Глава 2. Строение и функции суставов.

Суставами называют подвижные соединения различных костей. Характерным отличием от других форм совмещения различных элементов в строении скелета человеческого организма является наличие определенной полости, заполненной жидкостью. Каждый сустав состоит из нескольких частей: см. рис. 2.

1. Хрящевая (гиалиновая, за исключением соединения нижней челюсти с височной костью) поверхность.

2. Капсула.

3. Суставная полость.

4. Заполняющая полость сустава синовиальная жидкость.

5. Суставная сумка (капсула) – это соединительнотканная пластинка, которая, перебрасываясь над суставной щелью и охватывая по окружности суставные концы сочленяющихся костей, муфтообразно соединяет их, образуя замкнутую полость сустава. Капсула состоит из наружного слоя (фиброзной сумки) и внутреннего слоя (синовиальной оболочки).

Фиброзная сумка, формируется коллагеновыми и эластическими волокнами и имеет два слоя: наружный, где волокна направлены продольно, и по оси движений, и внутренний, где они расположены циркулярно. Анатомия суставной сумки (капсулы) такова, что в сумку с различных сторон вплетаются дополнительные связки, а иногда и сухожильные волокна близлежащих мышц. Сумка имеет неодинаковую толщину. В некоторых ее участках выявляются отверстия, через которые может выпячиваться синовиальная оболочка. К костям фиброзная сумка прикрепляется, вплетаясь своими пучками в надкостницу.

Синовиальная оболочка также образует два слоя: наружный — субсиновиальный и внутренний — собственно синовиальный. Первый из них — рыхлый, содержит большое количество ретикуло-эндотелиальных клеточных элементов (гистиоциты и др.), жир, нервные, в том числе симпатические, структуры, лимфатические и кровеносные сосуды. Внутренний слой, обращенный в суставную полость, является более тонким, пропитан хондроидным веществом и относительно беден клеточными элементами. Синовиальная оболочка выстилает всю поверхность суставной полости, за исключением хрящевых участков. Ею же покрыты и внутрисуставные связки. Проникая через фиброзную сумку, синовиальная оболочка образует грыжеподобные выпячивания — завороты, синовиальные сумки. От внутренней поверхности синовиальной оболочки внутрь направляются синовиальные ворсинки, а также жировые и синовиальные складки. Ворсинки представляют собой тонкие выступы неодинаковой протяженности. Как и складки, они имеют более богатую сеть капилляров, чем синовиальная оболочка. Количество ворсинок прямо пропорционально функциональной нагрузке сустава и возрасту обследуемого. Жировые складки, вдаваясь в полость сустава, играют роль дополнительных амортизаторов для сочленяющихся костей. Синовиальная оболочка продуцирует синовиальную жидкость, которая увлажняет поверхность оболочки.

Анатомия суставной сумки сопутствует его физиологической роли. Ее фиброзный слой в значительной степени способствует механической консолидации сочленяющихся суставных поверхностей, предохраняет сустав от различных внешних повреждений и, осуществляя в значительной мере общую болевую рецепцию сустава, выполняет функцию биологической защиты последнего при различных патологических процессах. Значение синовиальной оболочки сводится к адсорбции из полости сустава продуктов обмена, секреции суставной жидкости, играющей большую роль в жизнедеятельности сустава. Как уже отмечалось, жировые складки синовиальной оболочки играют амортизирующую роль и повышают конгруэнтность эпифизов и т. д.

Классификация суставов человека предполагает разделение их на несколько самостоятельных групп, определенных похожим признаком. Условно можно выделить:

по количеству поверхностей - простые, сложные, комбинированные, комплексные;

по осям вращения - одноосные, двухосные, многоосные;

по форме - цилиндрические, блоковидные, винтообразные, эллипсоидные, мыщелковые, седловидные, шарообразные, плоские;

по возможному движению.

Классификация строения суставов	Характеристика	Название суставов
Простые	Образованы 2 костями	Межфаланговый
Сложные	Образованы 3 и более костями	Локтевые
Комплексные	Имеют дополнительно диск или мениск	Коленные
Комбинированные	Работают в паре, одновременно	Височно-нижнечелюстные

Простые - характеризуются наличием двух хрящевых поверхностей, причем образованы они могут быть двумя и более костями. В качестве примера можно привести суставы верхней конечности: фаланговый и лучезапястный. Первый из них образован двумя костями. Второй - более сложный. Одна из поверхностей лучезапястного сустава имеет основу сразу из трех костей проксимального запястного ряда.

 

                                            Лучезапястный сустав и

                                                                                                                                  фаланговый сустав.

Рис. 8 Классификация суставов. Простой – фаланговый и сложный – лучезапястный.

 

Сложные - образуются из трех и более поверхностей, размещенных в одной капсуле. По сути, это несколько простых суставов, способных работать как вместе, так и отдельно. Например, локтевой сустав имеет целых шесть поверхностей. Они образуют три самостоятельных соединения в одной капсуле.

Вокруг крупных суставов расположены слизистые сумки, которые предохраняют суставы от повреждения во время падений или ушибов.

Мышцы представляют собой очень важную часть опорно-двигательного аппарата.  Предназначены для выполнения различных действий: движения тела, поддержания позы, сокращения голосовых связок, дыхания. Мышцы состоят из упругой, эластичной мышечной ткани, которую, в свою очередь, представляют клетки миоциты (мышечные клетки). Мышцы способны сокращаться под влиянием нервных импульсов. Для мышц характерно утомление, которое проявляется при интенсивной работе или статической нагрузке.

  Общее число мышц, в зависимости от метода подсчета, определяют от 639 до 850. Самые маленькие прикреплены к мельчайшим косточкам, расположенным в ухе. Самые крупные — большие ягодичные мышцы, они приводят в движение ноги. Самые сильные мышцы — икроножные и жевательные. Самая длинная мышца человека — портняжная — начинается от передней верхней ости крыла подвздошной кости (передне-верхние отделы тазовой кости), спиралевидно перекидывается спереди через бедро и прикрепляется сухожилием к бугристости большеберцовой кости (верхние отделы голени).

Мышечное сокращение — это реакция мышечных клеток на воздействие нейромедиатора, реже гормона, проявляющаяся в уменьшении длины клетки. Это жизненно важная функция организма, связанная с оборонительными, дыхательными, пищевыми, половыми, выделительными и другими физиологическими процессами.

Все виды произвольных движений — ходьба, мимика, движения глазных яблок, глотание, дыхание и т. п. осуществляются за счёт скелетных мышц. Непроизвольные движения (кроме сокращения сердца) — перистальтика желудка и кишечника, изменение тонуса кровеносных сосудов, поддержание тонуса мочевого пузыря — обусловлены сокращением гладкой мускулатуры. Работа сердца обеспечивается сокращением сердечной мускулатуры, которая имеет особое строение, обусловленное важностью ее функций: кроме сократимости мышцы сердца обладают свойством генерировать нервный импульс и проводить его, заставляя сокращаться другие сердечные мышцы.

В основе мышечного сокращения лежит скольжение белка миозина по поверхности белка актина. Нервный импульс активирует увеличение концентрации ионов кальция в цитоплазме миоцита, что запускает каскад химических реакций, результатом которых будет превращение АТФ (аденозин трифосфата), накопленного клеткой миоцитом в АДФ (аденозин дифосфат), при этом выделяется энергия необходимая для скольжения миозина по актину. Как правило, каскадно активируются большинство миоцитов мышечного волокна, что и позволяет ему совершить работу. Часть волокон остается в спокойном состоянии, только во время судорог все мышечные волокна одновременно сокращаются. Исчерпание запасов ионов кальция и АТФ приводит к прекращению движения миозина, расслаблении мышечных волокон и накоплению в клетке АТФ. Б. Альбертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рефф, К. Робертс, Дж. Уотсон, Молекулярная биология клетки — В 3-х т. — Пер. с англ. — Т.2. — М.: Мир, 1994. — 540 с.

Роль кислорода чрезвычайно важна для накопления в мышечной клетке энергии в виде молекул АТФ. В процессе нормального окисления из углеводов образуется СО₂ и вода. Одна молекула глюкозы окисляется до 2 молекул пировиноградной кислоты. При ее окончательном распаде в митохондриях мышечной клетки запасается 11 молекул АТФ. При уменьшении содержания в крови кислорода, например, при очень интенсивной мышечной нагрузке окисление останавливается на стадии образования молочной кислоты, накопление которой мы ощущаем как боли «крипатура» в мышцах.

Рис. 9. Схема мышечного сокращения. Смотри описание в тексте.

Для улучшения скольжения костей во время движения суставные поверхности покрыты гиалиновым хрящом.

 Он предохраняет соприкасающиеся части костей от стирания и травм.

Помимо хрящей, в межкостном пространстве берцовой и бедренной костей коленного сустава расположены мениски - это хрящевые прослойки, сглаживающие и амортизирующие нагрузки на суставные поверхности коленного сустава. Во время отсутствия нагрузки на сустав они впитывают в себя межсуставную жидкость, отдавая ее в межсуставное пространство, дополнительно амортизируя сустав, при ее появлении.

 

Специальная оболочка покрывает весь сустав снаружи. Внутренняя ее часть называется синовиальной сумочкой. Эта сумочка наполнена так называемой суставной жидкостью. Эта жидкость используется для смазывания хрящей, что еще больше улучшает скольжение и снижает нагрузку и трение в суставе. Но это еще не все: у синовиальной жидкости есть еще одно предназначение - она является питательным веществом для хряща, обеспечивая и поддерживая его уникальные свойства.

А свойства у суставного хряща действительно уникальны: именно благодаря его чрезвычайно гладкой поверхности во время движения составляющих сустав костей мышечная энергия не расходуется на преодоление трения, а из-за эластичности хрящевой ткани нагрузка распределяется равномерно. Концевые части образующие сустав в своем строении отличаются от основной кости – они более мягки, чем остальная кость и амортизируют воздействующую на сустав нагрузку, смягчая ушибы и толчки, тем самым защищая суставные поверхности от перегрузок.

За физические свойства хряща отвечают входящие в его состав протеогликаны.  Протеогликаны – сложные, многофункциональные белки, основную часть (до 95%) которых составляют глюкозаминогликаны (мукополисахариды). Последние и обеспечивают вместе с коллагеновыми волокнами устойчивость сустава к механическим воздействиям. Они состоят из стержневого белка, с которым связаны одна или несколько полисахаридных цепей гликозаминогликанов. Именно нарушение формирования данных структур приводит к дистрофическим болезням суставов, развивающихся чаще в преклонном возрасте и при гормональных перестройках человеческого организма. Дисбаланс их синтеза и распада приводит к потере устойчивости сустава к физическим нагрузкам и развитию клинической картины остеоартроза. Попытка усилить синтез этих важных белков с помощью многочисленных БАДов и лекарств, содержащих компоненты глюкозаминогликанов, как правило, мало эффективна, так как большинство этих белков распадаются на сахара и аминокислоты, проходя пищеварительную систему, а их синтез находится под четким контролем увядающих с возрастом гормональных органов. Только непосредственное внутрисуставное введение глюкозаминогликанов в форме внутрисуставной жидкости приводит к длительному клиническому успеху.

Анатомия коленного сустава предусматривает и наличие связок. Они нужны для того, чтобы кости были надежно зафиксированы друг относительно друга и плотно прилегали к менискам. Такие связки, расположенные в колене, получили название крестообразных из-за своей формы. В коленный сустав входят передняя связка, задняя связка и две боковых связки - наружная и внутренняя. В случае повреждения связок их лечение осуществляется с помощью фиксирующих повязок и покоя.

Очень важную роль играет кровоснабжение и иннервация опорно-двигательного аппарата.

Кровоснабжение сустава осуществляется из хорошо связанной друг с другом суставной артериальной сети, образованной 3-8 артериями. В фиброзной капсуле и в синовиальной оболочке выявляются по две артериальные сети (глубокая и поверхностная). Капиллярная сеть локализуется в основном во внутреннем синовиальном слое и в ворсинках. Весьма развиты венозные и лимфатические сети суставов.

Все суставные элементы, как установлено, имеют иннервацию. В фиброзной сумке и синовии обнаруживаются значительные количества нервных окончаний, осуществляющих, в частности, болевую рецепцию. Последней обладают и эпифизы – части костей, образующие сустав. Иннервация сустава осуществляется его нервной сетью, образованной симпатическими и спинномозговыми нервами.

Все заболевания артерий, артериол и капилляров отражаются на состоянии сустава, его форме и функции. Например, артериит, характерный для большинства аутоиммунных заболеваний соединительной ткани, сопровождается клиническими симптомами артрита (гиперемия, отек, нарушение функции суставов.

Нередко боли в суставах причиной имеют не локальное поражение сустава, а воспалительные заболевания иннервирующего сустав нерва.

Рис.10. Острый артрит у больной с Системной красной волчанкой.