Структура и функции скелета

Пассивную часть опорно-двигательного аппарата человека составляет комплекс костей и их соединений — скелет (sceleton) (рис. 1А, рис. 1Б). Скелет состоит из костей черепа, позвоночника и грудной клетки (так называемый осевой скелет), а также костей верхних и нижних конечностей (добавочный скелет).

Скелет характеризуется высокой прочностью и гибкостью, которая обеспечивается способом соединения костей друг с другом.

Подвижное соединение большинства костей придает скелету необходимую гибкость и обеспечивает свободу движений. Помимо фиброзных и хрящевых непрерывных соединений (ими в основном соединяются между собой кости черепа), в скелете существует несколько видов менее жестких соединений костей. Каждый из типов соединения зависит от требуемой степени подвижности и вида нагрузок на данный участок скелета. Соединения с ограниченной подвижностью называются полусуставами или симфизами, а прерывные (синовиальные) соединения — суставами. Сложная геометрия суставных поверхностей в точности отвечает степени свободы данного соединения.

Кости скелета участвуют в процессах кроветворения и в минеральном обмене, а костный мозг является важной составной частью иммунной системы организма. Кроме того, составляющие скелет кости служат опорой для органов и мягких тканей тела, обеспечивают защиту жизненно важных внутренних органов.

Скелет человека продолжает свое формирование в течение всей жизни: кости постоянно обновляются и растут, отвечая росту всего организма; отдельные кости (например, копчиковые или крестцовые), которые у детей существуют раздельно, по мере взросления срастаются в единую кость. К моменту рождения кости скелета окончательно еще не сформированы и многие из них состоят из хрящевой ткани (рис. 2).

Череп плода в возрасте 9 месяцев еще не представляет собой жесткую конструкцию; составляющие его отдельные кости не срослись, что должно обеспечить относительно легкое прохождение по родовым путям. Другие отличительные особенности: не полностью развитые кости пояса верхних конечностей (лопатки и ключицы); большинство костей запястья и предплюсны еще хрящевые; к моменту рождения не сформированы также и кости грудной клетки (у новорожденного мечевидный отросток хрящевой, а грудина представлена отдельными, не сросшимися между собой костными точками). Позвонки в этом возрасте разделены относительно толстыми межпозвоночными дисками, а сами позвонки еще только начинают формироваться: тела и дуги позвонков не срослись и представлены костными точками. Наконец, тазовая кость к этому моменту состоит лишь из костных зачатков седалищной, лобковой и подвздошной костей.

Скелет взрослого человека состоит более чем из 200 костей; его масса (в среднем) составляет у мужчин примерно 10 кг, у женщин около 7 кг. Внутреннее строение каждой из костей скелета оптимально приспособлено для того, чтобы кость могла успешно выполнять все те многочисленные функции, которые возложены на нее природой. Участие костей, составляющих скелет, в обмене веществ обеспечивается кровеносными сосудами, пронизывающими каждую кость. Нервные окончания, проникающие в кость, позволяют ей, а также всему скелету в целом расти и видоизменяться, адекватно реагируя на изменение жизненной среды и внешних условий существования организма.

Структурной единицей опорного аппарата, образующей кости скелета, а также хрящи, связки, фасции и сухожилия, является соединительная ткань (textus connectivus). Общей характеристикой различных по строению соединительных тканей является то, что все они состоят из клеток и межклеточного вещества, в состав которого входят волокнистые структуры и аморфное вещество. Соединительная ткань выполняет различные функции: в составе органов трофическую — формирование стромы органов, питание клеток и тканей, транспорт кислорода, углекислого газа, а также механическую, защитную, то есть объединяет различные виды тканей и предохраняет органы от повреждений, вирусов и микроорганизмов.

Соединительная ткань подразделяется на собственно соединительную ткань и специально соединительную ткань с опорными (костная и хрящевая ткани) и гемопоэтическими (лимфатическая и миелоидная ткани) свойствами.

Собственно соединительная ткань подразделяется на волокнистую и соединительную ткань с особыми свойствами, к которой относятся ретикулярная, пигментная, жировая и слизистая ткани. Волокнистая ткань представлена рыхлой неоформленной соединительной тканью, сопровождающей кровеносные сосуды, протоки, нервы, отделяющей органы друг от друга и от полостей тела, образующей при этом строму органов, а также плотной оформленной и неоформленной соединительной тканью, образующей связки, сухожилия, апоневрозы, фасции, периневрии, фиброзные перепонки и эластическую ткань.

Костная ткань (textus osseus) формирует костный скелет головы и конечностей, осевой скелет туловища, защищает органы, располагающиеся в черепе, грудной и тазовых полостях, участвует в минеральном обмене. Кроме того, костная ткань определяет форму тела. Она состоит из клеток, которыми являются остеоциты, остеобласты и остеокласты, и из межклеточного вещества, содержащего коллагеновые волокна кости и костное основное вещество, где откладываются минеральные соли, составляющие до 70% от общей массы кости. Благодаря такому количеству солей костное основное вещество характеризуется повышенной прочностью.

Костная ткань подразделяется на грубоволокнистую, или ретикулофиброзную, характерную для зародышей и молодых организмов, и пластинчатую ткань, составляющую кости скелета, которая, в свою очередь, делится на губчатую, содержащуюся в эпифизах костей, и компактную, находящуюся в диафизах трубчатых костей.

Хрящевая ткань (textus cartilagineus) образована клетками хондроцитами и межклеточным веществом повышенной плотности. Хрящи выполняют опорную функцию и входят в состав различных частей скелета. Различают волокнистую хрящевую ткань, входящую в состав межпозвоночных дисков и соединений лонных костей, гиалиновую, образующую хрящи суставных поверхностей костей, концов ребер, трахеи, бронхов, и эластическую, формирующую надгортанник и ушные раковины.