Будова скелета

Переміщення в просторі і зміна положення тіла – одна з основних функцій організму. Цю функцію забезпечує опорно-руховий апарат, який складається з активної і пасивної частин. Пасивна частина – це кістки  і  з’єднання  між  ними.  Активна  частина опорно-рухового апарату представлена скелетними посмугованими  м’язами.

З кісток утворений скелет (skeleton, від грецького skeletos – висушений), що виконує різноманітні функції. Це в першу чергу опора і пересування. Форма тіла людини також залежить від скелета, який має бічну симетрію і сегментну будову (рис.47).

Кістки є важелями, що приводяться в рух м’язами. При скороченні м’язів частини тіла змінюють своє положення і переміщують тіло в просторі. До кісток прикріплюються зв’язки, фасції та інші сполучнотканинні утвори. Крім цього, кістки скелета утворюють стінки порожнин (порожнини черепа, грудної клітки, таза, хребтовий канал), які надійно захищають розташовані в них органи від ушкоджень. Так, у порожнині черепа розташований головний мозок, у хребтовому каналі – спинний мозок, у порожнині грудної клітки – серце і великі судини, легені, стравохід тощо, у порожнині таза – сечостатеві органи. Кістки беруть участь у мінеральному обміні, депонують солі кальцію, фосфору тощо. Жива кістка містить вітаміни A, D, С та інші.

Маса “живого” скелета становить 14–20 % від маси тіла людини. Твердий скелет складається з 206–210 кісток, 33–35 кісток з яких – непарні. Це хребці, крижова кістка, куприк, деякі кістки черепа і груднина. Решта кісток – парні. Скелет поділяється на осьовий, до якого належить череп, що складається з 29 кісток, хребтовий стовп (32–34 хребці) і грудна клітка (24 ребра і груднина), і додатковий скелет, що включає кістки верхніх (64) і нижніх (62) кінцівок. М’який скелет утворюють сполучнотканинні структури: зв’язки, апоневрози, фасції, міжкісткові перетинки.

Кістки побудовані з кісткової та хрящової тканини, яка складається з клітин і щільної міжклітинної речовини.

Хрящ і кістка об’єднані між собою спільністю походження, будови і функції. Так, попередником більшості кісток є хрящ. Хрящовий скелет у зародка людини складає приблизно 60 % від маси всього тіла. Поступово хрящ заміняється кісткою. Хрящові моделі довгих кісток, хребців, кісток основи черепа, кінцівок замінюються кісткою. Ріст цих кісток забезпечується проліферативною активністю хряща. Кістки лицевого черепа і склепіння мозкового черепа розвиваються з перетинчастого черепа, минаючи стадію хряща. Такі ж стадії розвитку проходить ключиця. Хрящі вушної раковини і повітроносних шляхів не замінюються кісткою.

Будова скелета

Хрящ (латинською – cartilago, грецькою – chondros) як орган, утворений з хрящової тканини. Хрящі покриті  охрястям  (perichondrium),  що  складається з двох шарів. Зовнішній шар охрястя утворений волокнистою сполучною тканиною, у якій є багато кровоносних судин і нервових закінчень. Внутрішній шар охрястя – хондрогенний, у ньому є прехондробласти і хондробласти. Безпосередньо під охрястям містяться хондроцити – веретеноподібної форми клітини, які розташовані декількома шарами паралельно до охрястя. Ці клітини за будовою дуже подібні до фібробластів. Глибше розміщені різні за формою і розмірами хондроцити. Ще глибше в лакунах залягають ізогенні групи хрящових клітин. У деяких клітинах можна побачити фігури мітозу.

Кістки скелета мають високу механічну міцність, що зумовлена фізико-хімічною єдністю органічних і неорганічних речовин, а також особливою конструкцією кісткової тканини. За міцністю кістка не поступається міді та залізу. Значна кількість органічних речовин (особливо у дітей) забезпечує її велику пружність і еластичність. Якщо в кістці переважають неорганічні речовини, то кістка стає ламкішою (у старих людей). Так, опір живої кістки і міді на розтягання приблизно однаковий. Кістка витримує стиснення 10 кг/мм2 (аналогічно чавуну). Межа міцності ребер на злам досягає 110 кг/см2. Це пов’язано з особливостями хімічного складу і будови кісток.

Вміст води в “живій” кістці сягає 50 %. У сухому  залишку  кісткової  тканини  є  приблизно  33 % органічних речовин, які називають “осеїном”, і 67 % неорганічних речовин (солей кальцію, фосфору, магнію та інших елементів).

Кістка (оs) іззовні (крім зон суглобового хряща) вкрита окістям (periosteum) – це міцна сполучнотканинна пластинка, в якій багато кровоносних і лімфатичних судин та нервових закінчень (рис 48.).

Окістя міцно зрощене з кісткою за допомогою сполучнотканинних волокон, що проникають у глибину кістки. Зовнішній шар окістя волокнистий і утворений переважно колагеновими волокнами. Внутрішній шар окістя – остеогенний, він безпосередньо  прилягає до кісткової тканини. У ньому розташовані веретеноподібні “спочиваючі” остеогенні клітини, за рахунок яких відбуваються ріст кістки у товщину та її регенерація після пошкодження. Остеогенні клітини вважаються стовбуровими, бо вони здатні до інтенсивного мітотичного поділу і є поліпотентними. У процесі диференціації з них, у залежності від мікрооточення, можуть утворюватися клітини декількох типів – остеобласти і хондробласти.

На поверхнях кожної кістки  помітні  випуклості, заглибини, борозни, отвори, шорсткості. До цих структур прикріплюються сухожилки м’язів, фасції, зв’язки, проходять судини і нерви. Підвищення, що виступають над поверхнею кістки, називають приростками, або апофізами (від латинського apophysis – виріст). До них належать: горб (tuber), горбок (tuberculum), гребінь (crіsta), відросток  (processus). На кістках є також заглибини: ямка (fossa), ямочка (fossula). Поверхні кістки обмежені краями (margo). На ділянках кісток, до яких прилягають нерви, кровоносні судини та інші структури, мають борозни (sulcus – борозна). У місцях проходження через кістку судини або нерва утворюються: канал (canalis), каналець (canaliculus), щілина (fissura), вирізка (incisura). На поверхні кожної кістки, особливо з внутрішнього боку, помітні маленькі отвори, що йдуть углиб кістки, – це живильні отвори (foramina nutricia).

Розрізняють щільну і губчасту кісткову речовину (рис. 49). Щільна кісткова речовина (substantia ossium compacta) побудована зі щільної тканини, пронизаної тонкими каналами остеонів (каналами Гаверса), що містять кровоносні судини і нервові волокна.

Навколо кожного каналу кісткова речовина утворює по 4–20 циліндричних  пластинок  остеона (рис.50). Структура з каналу Гаверса разом з навколишніми кістковими пластинками називається остеоном, або системою Гаверса. Діаметр остеона дорівнює приблизно 0,3–0,4 мм, довжина – до 2 см і більше. На межі між пластинками залягають кісткові клітини – остеоцити.

У сусідніх пластинках одного остеона волокна орієнтовані в різних напрямках, що забезпечує міцність кістки. Сусідні пластинки з’єднані між собою колагеновими волокнами. Кількість пластинок остеона і його діаметр максимально віддалені від джерела живлення – судини, яка проходить в каналі остеона. Ця відстань не повинна перевищувати 0,2 мм, а діаметр остеона – 0,4 мм, бо остеоцити живляться за рахунок міжклітинної рідини, що надходить по системі кісткових канальців, де проходять їх відростки. Між остеонами залягають вставні пластинки – залишки остеонів, які руйнуються в процесі життєдіяльності і перебудови кістки. Ці пластинки слугують матеріалом для утворення нових остеонів. Ззовні від остеонів під окістям розташовані рівнобіжними рядами зовнішні оточуючі (генеральні) пластинки (рис. 51).

Внутрішній шар щільної речовини кістки, що межує з кістковомозковою порожниною і покритий ендоостом, представлений внутрішніми оточуючими (генеральними) пластинками. Канали остеонів з’єднуються між собою і з поверхнею кістки короткими поперечними проникаючими каналами (канали Фолькмана, живильні канали). Через ці канали з окістя у кістку проникають судини, які живлять кістку, і нервові волокна. Зсередини канали остеонів вистелені ендоостом, утвореним з тонкої сполучнотканинної пластинки, внутрішнім шаром якої є плоскі остеогенні клітини.

Остеогенні клітини диференціюються в остеобласти, які утворюють нові остеони, беруть участь у відновленні кістки перетворюючись в остеобласти, які утворюють нові остеоми, беруть участь у відновленні кістки при пошкодженнях. Остеогенні клітини у “спочиваючому” стані морфологічно не відрізняються від інших клітин, розташованих поруч. Лише після “активації”, При цьому цитоплазма стає більш базофільною, бо зростає кількість рибосом і елементів гранулярної ендоплазматичної сітки.

Губчаста кісткова речовина (substantia ossium spongiosa) складається з тонких кісткових пластинок і поперечин (кісткових балок), які перехрещуються між собою. Напрямок поперечин (балок трабекул) у губчастій речовині збігається з кривими стиснення і розтягнення, утворюючи конструкції склепінних арок (рис.52). Таке розташування кісткових балок між собою під певним кутом забезпечує рівномірну передачу тиску чи тяги м’язів на кістку.

Губчаста речовина, що розташована між двома пластинками щільної речовини в кістках склепіння черепа, називається губчаткою (диплоє). Її ще називають пластинчастою губчастою речовиною, бо вона не формує остеонів. Зовнішня пластинка цих кісток склепіння черепа – товста і міцна, а внутрішня – тонка, при травмі легко ламається, тому її ще називають “скляною” пластинкою.

П. Ф. Лесгафт сформулював ряд загальних принципів організації кісток: 1) губчаста кісткова речовина утворюється в місцях найбільшого стиснення або розтягнення; 2) розвиток кісткової тканини залежить від діяльності приєднаних до даної кістки м’язів; 3) трубчаста й аркова будова кістки забезпечує найбільшу міцність при мінімальних затратах кісткового матеріалу; 4) зовнішня форма кістки залежить від тиску на неї навколишніх тканин і органів, у першу чергу м’язів; форма кістки змінюється при зменшенні або збільшенні тиску; 5) зміна форми кістки залежить від зовнішніх сил.

Рельєф кісток залежить від характеру прикріплення до них м’язів. Так, у місцях прикріплення до кістки сухожилків утворюються кісткові виступи. Якщо м’яз вплітається в окістя своєю м’ясистою частиною, то на кістці утворюється заглибина. У місцях проходження судин і нервів на кістках утворюються борозни.

Різні кістки скелета відрізняються  між  собою як за формою, так і за функцією. Структура і функція кістки взаємозалежні і взаємообумовлені.