Опорно-руховий апарат
Однією з головних властивостей всіх тварин та людини є пересування. Ця функція виконується опорно-руховим апаратом (апарат руху), представленим двома частинами: пасивною (кістки та їх з'єднання) та активною частиною (м'язами).
Вчення про кістки – остеологія (osteologia)
Скелет,skeleton, (від грец.skeletos– висушений, висохлий)складається з понад 200 кісток (рис. 1), що виконують механічні (опорна, захисна та локомоторна) та біологічні функції (участь у мінеральному обміні речовин та кровотворенні).
Мал. 1. Скелет людини (вигляд спереду):
2 - columna vertebralis;
11 - ossa digitorum;
Скелет умовно поділяють наосьовий(хребетний стовп і череп) ідодатковий(кістки верхніх та нижніх кінцівок).
Кістки представлені кістковою тканиною, яка відноситься до сполучної та складається з клітин та щільної міжклітинної речовини, багатої колагеном та мінеральними компонентами, що визначають фізико-хімічні властивості кісткової тканини (твердість та пружність). Кісткова тканина містить близько 33% органічних речовин (колаген, глікопротеїди та ін.) та 67% неорганічних речовин (солі, цитрати, кристали гідрооксиапатиту, більше 30 мікроелементів).
Виділяють два типи клітин кісткової тканини:остеобласти- молоді кісткові клітини, які поступово диференціюються в остеоцити, напрацьовуючи навколо себе кістковий матрикс, просочений солями кальцію іостеоцити- зрілі багатовідросткові клітини, розташовані в кісткових лакунах, замуровані в кістковому матриксі. Відростки їх контактують між собою. Остеоцити не поділяються. Крім того, в кістковій тканині розташовуються іостеокласти- великі багатоядерні клітини, що руйнують кістку та хрящ.
Будова кістки. Кістка як орган
Розрізняють два типи кісткової тканини –ретикулофіброзну (грубоволокнисту)тапластинчасту.Перша характерна для покривних кісток черепа. У ній одночасно з утворенням остеоцитів утворюється міжклітинна речовина та колагенові волокна, а між ними основна речовина ущільнюється та формує кісткові балки (перекладини). Друга пластинчаста тканина утворюється з першої при вростанні в кістку судин і представлена кістковими пластинками товщиною від 4 до 15мкм, які складаються з остеоцитів і міжклітинної тонковолокнистої кісткової речовини.
Залежно від розташування кісткових пластинок розрізняютькомпактна (щільна)речовина,substantia compactaігубчаста(substantia spongiosa)> кісткова речовина (трабекулярна кістка). У компактній речовині кісткові пластинки розташовані у певному порядку, утворюючи складні утворення –остеони– структурні одиниці кістки. Остеон складається з 5-20 циліндричних пластин, вставлених одна в одну. У центрі остеону -центральний канал (Гаверсов).Між остеонами розташовуються вставкові, проміжні (інтерстиціальні) пластинки, назовні від них знаходяться зовнішні навколишні (генеральні) пластинки, всередині - внутрішні навколишні (генеральні) пластинки (рис. 2). ).
Мал. 2. Схема будови кістки (остеон):
1 – Гаверсів канал; 2 – остеоцит; 3 - платівка остеону
Губчаста кісткова речовина складається з дуже тонких кісткових пластинок і перекладин, що перехрещуються між собою і утворюють комірки, заповнені кістковим мозком. Поперечини губчастої речовини розташовані у певному порядку. Їх напрямок відповідає дії на кістку сил стиснення та розтягування. Трубчасте тааркова будова кістки обумовлює найбільшу міцність при меншій масі та мінімальній витраті кісткового матеріалу (П. A. Лесгафт), що пояснює взаємозумовленість та взаємозв'язок форми та виконуваної кісткою функції. Цей факт покладено основою міжнародної класифікації кісток (табл.1; рис.3).
Міжнародна класифікація кісток
Характеристика (частини кістки)
Довга (трубчаста) кістка,
os longum, рис.3 (1)
Тіло (діафіз), метафіз, епіфіз, апофізи (відростки, виступи-горби)
Коротка (губчаста) кістка, os breve, рис.3 (3)
Плоска кістка, os planum, рис.3 (2,4)
Ненормальна (змішана) кістка, os irregulare
Окремі частини мають різний вид остеогенезу
Повітроносна кістка, os pneumaticum, рис.3 (5)
Найбільш прийнятною вважається класифікація кісток за М. Г. Привагою з урахуванням форми (будови), функції та розвитку (табл. 2; рис. 3).
Класифікація кісток за М. Г. Привагою
I. Трубчасті, рис.3 (1)
II.Губчасті, рис.3 (3)
1.Довгі 2.Короткі 3.Сесамоподібні
III.Плоскі, рис.3 (2,4,5)
1.Кістки черепа 2.Кістки поясів
1 - трубчаста; 2,4,5 – пласка; 3 - губчаста
Утрубчастої кісткирозрізняють середню частину кістки у вигляді трубки з кістковомозковою порожниною (компактна речовина), зване тілом (діафізом) кістки, яке в проксимальному та дистальному напрямках переходить у губчасту речовину звану проксимальним та дистальним метафізами.
Кінцеві відділи кістки, що мають суглобові поверхні, називаються епіфізами (проксимальним та дистальним). Справжній епіфіз побудований з губчастої речовини та має енхондральне вогнище (ядро) окостеніння. Помилковий епіфіз його не має. Між метафізом та епіфізомдо статевозрілого віку розташовується зона зростання кістки в довжину – епіфізарний (метаепіфізарний) хрящ, що відповідає епіфізарній лінії на рентгенограмах та зрізах кістки. Розташовані на метафізах виступи у вигляді відростків, пагорбів називаються апофізами, і, на відміну від епіфізів, суглобової поверхні не мають.
Губчасті кісткискладаються з губчастої речовини, покритої тонким шаром компактного. До них відносяться також кістки, що розвиваються в товщі сухожилля – сесамоподібні (наприклад, горохоподібна, надколінка).
Плоскікісткискладаються з двох пластинок компактної речовини, між якими знаходиться шар губчастої речовини. Плоскі кістки черепа розвиваються на основі сполучної тканини (покривні кістки). Губчаста речовина між внутрішньою та зовнішньою компактними пластинками називається подвійною,diploe. Плоскі кістки поясів розвиваються на основі хрящової тканини.
Змішані кістки- це кістки, частини яких зливаються при розвитку з частин, що мають різні функції, будову та розвиток.
У внутрішньоутробному періоді у новонароджених у всіх порожнинах кісток розташовується червоний кістковий мозок, що виконує кровотворну та захисну функції. У дорослого червоний кістковий мозок міститься тільки в осередках губчастої речовини губчастих, плоских кісток та метафізів, епіфізів та апофізів трубчастих кісток.
Кістка,os, як орган зовні, крім сочленових поверхонь, покритаокістяною(periosteum),являє собою тонку і міцну сполучнотканинну пластинку, багату на кровоносні та лімфатичні судини, нерви. Вона міцно зрощена з кісткою за допомогою волокон, що прободають, проникають вглиб кістки.Зовнішній шарокістя – волокнистий,внутрішній –остеогенний (костеутворюючий), що прилягає докістки, за рахунок якого відбувається розвиток, зростання в товщину та регенерація кісток після пошкодження.
Таким чином, у поняття кістки як органу входить кісткова тканина, що утворює головну масу кістки, а також кістковий мозок, окістя, суглобовий хрящ, численні судини та нерви.
Короткий нарис розвитку скелета
Кісткова тканина з'являється на 6-8 тижні внутрішньоутробного життя людини. При розвитку покривних кісток у тій ділянці сполучної тканини, де виникне майбутня кістка, з'являється одна або кілька точок окостеніння (ендесмальне окостеніння), утворених балками молодих кісткових клітин-остеобластів, які інтенсивно розмножуються, внаслідок чого кісткові балки розростаються в різні боки. У петлях кісткової мережі розташовані кровоносні судини.
У своєму розвитку кістки кінцівок проходять стадії: перетинчасту або сполучнотканинну, хрящову, кісткову. У внутрішньому шарі, що покриває хрящ надхрящниці, приблизно на середині діафіза, з'являються остеобласти, що утворюють циліндричну кісткову манжетку (перихондральне окостеніння). Поступово надхрящниця перетворюється на окіст, що утворює нові остеобласти. Таким чином утворюється кісткова пластинка на поверхні хряща. Кісткові клітини розташовуються переважно навколо кровоносних судин. Зростання кістки в товщину за рахунок окістя називається періостальним способом утворення кісткової тканини (періостальне окостеніння). Разом з тим, відбувається іендохондральне окостеніння.При цьому кісткова тканина утворюється всередині хряща. З окістя в хрящ вростають кровоносні судини і сполучна тканина, хрящ починає руйнуватися. Частина клітин сполучної тканини перетворюється на остеобласти, які розростаються у вигляді тяжів, що формують у глибині хряща губчасте кісткове.речовина. Діафізи окостеніють ще у внутрішньоутробному періоді(первинні точки окостеніння).Протягом його останнього місяця і після народження в хрящових епіфізах з'являються 1-3вторинні точки окостеніння,які збільшуються в розмірах, хрящ зсередини руйнується, але в його місці, як це було описано вище, ендохондрально утворюється кісткова тканина. Пізніше відбувається і періостальне окостеніння епіфізів, а хрящ зберігається у вигляді тонкої пластинки лише в області майбутньої суглобової поверхні кістки – суглобовий хрящ, і хрящового прошарку між епіфізом та метафізом діафіза – епіфізарний хрящ, за рахунок якого трубчаста кістка зростає в довжину2 коли епіфізарний хрящ повністю замінюється кістковою тканиною: епіфіз зростається з метафізом діафіза. Губчасті кістки окостеніють аналогічно епіфізам. Вони, поруч із основними (первинними, вторинними), виникають додаткові точки окостеніння, які поступово зливаються з основними. У товщі діафіза трубчастих кісток кісткова тканина, що ендохондрально утворилася, розсмоктується, в результаті чого виникає кістковомозкова порожнина. У неї проростають клітини ембріональної сполучної тканини, їх розвивається червоний кістковий мозок.
Протягом індивідуального життя людини кісткова система зазнає значних вікових змін. Так, у новонародженого є велика кількість хрящової тканини. Протягом першого року життя кістки зростають повільно, від 1 до 7 років зростання прискорюється. Після 11 років знову починається активне зростання, формуються відростки, кістковомозкові порожнини набувають остаточної форми. У міру старіння спостерігається розрідження кістки та зменшення кількості кісткових пластинок, звапніння хрящів, деформація суглобових головок.