification :

  

 

  It takes place within a piece of Hyaline cartilage .                                                                       

 

  These type of ossification is principally responsible for the formation of short and long bones .

 

vents.

Endochondral Ossification of long bone consists of the following sequence of e

  

 

  The ( bone collar ) which is produced 
by intramembranous ossifications within 
the local perichondrium represent the first 
bone tissue appear.

 

  the local cartilage undergoes a 
degenerative in process of programmed 
cell death with cell enlargement 
(hypertrophy) and matrix calcification .

 

  This process begins at the central 
portion of the cartilage model (diaphysis) 
,which previously perforate by osteoclasts 
. The blood vessels penetrate the 
perforation region bringing 
osteoprogenitor cells to this region.

 

  Osteoblasts adhere to be calcified cartilage matrix and produce continuous layers of primary bone that 
surround the cartilaginous matrix remnants, so the primary Ossification center is produced 

 

Fig. 8.9 : The beginning of intramembranous 
ossification. Mesenchymal cells round up 
and form a blastema, from which osteoblasts 
differentiate, producing primary bone tissue.

 

 

 


background image

 

 

196

 

Then the secondary ossification 
center
, appear at the swellings in 

the extremities of the cartilage 
model( epiphyses) . During their 
expansion and remodeling the 
primary & secondary oss. Centers 
produced cavities that gradually 
filled with bone marrow . 

 

 Epiphyseal cartilage (epiphyseal 
plate)
 ,which connects the two 
epiphyses to the diaphysis .It is 
responsible for 
the growth in length 
of bone and Disappears in adults.

 

 

 

 

 

Bone growth and remodlingbone

 

Bone growth is associated with partial resorption of preformed tissue and the simultaneous laying down 
of new bone .This process permits the shape of the new bone to be maintained ,while it grows .bone 
remodeling in young children can be 200 times faster than the rate in the adult .Bone responds to the 
growth of the brain and forms a skull of adequate size .

 

Medicale aplication (Fractur repair)

 

 Bone matrix is destroyed .                                                                                                         

 

 Bone cells adjoining the fracture die .                                                                                          

 

 The damaged blood vessels produce a localized hemorrhage and form a blood clot.               

 

 During repair ,the blood clot ,cells and damaged bone matrix are removed by macrophages  

 


background image

 

 

197

 

 The periosteum and endosteum around the fracture respond with intense proliferation producing a 
tissue that surrounds the fracture and penetrates between the extremities of fractured bone .                   
 Primary bone is formed by endochondral and intramembranous ossification .                           

 

 The extremities of the fractured bone ,forming a Bone callus .                                                 

 

 The primary bone tissue of the callus is gradually resorbed and replaced by secondary tissue, 
remodeling the bone and restarting its original structure

 

 

 

 

 

 

 

Internal Structure Of Bones

 

Despite its hardness,bone is capable of changes in its internal structure in response to the various 
sresses it is subjected ,for ex. The positions of the teeth in the jaw bone can be modified by lateral 
pressures produced by Orthodontic appliances.

 

Metabolic Role Of The Bone

 

The skeleton contains 99% of the total calcium of the body .The concentration ions in the blood &tissue 
is stable because of continuous interchange between blood calcium & bone calcium .

 

Bone calcium mobilized by two mechanisms .

 

The first is the simple transfer of ions from hydroxypatite crystals to interstitial fluid then pass into the 
blood .It takes place in spongy bone .                                                                            

 

The second mechanism ,depend on the action of  hormones on bone . 

 

 Parathyroid hormone promotes Osteoclastic resorption of the bone matrix with liberation of calcium . 
This hormone act on osteoblast receptors ,which start the secretion of an Osteoclast-stimulating factor   
 Another hormone, Calcitonin , which is synthesized mainly by the parafollicular cell of the thyroid 
gland , Inhibits matrix resorption.

 

Medical aplication

 

Decalcification  of bone ,due to nutritional deficiency of calcium .Decalcification may also be caused by 
excessive production of Parathyroid hormone (hyperparathyriodism), which results in creased 
osteoclastic activity ,intense resorption of bone, elevation of blood Ca and PO4 levels,and abnormal 
deposits of calcium in several organs, mainly the kidney & arterial walls.

 

encies on Bone Tissue

Effects of Nutritional Defici

 

  Calcium deficiency in children causes Rickets , A disease in which the bone matrix does not            
calcify normally & the epiphyseal plate distorted by the body weight & muscular activity .               

 


background image

 

 

198

 

  Osteopetrosis , a disease caused by a defect in osteoclast Function that results in overgrowth        
,thickening ,and hardening of bones .                                                                                                 

 

  Osteoporosis , is an imbalance in skeletal turnover so that bone resorption exceed bone                 
formation ,frequently found in, immobilized patients and postmenopausal women .

 

Hormones Acting On Bone Tissue

 

The anterior lobe of pituitary synthesizes hormone has an effect on growth ,especially on the epiphyseal 
cartilage .Lack of growth hormone during the grow thing years causes Pituitary Dwarfism ; an excessive 
growth of the long bones , resulting in Gigantism . The sex hormones , both male (androgens) & female  
(astrogens),have a complex effect on bones . They influence the time of appearance and development 
of ossification centers and accelerate the closure of epiphyses 

 

Bone tumors

 

Bone tumor uncommon ( 0.5% of all cancer deaths) .The benign ( e.g. Osteoblastoma, osteoclastoma ) 
, while malignant (e.g. Osteosarcoma) .The lower end of the femur, the upper tibia ,and the upper 
humerus are the most common locations. The most frequent bone metastases are from breast , lung 
,prostate , kidney , & thyroid tumors

 

 

Joints

 

Joints are regions in which bones are capped and surrounded by connective tissues that hold the bones 
together and determine the type and the degree of movement between them . There are classified as 
Diarthroses ,in which there is free bone movement , or Synarthroses , in which very limited or no 
movement occurs .

 

.

 

There are three of Synathroses

 

  Synostosis ,in which bone are united by bone tissue and no movment takes place eg. Skull        
bones in adults .                                                                                                                          

 

  Synchodroses are articulation in which the bones are joined by hyaline cartilage (eg. The            
epiphyseal plates ,in adult ,synchodrosis unites the first ribe to the sternum ) .                         

 

  Diarthroses are joints that generally unite long bones and have great mobility ,such as the          
elbow and knee joints.

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 616 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل