Из чего состоит опорно-двигательная система человека и каким заболеваниям она подвержена

Человеческий организм является сложной структурой и состоит из разных органов и систем. Опорно-двигательная система, или по-другому скелетно-мышечный аппарат, имеется у всех позвоночных, однако только у человека она позволила телу распрямиться и перемещаться на двух конечностях. Эти особенности сложились эволюционно и привели к таким изменениям в скелете и во всей системе опоры и движения, которые присущи только человеку как виду.

Из чего состоит опорно-двигательная система

Она включает в себя несколько анатомических разновидностей. Они закладываются и развиваются у человека из одного эмбрионального зачатка — мезодермы — и в дальнейшем называются соединительной тканью. Элементы этой ткани различны и со временем развития эмбриона превращаются в элементы опорно-двигательной системы.

В состав ее входят:

• кости,
• мышцы,
• связки,
• сухожилия,
• суставы.

Скелет и мышцы формируются на раннем этапе развития человека, поэтому негативные влияния на беременную и плод могут сказаться на состоянии скелета ребенка в будущем, определив ряд предрасположенностей к заболеваниям системы опоры и движения.

Кости

Организм человека насчитывает около 270 костей. Все они образуют скелет человека — опору и защиту всех органов и тканей. Кости придают телу прочность, поскольку сами являются твердыми соединениями, однако в меру гибкими, чтобы обеспечивать движение всего тела и перемещение отдельных его частей.

По своей форме и строению кости можно разделить на 4 основные группы:

• трубчатые,
• губчатые,
• плоские,
• смешанные.

Трубчатые кости получили свое название за счет схожести с трубкой: они имеют вытянутую форму, а внутри заполнены костным мозгом. В них имеется длинная средняя часть, которая называется диафиз и короткая, конечная — эпифиз. Выделяют длинные и короткие трубчатые кости. Длинные образуют верхние и нижние конечности и представлены бедренными костями, плечевыми, голени и предплечья. Своим строением они дают возможность рукам и ногам активно перемещаться в пространстве, образуя длинные оси. Короткие трубчатые имеются в составе кисти и стопы, где амплитуда движений меньше, однако также необходима двигательная активность.

Губчатые кости образованы особой тканью, которая по своему строению напоминает губку, то есть множество переплетающихся костных перекладин с вкраплениями костного мозга между них. Это обеспечивает вес, прочность и устойчивость к воздействиям. К ним относятся кости запястья, предплюсны. Так же, как и трубчатые, они делятся на длинные и короткие.

Плоские кости выделяют как часть губчатых, поскольку они обладают сходным строением — также имеют губчатую ткань. Однако по своей форме они плоские, что повышает их прочность относительно других представителей губчатых. Также они имеют большую площадь, а значит к ним может прикрепиться большее количество мышц.

К этим костям относятся:

• лопатка,
• грудина,
• кости таза,
• кости черепа,
• ребра.

Смешанные кости имеют в своем составе как губчатую часть, так и трубчатую части. Эти кости как правило имеют сложную структуру и сочетают в себе функции сохранения стабильности и прочности и участие в активных движениях. Ярким примером являются позвонки. Кроме них, к смешанным костям относят ключицы и кости основания черепа.

Принято еще выделять один подвид костей, которые отличаются от других представителей наличием полости с воздухом. Поэтому их так и называют — воздухоносные или пневматические. Внутри они выстланы слизистой оболочкой, и, как правило, не заполнены никаким содержимым кроме воздуха. В патологии там могут скапливаться гной, кровь, слизь.

К ним относят:

• лобную кость,
• решетчатую(часть черепа),
• клиновидную,
• верхнюю челюсть.

Все кости имеют на своей поверхности выступы, к которым крепятся сухожилия и мышцы, а также бороздки или углубления, в которых проходят сосуды и нервы. Связь костей между собой осуществляется при помощи суставов и связок, а также специальных сращений, которые называются симфизами. Такая связь есть между лобковыми костями, что обеспечивает их подвижность при рождении ребенка.

Мышцы

Мышечная система человека делится на 2 составляющие: гладкую мускулатуру и поперечно-полосатую. Это обусловлено огромной ролью мышечной ткани в организме: от волевого движения и тонкой моторики до сокращения сосудов. Гладкие мышцы как раз и занимаются последним. Они находятся во всех внутренних органах и сосудах. Работа по осуществлению дыхания, пищеварения, сердечной деятельности, сокращению сосудов производится этой тканью.

Поэтому ей характерно следующее:

• непроизвольный контроль,
• большая роль рефлексов в работе,
• длительный период растяжения и сокращения.

Поперечно-полосатая наоборот подвластна воле человека и находится в мышцах конечностей, туловища. При помощи этих мышц мы можем осуществлять все произвольные движения.

Среди особенностей этой ткани выделяют:

• контроль корой головного мозга,
• произвольная работа,
• быстрое сокращение и расслабление,
• наличие исчерченности в виде полос при изучении под микроскопом.

В основе строения мышц лежат белки, а их сокращение обусловлено двумя представителями: актином и миозином. Также для нормальной работы им необходим кальций и кислород. Он нужен для производства энергии для сокращения. Мышцы крепятся к костям при помощи сухожилий или связок, вплетаясь в них своими волокнами. Также они охватывают крупные суставы, способствуя их укреплению.

Сухожилия и связки

Чтобы соединять кости и мышцы в организме, существуют тяжи из соединительной ткани. Они называются сухожилиями или связками в зависимости от функции. Соединительная ткань представлена волокнами, которые тесно переплетаясь между собой формируют такие веревки. Также они участвуют в образовании капсул у суставов.

Сухожилия имеют более прочное строение и участвуют в присоединении мышц к костям и суставам. При вхождении в сустав они также покрываются его оболочкой. Сухожилия активно перемещаются вместе с мышцами, передавая это движение костям. Связки же, наоборот, более статичные и менее крепкие. Они участвуют в образовании сустава и соединяют кости между собой. В местах таких соединений в норме амплитуда движений невелика, поэтому при больших нагрузках эти соединения страдают в первую очередь.

Суставы

Для обеспечения наибольшей подвижности в составе двигательной системы имеются суставы. Они относятся к прерывистым соединениям, то есть в них имеется 2 различных конца в виде костей, которые перемещаются относительно друг друга.

Суставы образуются в местах, где постоянно происходит движение. Однако существуют малоподвижные соединения, к примеру, между крестцом и костями таза.

В своем составе сустав представлен:

• суставными поверхностями костей,
• суставной капсулой,
• связками и мышцами, образующими манжеты суставов.

Капсула покрывает две или более костей, которые обеспечивают движение и связаны друг с другом связками. Таким образом формируется полость. Внутри она выстлана клетками, которые вырабатывают суставную жидкость. Она осуществляет питание костей и амортизацию этого соединения.

Все суставы снаружи укреплены связками и мышцами, которые принимают активное участие в смещении костей внутри. По количеству поверхностей, или по-другому костей, которые образуют сустав, их делят на простые типы (2 поверхности) и сложные (более двух).

Также выделяют комплексный сустав. В нем в полости имеется диск или хрящ. Все это увеличивает объем движений. Примером такого сустава является коленный. Имеются также комбинированные соединения. В них кости могут не соприкасаться друг с другом и не образовывать полость, однако движение в одном приводит к движению в другом суставе. То есть они тесно связаны функционально. Примером является височно-нижнечелюстной сустав.

По форме суставных поверхностей выделяют:

• цилиндрический,
• блоковидный,
• винтообразный,
• эллипсовидный,
• мыщелковый,
• седловидный,
• шаровидный,
• плоский.

Отличия человеческого строения

Эволюция человеческого вида привела к тому, что его представители стали ходить пешком на двух ногах в отличие от других млекопитающих. Возникло прямохождение. А поскольку изменился и характер питания, и способ его получения (охота, ведение домашнего хозяйства, ремесла) существенные изменения приобрели все отделы опоры и движения человека.

Основные изменения:

1. В позвоночнике появилось несколько изгибов: шейный и поясничный лордоз, грудной и крестцовый кифоз. Лордозом называется изгиб выпуклостью вперед, а кифоз соответственно назад. Эти особенности позволили позвоночнику, кроме поддержания вертикального положения, выполнять также и рессорную функцию. При этом глубина изгибов формируется в первые годы жизни, когда ребенок начинает сидеть и ходить.
2. Изменилась сама форма груди. Она стала более широкой, но уплощенной. А вот мышцы позвоночника и ягодиц, наоборот, стали более массивными. Это было задумано природой, чтобы человек мог удержаться на двух ногах. Таким образом, центр тяжести также немного сместился.
3. Очень сложное строение приобрела кисть. Для человеческого вида этот орган определил дальнейшее развитие. Люди стали заниматься тонкой работой, требующей мелкой моторики, также возникла необходимость не просто хватать что-либо, как обезьяны, а поворачивать и придавать форму разным предметам. Отсюда возникло противопоставление большого пальца другим. Появились также дополнительные сгибатели и разгибатели почти у каждого пальца, усложнился контроль руки при помощи нервов. Сама рука стала короче в сравнении с другими видами, однако более сложное и детальное строение мышц позволило ей выполнять и более сложные движения.
4. Значительно изменилось строение головы и шеи. Черепная коробка имеет 2 отдела: мозговой и лицевой. У человека мозговой стал преобладать, равно как и сам вес головного мозга, а значит и объем полости, где он находится. Значительно развились мышцы шеи, чтобы удерживать такую голову, а также мимические мышцы на лице. Это позволило людям более выразительно поддерживать контакт в племени.

Строение

Кость обладает уникальными свойствами в организме. С одной стороны, она очень прочная и твердая, а с другой — гибкая и эластичная. Эти особенности обусловлены ее оригинальным строением. Кость состоит как из органического вещества, так и из неорганического.

Внутри кость заполнена костным мозгом, в котором происходит непрерывное образование клеток крови. Изнутри она покрыта эндостом, этот слой клеток образует выстилку костномозговой полости. Снаружи кость окружена надкостницей. Эти клетки выполняют ведущую роль в питании и в росте кости. Для этого к кости подходят сосуды и нервы. Они питают кость снаружи внутрь по особым каналам, которые называются Гаверсовы. Если кость участвует в образовании сустава, то на ее поверхности будет находиться суставной хрящ, создавая таким образом поверхность этого сустава.

Все кости построены из специальных клеток-остеоцитов. Они поддерживают структуру кости.

Остеоциты имеют небольшое тело и длинные отростки, которыми они цепляются друг за друга. Между клетками находятся волокна соединительной ткани и кристаллы неорганического вещества гидроксиапатита.

Все вместе они формируют особую структуру — остеон, которая является функциональной и анатомической единицей костной ткани.

Анатомия кости также включает и некоторые другие элементы, участвующие в обновлении костных структур. К ним относятся остеобласты и остеокласты. Остеобласты являются предшественниками клеток-остеоцитов, однако в отличие от последних могут активно делиться. При помощи этих клеток кость растет и восстанавливается. Однако для адекватных процессов развития нужно место, куда расти. Это обеспечивают остеокласты, которые расчищают путь для новых элементов, разрушая старые.

Химическое строение

Состав костей в теле неоднороден. У человека соотношение химических веществ меняется с возрастом. В молодом преобладают органические, которые представлены коллагеновыми волокнами и протеином оссеином. Эти вещества обеспечивают гибкость кости, ее эластичность и податливость. Поэтому дети и молодые люди быстро восстанавливаются после травм и переломов.

В зрелом возрасте, наоборот, становится больше неорганических веществ, которые в кости существуют в виде гидроксиапатитов. Для построения этих кристаллов нужен кальций и витамин Д. Они обеспечивают прочность и твердость кости. Преобладание неорганических веществ делает кость более подверженной переломам, потому что с возрастом вымывается кальций из костной ткани и уменьшается содержание эластичных органических компонентов.

Функции

Опорно-двигательный аппарат играет ключевую роль в поддержании локомоторной стабильности человеческого тела. Без него невозможно как перемещение в пространстве, так и стабильное состояние внутренних органов и тканей.

Скелет выполняет опорную функцию, являясь каркасом для всего содержимого. Также он защищает внутренние органы, формируя полости: грудную клетку, таз. На конечностях кости образуют оси движения и опорные пункты для мышц.

Кроме того, в полостях костей находится костный мозг, который синтезирует все клетки, циркулирующие в организме.

Без нормальной работы костного мозга человек просто погибнет или потребуются постоянные переливания крови. Велика роль костей и скелета в формировании трудовых навыков, ведь именно его особенности позволили человеческому виду развиваться дальше в эволюционном отношении.

Мышечная система принимает непосредственное участие в перемещении в пространстве, а также обеспечивает работу всех органов и тканей. Также при активной мышечной работе выделяется энергия и тепло, которые поддерживают тепловой баланс и не дают телу замерзнуть. Также мышцы участвуют в метаболизме белка и углеводов, являясь их основными потребителями.

Связки и сухожилия способствуют плавности движений и предотвращают переразгибание или пересгибание. То есть они являются ограничителями движений, защищая тело. Также они выполняют роль структурных элементов суставов и мышц, обеспечивая прикрепление их к костям.

Заболевания опорно-двигательного аппарата

Все болезни этой системы можно разделить на 2 большие группы: наследственные и приобретенные. наследственные связаны с генетическими, врожденными дефектами и проявляются уже на ранних этапах развития ребенка.

Наследственные

Число этих патологий очень велико. Они составляют порядка половины всех врожденных дефектов у новорожденных. Причем спектр проявлений достаточно велик: от синдрома дисплазии соединительной ткани до тяжелых, не совместимых с жизнью патологий.

Причины этих заболеваний кроются в генетических аномалиях, которые могут как передаться от родителей, так и быть связаны с неблагоприятным течением беременности и родов, а также с вредными факторами, действующими на беременную. И здесь играет роль как окружающая среда, так и наличие стрессов или нарушений в питании.

Частые врожденные патологии:

1. Вывих бедра. При этом ножка не движется, как здоровая, и зачастую зафиксирована в зависимости от того, куда бедро вывихнулось. Это заболевание выявляется рано и успешно лечится, не оставляя серьезных последствий во взрослой жизни при своевременном выявлении и лечении.
2. Сколиоз. Это изгиб позвоночника, однако ненормальный, патологический и происходит он в сторону. Сколиоз нарушает работу нервов и внутренних органов. Для детей разработаны специальные корректирующие устройства в виде ортезов, но в некоторых случаях может потребоваться и оперативное лечение.
3. Косолапость представляет собой отклонение оси стопы внутрь относительно голени. При этом рано страдает как ходьба, так и опора. Часто встречается как самостоятельное заболевание, быстро и рано развивается у ребенка.

Выделяют также обширную группу заболеваний, названных синдромом дисплазии соединительной ткани. Сюда относят большинство проблем с этой тканью, которые являются врожденными.

При этом проявления этого синдрома самые разнообразные и зачастую идентифицируются как самостоятельные заболевания, к примеру синдром Марфана. Но может проявиться и отдельными проблемами в виде плоскостопия, миопии, клапанных дефектов в сердце. Эти заболевания объединяет генетическое нарушение в процессе синтеза основных белков соединительной ткани. Количество таких нарушений может быть разным, отсюда велик и спектр проявлений.

Приобретенные

Приобретенные болезни также можно разделить на 2 группы. Это воспалительные и дегенеративные, или дистрофические, заболевания.

Дегенеративные проблемы чаще связаны с возрастными изменениями в структуре костной и мышечной ткани. С возрастом снижается синтез и включение в состав органики, происходит уменьшение всасывания и усвоения кальция. Параллельно негативный вклад вносят и накапливающиеся травмы опорно-двигательного аппарата, серьезные заболевания других органов и систем, которые влияют на общий уровень обмена веществ.

К таким болезням относится прежде всего остеоартроз. Он характеризуется поражением суставов и околосуставных тканей, то есть мышц и связок.

В суставе на его поверхности начинает интенсивно образовываться грубая костная ткань, а сам процесс называется склерозирование. Также параллельно идет уменьшение плотности костной ткани, что усугубляет проблемы с движением. Первым симптомом будет боль при нагрузках. В дальнейшем поражение прогрессирует вплоть до замены сустава.

Другим распространенным недугом является остеопороз. Как самостоятельное заболевание он представляет собой прогрессирующее уменьшение плотной структуры кости, которое приводит к тому, что она становится более хрупкой. Возрастает частота и тяжесть переломов. Диагностировать это заболевание успешно помогает денситометрия. Это исследование производит замер костной плотности.

Воспалительные

Ряд заболеваний в своей основе имеет воспаление, то есть поражение суставов и костей идет по несколько иному механизму. В эту группу относятся все ревматологические заболевания.

Среди них наиболее распространены:

1. Ревматоидный артрит поражает в основном мелкие суставы рук и ног, рано появляются их деформации, а по утрам беспокоят скованность и боли. Это заболевание, как и многие другие из данной группы, не имеют точной причины и связаны с атакой собственного организма суставных и костных элементов.
2. Псориатический артрит развивается у больных псориазом. Это кожное поражение неясного происхождения. Боли при этом могут возникать как в мелких, так и в крупных суставах, напоминая разные заболевания.
3. Болезнь Бехтерева вызывает поражение крестцово-подвздошных и тазобедренных суставов, рано страдает позвоночник. При этой болезни боли усиливаются после отдыха и уменьшаются при нагрузке. Заболевание успешно лечится противовоспалительными препаратами, однако полное излечение невозможно.
4. Реактивный артрит проявляется болями и отеком суставов в связи с перенесенной инфекцией или воздействием токсинов. Тут также присутствует небольшой компонент аутоиммунного процесса, когда тело путает своих и чужих. Кожа над зоной поражения интенсивно краснеет. Однако при своевременно начатом лечении и снятии воспаления симптомы успешно уходят.
5. Синдром Рейтера характеризуется поражением суставов, чаще крупных, а также глаз конъюнктивитом после заражения инфекциями, передающимися половым путем. Чаще при этом выделяют хламидию. При излечении инфекции уменьшаются и проходят проявления артрита.

Видео

Ознакомьтесь с особенностями опорно-двигательной системы человека в видео ниже.