2.2. Соединения костей
Кости низших позвоночных, ведущих водный образ жизни, соединены посредством непрерывных соединений. Выход на сушу привел к изменению характера движений, в связи с этим сформировались переходные формы (симфизы) и наиболее подвижные – суставы. Соединения между хрящевыми или костными частями скелета обеспечивают подвижность отдельных частей туловища и конечностей, а также передачу мышечных усилий.
Суставы могут делиться на группы в соответствии с их функциями. Самая важная функция сустава заключается в позволении или блокировании движения. Существуют три группы суставов (рис.2.12).
Рис.2.12. Виды суставов
Синартрозы – суставы, не позволяющие движение. Эти суставы расположены преимущественно в осевом скелете (центральный скелет, исключая конечности), где кости в основном выполняют функции поддержки и защиты, а не обеспечения мобильности. Примером являются волокнистые суставы (швы) черепа.
Амфиартрозы – суставы, позволяющие небольшие движения. Они находятся в тех областях, где требуется некоторая гибкость, но большая степень движений не нужна. Среди примеров позвоночные суставы или волокнистая межкостная перепонка предплечья.
Диартрозы – суставы, позволяющие свободные движения. Они находятся преимущественно в конечностях. Некоторые примеры - тазобедренный, плечевой и локтевой суставы.
Непрерывные соединения (синартрозы). При так называемых непрерывных соединениях, или синартрозах, сочлененные части скелета разделяются другой тканью – хрящевой или соединительной (рис. 2.13). Различают следующие виды непрерывных соединений:
синдесмозы (фиброзные соединения);
синхондрозы (хрящевые);
синостозы (костные); строго говоря, они не являются соединением, а фактически представляют собой сросшиеся кости.
Рис. 2.13. Виды непрерывных соединений и полусустав:
А – синдесмоз: 1 – межкостная перепонка предплечья; Б – синхондроз: 2 – межпозвоночный диск, В– полусустав: 3 – лобковый симфиз
Прерывные соединения (синовиальные суставы, диартрозы). При синовиальном соединении кости разделяются суставной щелью (рис. 2.14). Характерным является присутствие гиалинового хряща, покрывающего суставные поверхности, и суставной капсулы, окружающей суставную полость. Для некоторых суставов характерно присутствие межсуставных дисков (мениск коленного сустава, например).
Рис. 2.14. Строение сустава
Суставные поверхности суставов покрыты хрящом. Толщина хряща зависит от типа сустава, нагрузки на него и составляет от 1 до 7 мм. У лиц молодого возраста поверхность хряща гладкая, блестящая и упругая. По мере старения он становится тверже, теряет прозрачность, приобретает желтоватый оттенок. Поскольку хрящ не содержит кровеносных сосудов, питательные вещества в хрящ проникают из синовиальной жидкости и частично из сосудов субхондральной зоны. Матрикс – это волокнистый каркас, состоящий из коллагеновых волокон. Матрикс хряща на 60–80 % состоит из воды и протеогликанов. Подобная структура матрикса хряща придает ему большую устойчивость к нагрузкам.
Для максимально эффективного питания необходимо, чтобы хрящ постоянно находился в движении (чередование нагрузки и отдыха). При таком режиме он наиболее полно усваивает питательные компоненты синовиальной жидкости. Отсутствие движений и высокие физические нагрузки, особенно у пожилых людей, приводят к разрушительным изменениям в хряще (остеоартрит). Хрящ обладает слабой способностью к регенерации, так как не содержит надхрящницы
Суставная капсула –оболочка из соединительной ткани, герметично ограничивающая полость сустава. Капсула сустава состоит из двух слоев – наружного (фиброзного) слоя и внутреннего, образованного синовиальной оболочкой. Наружный фиброзный слой значительно толще и прочнее внутреннего. Толщина и строение фиброзного слоя капсулы обусловлены нагрузкой на сустав.
Синовиальная оболочка выстлана прерывистым слоем синовиальных клеток (синовиоцитов). Эти клетки (специализированные фибробласты) расположены на отдельных участках в один – три слоя, а другие участки синовиальной оболочки представлены основным веществом и межклеточным матриксом соединительной ткани с широко разветвленной сетью нервных окончаний, кровеносных и лимфатических сосудов.
Суставная полость – пространство между сочленяющимися поверхностями костей, ограниченное синовиальной оболочкой. Суставная полость содержит прозрачную вязкую синовиальную жидкость. Основными функциями синовиальной жидкости являются обменная, двигательная, питательная и защитная. Обменная функция заключается в удалении продуктов распада из сустава.
Вязкая, богатая белками синовиальная жидкость не только питает суставной хрящ, но и служит смазкой, уменьшающей трение. Двигательная функция обеспечивает скольжение соприкасающихся частей суставов. Считают, что при нагрузке из глубинных слоев хряща через поры и пространства между коллагеновыми фибриллами выдавливается как из мокрой губки богатая протеогликанами жидкость, которая способствует повышению концентрации гиалуроната над поверхностью хряща. Таким образом, возникает защитная пленка, толщина которой связана с величиной нагрузки. При уменьшении нагрузки жидкость входит обратно вглубь хрящевой пластинки. При некоторых патологических состояниях этот механизм нарушается, что приводит к быстрой деструкции хряща.
Питательная функция синовиальной жидкости состоит в транспортировке энергетических веществ для бессосудистого хряща, а защитная – в фагоцитозе. От повреждения ткани сустава защищают также иммунокомпетентные клетки и макрофаги в синовиальной оболочке и синовиальной жидкости.
Подвижные суставы можно подразделить на несколько типов в зависимости от формы суставной поверхности и конфигурации сустава (рис. 2.15): шаровидные, мыщелковые, блоковидные, шкворневые, седловидные и плоские суставы.
Рис. 2.15. Схематическое изображение суставных поверхностей:
А – блоковидный, Б – шаровидный, В – седловидный, Г – эллипсоидный
Шаровые суставы состоят из шаровидной головки и чашеобразной впадины, что позволяет совершать движение по шести направлениям. Примером таких суставов являются плечевой и тазобедренный.
Мыщелковые суставы (кондилярные суставы) имеют две взаимоперпендикулярные оси и позволяют движение в четырех направлениях. Примером является лучезапястный сустав.
Блоковидные суставы (шарнирные) и шкворневые суставы (вращательные) обеспечивают вращение вокруг одной оси в двух направлениях. Примером служит лучелоктевой сустав.
Седловидные суставы имеют две вогнутые поверхности и две взаимоперпендикулярные оси. Движение возможно в четырех направлениях. Примером является сустав запястья.
Плоские суставы (суставы скольжения) обеспечивают скольжение плоских сутавных поверхностей. По этому типу организованы, например, небольшие суставы между позвонками.
Малоподвижные соединения или полусуставы (амфиартрозы). Подвижность некоторых суставов крайне ограничена из-за их формы и жестких связок. К их числу относится сустав, скрепляющий большеберцовую и малоберцовую кости, а также крестцово-подвздошный сустав (см. рис. 2.10, 2.13).