KOŚCI, STAWY, WIĘZADŁA – BIERNY UKŁAD RUCHU

Szkielet człowieka składa się z części: podporowej, konstrukcyjnej i ruchomej. W skład, których wchodzi:

• szkielet osiowy złożony z kręgosłupa z osadzoną na nim czaszką.
• szkielet kończyn górnych z obręczą barkową
• szkielet kończyn dolnych z miednicą
• klatka piersiowa

Każdy z tych elementów dzieli się na kolejne drobne kości a te z kolei na jeszcze drobniejsze kosteczki. A na tym nie koniec - elementy szkieletu łączy, rozdziela, scala, pozwala na ruch kolejna liczba struktur anatomicznych. Szkielet człowieka to niezwykle misterna konstrukcja z ogromną ilością elementów, które aby choć trochę poznać, warto uporządkować i zestawić w pewne grupy.

Tak więc...zaczynamy

kościec (szkielet) zbudowany jest z:

• kości
• chrząstek
• stawów
• więzadeł

Wiele kości funkcjonuje jako dźwignia, która wraz z przymocowanymi do niej mięśniami umożliwia ruch.

Inne kości z kolei łącząc się ze sobą są naturalną ochroną dla znajdujących się wewnątrz ich narządów - czaszka chroni mózg, kręgosłup rdzeń kręgowy, żebra płuca i serce. Warto też wspomnieć o szpiku - źródło krwinek czerwonych - który znajduje się w kościach.

JAK ZBUDOWANA JEST KOŚĆ ?

Kość zbudowana jest z tkanki kostnej - czyli z osteocytów i z substancji podstawowej, zawiera sole wapnia i substancje organiczne. Osteocyty czyli komórki kostne mieszczą się w jamkach rozproszonych w substancji międzykomórkowej. Jamki te łączą się ze sobą cienkimi kanalikami kostnymi w tych kanalikach leżą cienie wypustki tych osteocytów.

Tkanka kostna tworzy elementy strukturalne zwane blaszkami kostnymi czyli sole mineralne oraz pęczki włókien kolagenowych zespolonych substancją podstawową. To właśnie blaszki kostne stanowią jednostki morfologiczne i czynnościowe kości.

W zależności od układu blaszek kostnych wyróżniamy: tkankę kostną zbitą - o zwartym układzie blaszek, występuje w częściach zewnętrznych kości oraz tkankę kostną gąbczastą - mieszczącą się wewnątrz kości. Blaszki kostne zbite - istota zbita - układa się w słupy kostne - osteony. Natomiast blaszki kostne gąbczaste - istota gąbczasta - tworzy grube beleczki, płytki lub różnokształtne bryły. Układ tych struktur zależy od sił działających na kość. Wspomniany szpik kostny znajduje się pomiędzy beleczkami istoty gąbczastej.

Kość otacza okostna - mocna warstwa łącznotkankowa.

Kość odwapniona w roztworze kwasu solnego, pomimo zachowanego kształtu, jest miękka, dająca się wyginać.

Natomiast pod wpływem maceracji -proces gnilny- kość jest twarda i niezmieniona w kształcie.

Jeżeli poddamy kość procesowi spalania, zniszczymy w ten sposób obecne w niej składniki organiczne. Taka kość będzie wówczas krucha, łatwo rozpada się na kawałki.

KSZTAŁT KOŚCI

• długie - ma jeden wymiar to jest długość, który zawsze jest większy od szerokości i długości. Składa się z trzonu w kształcie rury i dwóch końców. U młodych ludzi nasady oddzielone są od trzonu pasami chrząstki, umożliwia to wzrost kości na długość. W wieku dojrzałym , gdy proces wzrostu ustaje, chrząstka między trzonem a nasadami kostnieje. W trzonie kości długiej zwanej jamą szpikową znajduje się szpik kostny. Trzon zbudowany jest z istoty kostnej zbitej, która przechodzi w istotę gąbczastą. Na powierzchni nasady kości długiej znajdują się powierzchnie stawowe, tworzą one różnego kształtu powierzchnie będące miejscem przyczepu więzadeł i ścięgien.
• krótkie - mają różne kształty i wymiary. Do tego rodzaju należą kości pneumatyczne - zawierają przestrzenie o różnych rozmiarach wyścielone błoną śluzową. Przestrzenie te wypełnione są powietrzem.
• płaskie - najmniejszy jej wymiar to grubość. Kości płaskie składają się z dwóch blaszek istoty kostnej zbitej. Pomiędzy tymi blaszkami znajduje się różna ilość istoty gąbczastej. W niektórych kościach na przykład w łopatce - istoty gąbczastej jest bardzo mało, lub w ogóle jej nie ma.

Odmianą kości płaskich są kości sklepienia czaszki - pomiędzy blaszkami istoty zbitej znajduje się śródkoście - czyli liczne i znacznie grubsze niż w istocie gąbczastej beleczki kostne.

POŁĄCZENIA KOŚCI

Różny stopień ruchomości kości zależy od sposobu ich połączeń. Kości w szkielecie połączone są ze sobą w sposób:

• nieruchomy - to połączenia kostne - kościozrosty
• mało ruchomy - to połączenia za pomocą tkanki włóknistej czyli więzozrosty lub chrząstkozrosty - czyli połączenia za pomocą tkanki chrzęstnej.
• ruchomy - zwane inaczej stawami lub połączeniami maziowymi

Wyjątkiem jest kość gnykowa, która rozwojowo pochodzi z łuków skrzelowych zawieszona jest na mięśniach szyi.

Możemy więc dokonać podziału w inny sposób:

• połączenia włókniste - budulcem jest tkanka włóknista. Odmianą tego rodzaju połączeń są szwy czaszki oraz zębodoły.
• połączenia chrząstkowe - budulcem jest tkanka chrzęstna
• połączenia maziowe - budulcem są zrosty kostne. Do tego typu połączeń zaliczamy stawy.

STAWY - w połączeniach tego typu dwie kości przylegają do siebie powierzchniami stawowymi pomiędzy którymi znajduje się wąską przestrzeń. Powierzchnie te pokryte są chrząstką szklistą lub włóknistą. Powierzchnia powleka główkę i panewkę stawową, całość od zewnątrz pokryta jest torebką stawową. Jeżeli popatrzymy na torebkę to wyróżnimy w niej: warstwę zewnętrzną włóknistą i wewnętrzną maziową, to właśnie ona wydziela lepką ciecz zwaną mazią stawową. Torebka stawowa jest jednym z czynników utrzymujących kości w stawie.

Strukturami pomocniczymi w funkcjonowaniu stawów są: krążki stawowe, obrąbki stawowe, łąkotki stawowe, więzadła i kaletki maziowe.

Krążki stawowe - znajdują się pomiędzy powierzchniami stawowymi jako chrząstki włókniste. Na obwodzie są zrośnięte z torebką stawową przez co dzielą jamę stawową na dwa tzw. piętra. Działają jako amortyzatory, wyrównują powierzchnie stawowe. Wyróżniamy również krążki stawowe, które nie w pełni dzielą jamę stawową - tak jest w stawie kolanowym - krążki mają kształt litery C i noszą nazwę łąkotek.

Kaletki maziowe - tworzą różnej wielkości woreczki wypełnione mazią. Są położone w miejscach do których dochodzą więzadła i ścięgna mięśni. Kaletki umożliwiają ślizganie się więzadeł i ścięgien w sąsiedztwie stawów.

Obrąbki stawowe - to struktura w postaci pasma chrząstki włóknistej, otacza ona staw typu panewka.

Więzadła - pasma tkanki łącznej zbitej, której włókna kolagenowe łączą ze sobą kości. Regulują pewien zakres ruchów stawów.

STAWY można podzielić na podstawie: 

• liczby łączących się kości
• kształtu powierzchni stawowych
• ruchomości
• liczby osi

Mamy więc:

• staw prosty - składa się tylko z dwóch kości
• staw złożony - tworzy go kilka kości
• staw płaski - posiada płaskie powierzchnie stawowe, umożliwiają one jedynie na przesuwanie się względem siebie
• staw zawiasowy - tu powierzchnie stawowe są zróżnicowane. Jedna z nich ma kształt walca, druga odpowiada jej wklęsłą panewką. Taki staw jest stawem jednoosiowym to znaczy, że oś biegnie poprzecznie do osi długiej łączących się kości. Staw jednoosiowy umożliwia wykonywać ruch zginania i prostowania czyli właśnie ruch zawiasowy. Stawy tego typu cechują silne więzadła poboczne
• staw obrotowy - powierzchnie stawowe mają kształt panewki i główki. Również jest stawem jednoosiowym. Ruch jest obrotowy względem powierzchni stawowych
• staw eliptyczny - natomiast ten staw jest dwuosiowy czyli osie przecinają się pod kątem prostym. Powierzchnie stawowe mają kształt elipsy. Umożliwia wykonanie ruchu zginania i prostowania - wzdłuż osi poprzecznej oraz ruch odwodzenia i przywodzenia wzdłuż osi podłużnej. Sumowanie ruchów daje ruch obwodzenia
• staw siodełkowaty - jak nazwa wskazuje powierzchnie stawowe mają kształt siodełka - jedna powierzchnia wklęsła, druga wypukła. Jest to staw dwuosiowy
• staw kulisty - to typ stawu wieloosiowego, pozwala na dowolne ruchy: zginania i prostowania oraz odwodzenia i przywodzenia, obrót na zewnątrz i do wewnątrz, pozwala też zsumować te ruchy. Powierzchnie stawowe mają odpowiednio kształty główki i wklęsłej panewki.

Zakres ruchów każdego z wymienionych stawów jest uzależniona jest ponadto od wiotkości lub napięcia torebki stawowej, od układu i sił więzadeł.

Ze względu na liczbę osi w zakresie których opisujemy ruchomość stawów, wyróżniamy:

Możliwość ruchów w stawach zależy od:

• wiotkości i napięcia torebki stawowej
• układu i siły więzadeł

Ponadto ruchomość stawu jest bezpośrednio związana z działaniem mięśni. Jeżeli z różnych przyczyn mięsień nie wykonuje pracy dochodzi do przykurczów i usztywnienia stawów. Można temu przeciwdziałać wykonując odpowiednie ćwiczenia -zapewniające powrót ruchomości w stawie.

Pewne elementy stawów są słabo ukrwione, dlatego też uszkodzenie struktur stawów wymaga długiego czasu gojenia a chrząstka szklista powierzchni stawowych nie posiada żadnych zdolności regeneracyjnych.

STAWY JEDNOOSIOWE :

• głowowy-dolny - szczytowo obrotowy
• głów żebrowych
• żebrowo-poprzeczne
• promieniowo-łokciowe bliższe i dalszy
• śródręczno-paliczkowy kciuka
• międzypaliczkowe ręki
• skokowo-goleniowy - skokowy górny
• skokowo-piętowy - skokowy tylny
• skokowo-łódkowo-piętowy - poprzeczny stępu
• piętowo-sześcienny
• międzypaliczkowe stopy 

(szczegółowy opis poszczególnych stawów w tabeli poniżej)

STAWY DWUOSIOWE :

• głowowy-górny - szczytowo potyliczny
• łokciowy
• promieniowo-nadgarstkowy
• nadgarstkowo-śródręczny kciuka - siodełkowaty
• śródręczno-paliczkowe
• kolanowy
• Śródstopno paliczkowe 

(szczegółowy opis poszczególnych stawów w tabeli poniżej)

STAWY WIELOOSIOWE : 

• mostkowo-obojczykowy
• barkowo-obojczykowy
• ramienny
• biodrowy 

(szczegółowy opis w tabeli poniżej)

STAWY PŁASKIE : 

• nadgarstkowo-śródręczny
• krzyżowo-biodrowy
• piszczelowo-strzałkowy
• klinowo-łódkowy
• stępowo-śródstopne
• międzyśródstopne
• międzyśródręczne 

(szczegółowy opis poszczególnych stawów w tabeli poniżej)

KRĘGOSŁUP 

To część szkieletu utworzona z 33 lub 34 kręgów:

• 7 szyjnych - C_{1 -} C₁₂
• 12 piersiowych - Th_{1 -} Th₁₂
• 5 lędźwiowych - L₁ - L₅
• 4 lub 5 guzicznych - Co_{1 -} Co_4-5

Kręgosłup to ruchomy słup kostny mający początek u podstawy czaszki a koniec dolnej części tułowia. Położony jest w linii pośrodkowej po grzbietowej stronie ciała. Jest podporą dla górnej części ciała dlatego też zwiększa swe rozmiary w miarę jak schodzi ku dołowi. Składowe elementy kręgosłupa to kręgi.

Wszystkie kręgi zespolone w jedną całość tworzą kręgosłup. Kręgi w kręgosłupie połączone są ze sobą poprzez:

• chrząstkozrosty - tworzą krążki międzykręgowe
• więzozrosty - więzadła długie i krótkie
• stawy międzykręgowe - złożone są z powierzchni stawowych wyrostków stawowych górnych i dolnych sąsiadujących ze sobą kręgów.

Dzięki tym połączeniom kręgosłup cechuje duża wytrzymałość oraz możliwość wykonywania niezbędnych ruchów.

MECHANIKA KRĘGOSŁUPA

Kręgosłup to jeden z ważniejszych narządów biernego układu ruchu. Dzięki licznym wyrostkom kręgów do których przyczepione są mięśnie - możemy wykonywać wiele ruchów. Na szczycie kręgosłupa umieszczona jest czaszka, która chroni niezwykle ważny organ - mózg. Oczywistym jest fakt, iż należy zabezpieczyć czaszkę a wraz z tym i mózg przed wstrząsami. Rozwiązaniem są krążki międzykręgowe, które amortyzują wstrząsy. Jednak takie rozwiązanie jest dobre dla delikatnych wstrząsów. Nie wystarczy to przy bieganiu czy skokach. Tu z pomocą przychodzą nam krzywizny kręgosłupa - wykształcone stopniowo w rozwoju filogenetycznym. Dwie z tych krzywizn to kifozy - skierowane wypukłościami ku tyłowi w części piersiowej i krzyżowo-guzicznej kręgosłupa. Natomiast krzywizny wypukłe ku przodowi w części szyjnej i lędźwiowej nazywamy lordozami. Dzięki tym krzywiznom leżącym naprzemiennie kręgosłup ma kształt wężowaty. To umożliwia pracę kręgosłupa na zasadzie sprężyny. Dodatkowym zabezpieczeniem mózgu przed wstrząsami są stawy kończyn dolnych oraz chrząstki kręgosłupa i kończyn. Chrząstki w ciągu dnia pod wpływem obciążenia spłaszczają się - to dlatego wzrost mierzony wieczorem jest niższy niż rano o około 1-3 cm.

Nadmierna krzywizna kręgosłupa to garb.

Ruchy kręgosłupa zachodzą w trzech płaszczyznach:

• w płaszczyźnie strzałkowej - zgięcie i prostowanie
• w płaszczyźnie czołowej - zgięcie boczne
• w płaszczyźnie poziomej - ruchy obrotowe

KLATKA PIERSIOWA

Klatkę piersiową tworzą

• mostek
• żebra - 12 par
• część piersiowa kręgosłupa - to jest 12 kręgów piersiowych

Klatka piersiowa ma kształt spłaszczonego stożka. Stanowi ochronę dla serca, płuc, tchawicy, przełyku, wielkich naczyń krwionośnych oraz nerwów. Od spodu klatki piersiowej zamyka ją przepona - oddziela ona klatkę piersiową od jamy brzusznej.

MECHANIKA KLATKI PIERSIOWEJ

Zadaniem klatki piersiowej jest stworzenie przestrzeni zamkniętej ale co najważniejsze o zmiennej objętości - pozwalające na zmianę ciśnienia, powstające w wyniku ruchu ścian klatki piersiowej.

Tą ruchomość zapewnia mostek - elastyczny element dający się odkształcić. W ruchach oddechowych bierze również udział kręgosłup.

W przypadku ruchów klatki piersiowej bardzo ważna jest grawitacja. W pozycji stojącej żebra opadają w wyniku działania siły ciężkości i ciężaru zawieszonej na przedniej stronie klatki piersiowej mięśni brzucha.

Dodatkowo na klatce piersiowej spoczywa duża część kończyny górnej. W pozycji poziomej klatka piersiowa jest odciążona.

KOŚCI KOŃCZYNY GÓRNEJ 

• kości obręczy kończyny górnej: obojczyk i łopatka
• kości kończyny górnej wolnej: kość ramienna, dwie kości przedramienia tj. łokciowa i promieniowa, kości ręki czyli: nadgarstka, śródręcza, kości palców

KOŚCI KOŃCZYNY DOLNEJ

• kości obręczy kończyny dolnej: kość miednicza (utworzona z trzech kości: biodrowej, kulszowej, łonowej)
• kości kończyny dolnej wolnej: kość udowa, rzepka, kości goleni - strzałkowa i piszczelowa, kości stopy tj. stępu, śródstopia, kości palców 

CZASZKA

• kości części mózgowej
• kości części twarzowej
• ściany: górna, dolna, przednia i tylna, dwie boczne

 Poniższa tabelka przedstawia najważniejsze połączenia pomiędzy poszczególnymi elementami kostnymi szkieletu człowieka

POŁĄCZENIA KRĘGOSŁUPA Z CZASZKĄ

Wymienione powyżej rodzaje stawów ze względu na liczbę osi przedstawia poniższa tabelka

STAWY JEDNOOSIOWE 

STAWY DWUOSIOWE 

STAWY WIELOOSIOWE 

STAWY PŁASKIE 

OMÓWIENIE MECHANIKI WYBRANYCH STAWÓW SZKIELETU CZŁOWIEKA

• STAW PROMIENIOWO-NADGARSTKOWY - jest to staw eliptyczny. Łączy kość promieniową z krążkiem stawowym, tworząc panewkę stawową z kośćmi łódeczkowatą i księżycowatą oraz trójgraniastą.

Staw ten umożliwia ruchy dookoła dwóch zasadniczych osi: poprzecznej i strzałkowej. Wokół osi poprzecznej zachodzą ruchy zgięcia i prostowania ręki. Natomiast wokół osi strzałkowej możliwe są ruchy przywodzenia (odwodzenie promieniowe i odwodzenie łokciowe). Staw ten zapewnia również ruchy kombinowane - prostowanie i przywodzenie, zgięcie i odwodzenie. Wówczas ruchy te odbywają się dookoła osi skośnej. Oś ta dzieli kat pomiędzy osią poprzeczną i strzałkową. Wymienione ruchy następujące kolejno po sobie powodują złożony ruch obwodzenia.

Proste, podstawowe ruchy wymagają pracy zespołu licznych mięśni synergistycznych. Dużą rolę pełnią tu mięśnie nadgarstka i palców.

Czynność zgięcia nadgarstka jest związana z pracą mięśni, których ścięgna przebiegają nad stawem promieniowo-nadgarstkowym. Skurcz tych mięśni powoduje zgięcie stawu nadgarstkowego.

Jeżeli chcemy wykonać zgięcie stawu promieniowo-nadgarstkowego musimy zablokować zgięcie stawu łokciowego to znaczy ustalić ten staw.

• STAW RAMIENNY - jest to staw wieloosiowy, o trzech zasadniczych osiach. Wokół tych osi odbywa się ruch w trzech płaszczyznach - prostopadłych do tych osi. Dookoła osi poprzecznej stawu zachodzą ruchy zgięcia i prostowania w płaszczyźnie strzałkowej. W płaszczyźnie czołowej dookoła osi strzałkowej zachodzą ruchy odwodzenia i przywodzenia. Ruchy obrotowe na zewnątrz i do wewnątrz natomiast zachodzą w płaszczyźnie poziomej dookoła osi pionowej.

Jednak ruchy te nie występują pojedynczo, podczas poruszania kończyną zachodzą ruchy wobec wielu osi w różnych płaszczyznach jednocześnie. Staw ramienny jak już to wspomniano jest stawem wieloosiowym, można nawet powiedzieć że ruchy w jego obrębie zachodzą w nieskończonej liczbie osi. Stąd mamy dużą kombinację ruchów ramienia. Ponadto ruchy te są bardzo płynne - to odróżnia pracę naszej kończyny od pracy maszyny mechanicznej.

Ruch zgięcia ramienia - czyli unoszenie ręki do przodu, to jeden z ruchów zachodzący w wyniku pracy stawu ramiennego. Umożliwia nam na przykład podnoszenie ręki do ust, jedzenie.

Ruch prostowania ramienia - czyli unoszenie ręki do tyłu.

Ruch odwodzenia ramienia

Obrót ramienia do wewnątrz

Przy omawianiu mechaniki stawu ramiennego warto wspomnieć o tak zwanej anatomii praktycznej. Mowa jest o położeniu spoczynkowym tego stawu. Jest to takie położenie przy którym torebka stawowa jest najmniej napięta. Znajomość takiego położenia jest niezwykle ważna przy kontuzjach. Spoczynkowe położenie stawu ramiennego to stan lekkiego odwodzenia, które uzyskuje się układając rękę na temblaku. Chory człowiek, kontuzją stawu ramiennego odruchowo obniża bark, łagodzi to dolegliwości bólowe.

• STAW BIODROWY - to najbardziej ruchomy staw kończyny dolnej. Jest stawem wieloosiowym posiada trzy osie: pionowa, strzałkowa, poprzeczna.

W płaszczyźnie strzałkowej zachodzą ruchy zginania i prostowania wokół osi poprzecznej. Odwodzenie i przywodzenie odbywają się wokół osi strzałkowej, Ruchy obrotowe zachodzą w płaszczyźnie poziomej dookoła osi pionowej.

Wszystkie punkty stałe leżą na miednicy a przyczepy mięśni na kościach kończyny wolnej i są punktami ruchomymi.

Statyka stawu biodrowego jest bezpośrednio związana z obciążeniem na jakie narażony jest ten staw. Inaczej działają siły na staw gdy stoimy, leżymy czy siedzimy. Środek ciężkości całego ciała leży na wysokości kości krzyżowej czyli w pobliżu poziomu stawów biodrowych. Środek ciężkości tułowia łącznie z głową leży znacznie powyżej tego poziomu. Dlatego też tułów w stosunku do kończyny wykazuje równowagę chwiejną przekłada się to bezpośrednio na fakt, że miednica balansuje na stawach biodrowych.

Podczas chodzenia czy skoku zachodzą dwa zasadnicze ruchy zginanie i prostowanie. Podczas chodzenia w pewnym momencie zawsze nasze ciało oparte jest na jednej kończynie. Zachwiana jest wówczas równowaga - utrzymywana przez pracę odwodzicieli uda i lekkie przechylenie się w stronę przeciwną kończyny zakrocznej to jest wysuniętej do przodu.

• STAW KOLANOWY - to stale i bardzo silnie obciążony staw. Zachodzą w nim ruchy zgięcia i prostowania oraz obroty na wewnątrz i zewnątrz. Na ruchy te ma wpływ postawa ciała. Jeżeli stoimy to zapoczątkowanie zgięcia stawu kolanowego zachodzi pod wpływem pracy zginaczy. Dalsze zginanie następuje pod wpływem siły ciężkości, która przyśpiesz ten ruch. Przed upadkiem czyli całkowitym zgięciem kolan chronią nas prostowniki.

Jeżeli stoimy na jednej nodze wówczas pracują inne mięśnie, głównie zginacze stawu kolanowego.

Staw kolanowy zgina się do 130^o można pasywnie pogłębić zgięcie do 150^o - dalsze zgięcie jest niemożliwe.

W czasie zginania i prostowania stawu kolanowego pracują powierzchnie stawowe kości udowej, piszczelowej i rzepki.

Staw kolanowy jest podzielony łąkotkami stawowymi na dwa piętra. Ruchy zgięcia i prostowania odbywają się w piętrze górnym.

Ruchy obrotowe stawu są możliwe jedynie przy zgiętym stawie kolanowym.

Przedstawione powyżej zestawienia poszczególnych typów połączeń pomiędzy różnymi elementami

szkieletu człowieka niewątpliwie przyprawia o zawrót głowy. Są to setki anatomicznych pojęć, które nawet wielokrotnie przeczytane szybko ulatują z pamięci. Taka jest nauka o budowie człowieka. Zachwyt nad jego niezwykłą fizjologią powinien być oparty na znajomości budowy ciała. Wówczas zestawienie poszczególnych kości, więzadeł, stawów będzie wstępem do dalszych analiz i zrozumienia jak funkcjonuje ludzki organizm.

Poniższy tekst zawiera najważniejsze informacje dotyczące fizjologii ale i patologii kości. Jak dochodzi do przebudowy kości, jak się kości goją, jak zrasta się złamanie. Wymienione zostaną również najważniejsze choroby metaboliczne kości.

Jak już o tym wspomnieliśmy kość pełni podwójną rolę:

• podporowo-ochronną - kości tworzą szkielet a ten jest częścią biernego układu ruchu a jednocześnie ochrania narządy wewnętrzne (mózg, płuca, serce czy rdzeń kręgowy)
• metaboliczną - kość jest głównym magazynem wapnia ! 99% ogólnej ilości wapnia jest zlokalizowana w kościach. Ale to nie wszystko - kość jest głównym miejscem powstawania upostaciowanych składników krwi - mówimy, że w kościach zachodzi hemopoeza.

 Kształt kości - inaczej mówiąc jej architektura - zapewnia maksymalną wytrzymałość przy minimum masy.

Jeżeli uzmysłowimy sobie jaką masę mięśni i narządów "nosi" na sobie szkielet być może przyswojenie wiadomości o ich nazwach będzie bardziej przystępne...

PRZEBUDOWA KOŚCI

W ciągu życia człowieka, kość ulega nieustannej przebudowie, dochodzi do tego w wyniku czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Jest to proces dwufazowy. W pierwszym etapie dochodzi do degradacji tkanki kostnej przez osteoklasty. Natomiast same osteoklasty stymuluje hormon o nazwie parathormon, powoduje on również wzrost enzymatycznej aktywności osteoklastów - jeden osteoklast degraduje tkankę kostną wytworzoną przez około 100 - 150 osteoblastów.

Drugi etapobejmuje proces tworzenia macierzy kości przez osteoblasty, która następnie ulega mineralizacji.

Tak więc kości powstają na podłożu chrzęstnym i łącznotkankowym w procesie kostnienia - twardość nadają kości odkładające się sole mineralne. Choć kształt kości uwarunkowany jest genetycznie mogą one ulegać odkształceniom. Dzieje się tak w wyniku długotrwałego ucisku, czy zmian hormonalnych np. u kobiet kości miednicy.

Proces kostnienia rozpoczyna się już w życiu płodowym a kończy się około 20 roku życia. U ludzi starszych mogą kostnieć chrząstki żeber.

W ciągu życia kość zmienia się zależnie od ilości soli mineralnych obecnych w kości. W okresie życia płodowego gdy proces kostnienia dopiero się zaczyna soli mineralnych jest bardzo mało. Stałe gromadzenie soli mineralnych kształtuje nasz kościec ale dopiero u ludzi w wieku 30 lat możemy uznać kości za mocne - a nawet więcej - wówczas kości są najsilniejsze.

Po 40 roku życia kości stopniowo słabną, stają się mniej odporne na działanie czynników zewnętrznych, szybciej ulegają złamaniu, wolniej też się regenerują.

Pod względem histologicznym kościotworzenie zachodzi na podłożu tkanki łącznej właściwej lub na podłożu chrząstki.

Na podłożu tkanki łącznej właściwej powstają: kości czaszki, kości twarzy, oraz częściowo łopatka i obojczyk.

Na podłożu chrząstki powstają pozostałe kości szkieletu człowieka

 
 Na przebudowę kości ma wpływ wiele czynników:

• czynniki genetyczne - od nich zależą tak zwane czynniki etniczne w budowie kości
• czynniki hormonalne - wspomniana już rola parathormonu, oraz hormony tarczycy - wpływają na wzrost i metabolizm tkanki kostnej (niedobór hormonów tarczycy - obniża wzrost i dojrzewanie kości. Natomiast nadmiar prowadzi do osteoporozy)
• nieprawidłowe odżywianie - dotyczy szczególnie dzieci, dieta uboga w wapń powoduje zatrzymanie wzrostu kości
• czynniki mechaniczne - unieruchomienie (osoby sparaliżowane) opóźniają wzrost i przebudowę kości
• czynniki miejscowe - należą tu: czynniki aktywujące osteoklasty, prostaglandyny oraz polipeptydowy czynnik wzrostu

Czynniki aktywujące osteoklasty należą do limfokin

WZROST KOŚCI

Kości długie osiągają swoją określoną długość dzięki stałym podziałom komórek chrząstki. Komórki chrząstki dzielą się w części płytki nasadowej, która skierowana jest ku nasadzie. W płytce nasadowej skierowanej ku trzonowi kości dochodzi do niszczenia chrząstki i odkładani kości. W ten sposób płytka nasadowa przesuwa się zachowując przy tym swoją grubość. Tempo wzrostu kości na długość wyznacza przemieszczanie się płytki nasadowej. U kobiet około 18 roku życia a u mężczyzn w 20 roku życia dochodzi do zaniku płytki nasadowej. Dzieje się tak dlatego bowiem dochodzi do połączenia nasady z trzonem. W wyniku czego następuje zahamowanie wzrostu szkieletu.

Natomiast wzrost kości na szerokość odbywa się poprzez odkładanie tkanki kostnej przez osteoblasty okostnej - zewnętrzna powierzchnia kości. Przy wzroście kości na szerokość z osteoblastów zachodzi jednocześnie niszczenie tkanki kostnej od strony jamy szpikowej.

Kość płaska wzrasta inaczej - do powiększenia rozmiarów dochodzi w wyniku promienistego odkładania osteoblastów na powierzchni kości. Osteoblasty powstają z tkanki mezenchymatycznej ciemiączek. Ciemiączka stopniowo zanikają do 2 roku życia. Pomiędzy kośćmi płaskimi pozostają niewielkie rozstępy, które są wypełnione tkanką łączną właściwą. W jej obrębie zachodzi kościotworzenie w miarę jak zwiększa się jama czaszki. Ostateczne zrośnięcie kości czaszki i wytworzenie kościozrostu zachodzi w wieku około 30 roku życia człowieka.

Kości płaskie rosną na długość wskutek nakładania się osteoblastów okostnej od strony zewnętrznej z jednoczesnym niszczeniem tkanki kostnej przez osteoklasty od strony zewnętrznej.

MODELOWANIE KOŚCI

Wraz z kościotworzeniem zachodzi proces modelowania kości. Czyli swoisty proces tworzenia i niszczenia kości. Proces modelowania przebiega z różną intensywnością. W życiu płodowym modelowanie jest nieznaczne. Jego intensywność zaznacza się około 1 roku życia. Stopień odnowy kości polegający na wymianie składników kości u dzieci w wieku 1 - 2 lata wynosi 50% w ciągu roku. Jest to związane głównie z rozwojem psychoruchowym. Bowiem w tym wieku dziecko przyjmuje pozycję ortostatyczną czyli zaczyna chodzić. Ale już u dorosłego człowieka stopień odnowy kości w wyniku działania sił mechanicznych sięga 5% w ciągu roku.

UNACZYNIENIE KOŚCI

Do kości długich krew dociera za pośrednictwem jednej lub dwóch tętnic odżywczych trzonu oraz tętnic przynasadowych i nasadowych. Tętnice kształtują różne odnogi: obwodowe (kostne), które dzielą się z kolei na naczynia włosowate i środkowe (szpikowe).

Przepływ krwi w naczyniach jest powolny. W szpiku kostnym nie ma naczyń limfatycznych.

PRZEMIANY WAPNIA NA DRODZE KOŚCI - ORGANIZM

Wapnia w kości jest sporo, stanowi on ponad 90% a konkretnie to 99% całego wapnia jaki mamy w organizmie. Tak więc głównym źródłem wapnia jest dla nas kość. Wapń jako składnik minerału kości nadaje kościom cechy fizyczne: twardość i wytrzymałość na działanie siły mechanicznej.

W sytuacji zbyt małej podaży wapnia w pożywieniu może być on pobierany ze źródeł kości. Pod wpływem działania osteoklastów - makrofagów kości - wapń przechodzi do płynu tkankowego i osocza krwi. Wówczas występuje w postaci zjonizowanej lub związanej z białkami.

Pomiędzy wapniem odkładanym w kościach a uwalnianym z nich powinna zachodzić równowaga.

U dorosłego człowieka w ciągu doby zostaje uwolnionych około 500 mg wapnia z powierzchni 1500 - 5000 m² kanalików i jamek kostnych. Ale też w ciągu doby zostaje odłożone około 500 mg wapnia w postaci soli mineralnych w nowo tworzonych beleczkach kostnych.

GOJENIE SIĘ ZŁAMAŃ KOŚCI

Głównym "inżynierem" w procesie gojenia się złamań jest kostnina - wypełnia ona luki pomiędzy odłamkami kostnymi.

Kostnina to nowo powstająca tkanka kostna, która po pewnym czasie przekształca się w dojrzałą kość.

W tkance kostniny wyróżniamy:

• warstwę zewnętrzną - otacza okolicę złamania
• warstwę wewnętrzną- powstaje ona pomiędzy końcami odłamków załamanej kości

Skąd się bierze kostnina ? Czy jest zawsze obecna w naszym organizmie ?

Czynnikiem aktywującym wytwarzanie kostniny jest załamanie kości - co bezpośrednio przekłada się na informację o barku tkanki kostnej - organizm musi ten brak uzupełnić. Kostnina powstaje z proliferujących i różnicujących się osteogennych komórek wewnętrznej warstwy okostnej i śródkostnej oraz szpiku.

Komórki tej warstwy tworzą beleczki kostne budując początkowo tkankę gąbczastą, grubowłóknistą i splotową. Z czasem tkanka taka ulega mineralizacji.

W procesie gojenia ran ważne jest jak duże jest złamanie, to znaczy jak daleko od siebie znajdują się odłamki kostne złamanej kości.

Jeżeli odległość ta jest zbyt duża nie dochodzi do zrośnięcia złamanej kości czyli kościozrostu - wówczas tworzy się staw rzekomy. Wówczas pomiędzy odłamkami kostnymi tworzy się tkanka łączna włóknista. Aby zapobiec tworzeniu stawów rzekomych stosuje się przeszczepy kostne.

ODPORNOŚĆ KOŚCI NA DZIAŁANIE CZYNNIKÓW ZEWNĘTRZNYCH

Aby kości mogły spełniać swoje funkcje podporowo-ochronne muszą być wytrzymałe. Kości są stosunkowo odporne na obciążenia, zgniatanie, zginanie czy rozciąganie.

Największą odporność kość wykazuje na zgniatanie, zginanie (szczególnie kość długa), natomiast na rozciąganie kość jest najmniej odporna.

Dlaczego tak się dzieje?

Istota gąbczasta kości zbudowana jest na zasadzie trajektorii. Linie trajektorii odpowiadają kierunkom działania siły największego nacisku, pociągania. Dlatego na przekroju kości widzimy różnice w układzie beleczek kostnych. Uzyskujemy w ten sposób maksimum stabilności przy minimum zużyciu budulca czyli istoty gąbczastej.

Kość mimo swojej twardości może przystosować się do zmiany obciążenia - dzieje się to wówczas gdy w wyniku długotrwałej siły obciążenia dochodzi do zgrubienia istoty zbitej. Odwrotna sytuacja ma miejsce gdy obciążenie kości jest zbyt małe na przykład w sytuacji nieczynności mięśnia - dochodzi wówczas do ścieńczenia istoty gąbczastej. Zarówno jeden jak i drugi proces nie zależy od wieku.
 

Jeżeli mówimy o kościach należy wspomnieć o szpiku kostnym.

Szpik kostny występuje u dorosłego człowieka w jamach szpikowych kości długich: żebrach, mostku oraz w kościach płaskich: czaszki i miednicy. Szpik kostny stanowi 5% masy ciała.

Jego główna rola to miejsce odnowy (wytwarzania) komórek i płytek krwi. Wyróżniamy dwa rodzaje szpiku: czerwony - miejsce wytwarzania upostaciowanych komórek krwi i żółty: zawiera tkankę tłuszczową i nie wytwarza komórek krwi.

Ilość szpiku żółtego wzrasta po 4 roku życia, podczas gdy u noworodków jest wyłącznie czerwony. U dorosłego człowieka szpik kostny czerwony występuje już tylko w: 

• nasadach kości promieniowych i udowych
• kręgach
• żebrach
• kościach biodrowych
• mostku

FUNKCJE SZPIKU KOSTNEGO 

• jest to miejsce wytwarzania wszystkich rodzajów komórek krwi, komórek tucznych, komórek prezentujących antygeny
• to w szpiku dochodzi do niszczenia zużytych i wadliwych bądź uszkodzonych erytrocytów
• w szpiku przejściowo przechowywane jest żelazo
• odpowiedź immunologiczna typu komórkowego i humoralnego

Żelazo, które pochodzi ze zniszczonych erytrocytów jest odkładane w makrofagach w postaci związanej z ferrytyną. To właśnie ferrytyna tworzy ziarenka, które znajdują się w makrofagach szpiku kostnego.

W szpiku kostnym czerwonym zachodzi hemopoeza - czyli wytwarzanie komórek krwi.

Punktem wyjścia jest pluripotencjalna komórka macierzysta. Komórki te są nieliczne, mają zdolność do podziałów przez całe życie człowieka.

Z jednej komórki macierzystej powstaje jedna tak zwana komórka zdeterminowana i komórka macierzysta.

Komórka macierzysta podtrzymuje linię kolejnych komórek macierzystych a z komórki zdeterminowanej powstają odpowiednio: erytrocyty, granulocyty, limfocyty.

CHOROBY METABOLICZNE KOŚCI  

Do najczęstszych chorób kości należą te o podłożu metabolicznym:

• krzywica - wywołana jest niedoborem witaminy D. Istotą choroby jest niewystarczające uwapnienie kości co jest powodem ich odkształcania pod wpływem działającej siły. Cechą charakterystyczną jest poszerzenie i rozdęcie nasad kości, wygięcie kości długich, zgrubienie żeber.
• osteoporoza - zwane inaczej zrzeszotnienie kości lub rozlany zanik kości. Proces chorobowy dotyczy całego szkieletu jednak największe zmiany zachodzą w obrębie kręgosłupa. W przebiegu choroby zmniejszeniu ulega masa kości. Choroba przebiega bezobjawowo a o jej istnieniu świadczą częste złamania kości. Trzony kręgów są klinowato zmienione a niektóre trzony są silnie spłaszczone.

Po zapoznaniu się z ogólnym podziałem szkieletu człowieka, budową kości, stawów czy więzadeł, warto poświęcić parę zdań histologii tkanki kostnej i chrzęstnej. Jest to niewątpliwe ciekawe uzupełnienie wiedzy na temat biernego układu ruchu.

TKANKA CHRZĘSTNA - określana również jako chrząstka jest rodzajem tkanki łącznej. Jej cechą jest sztywność i sprężystość. Chrząstka jest tkanką podporową. Większość chrząstek, pojawiających się w czasie życia człowieka ulega przekształceniu w kości.

Wyróżniamy, w zależności od rodzaju i ułożenia włókien chrząstkę szklistą, chrząstkę sprężystą i chrząstkę włóknistą.

Chrząstka szklista - występuje najczęściej ze wszystkich typów chrząstek. Większość chrząstek szklistych występuje w życiu płodowym i funkcjonuje do okresu pokwitania, następnie chrząstki przekształcają się w kości. W ciągu całego życia człowieka chrząstka szklista pozostaje w swej niezmienionej formie jedynie na powierzchniach stawowych kości, w ścianie krtani, tchawicy i w dośrodkowych częściach żeber.

Chrząstka włóknista - znajduje się w miejscach połączeń ścięgien i więzadeł z kośćmi. Ponadto występuje w spojeniu łonowym i w krążkach międzykręgowych.

TKANKA KOSTNA - tak jak tkanka chrzęstna jest również rodzajem tkanki łącznej. W jej istocie podstawowej znajdują się sole mineralne warunkujące jej trwałość, sztywność i wytrzymałość na odkształcanie. Przypomnijmy sobie jeszcze raz skład kości: 

• komórki - osteoblasty, osteocyty, osteoklasty - stanowią one około 5% masy tkanki kostnej
• istota komórkowa - zbudowana z osteoidu - to część organiczna kości stanowiąca około 25% masy tkanki kostnej
• część nieorganiczna - głównie sole mineralne, stanowi ona ponad 60% masy kości

Omówimy w kilku zdaniach wymienione elementy tkanki kostnej.

Osteoblasty - nazywane inaczej komórkami kościotwórczymi - odpowiadają za wytworzenie składników organicznych istoty międzykomórkowej kości. Leżą one na powierzchni nowo powstałych kości. Ułożone są w jednolitą błonę. Błona ta jest barierą dla komórek kościogubnych czyli osteoklastów.

Osteocyty - omówione powyżej osteoblasty po otoczeniu zmineralizowaną istotą międzykomórkową kości ulegają przekształceniu w osteocyty. Osteocyty łączą się pomiędzy sobą wypustkami tworząc tak zwaną zespólnię. Struktura osteoklastów i ich przestrzenne ułożenie w kości ma znaczenie przy wymianie substancji odżywczych i metabolitów w kości. Otóż mineralizacja nie dotyczy najbliższej okolicy ciała osteoblastu i jego wypustek cytoplazmatycznych. To warunkuje powstawanie jamek kostnych. W jamkach tych leżą osteocyty wraz ze swoimi wypustkami. Stąd wymiana i transport substancji odżywczych odbywa się między osteocytami i sąsiadującymi z nimi naczyniami krwionośnymi a osteocytami znajdującymi się daleko od naczyń, Pozostała zmineralizowana istota międzykomórkowa jest nie przepuszczalna dla substancji odżywczych i metabolitów.

Osteoklasty - ich główną rolą jest niszczenie kości - stąd pod względem funkcji są podobne do makrofagów. I podobnie jak makrofagi wywodzą się ze szpiku kostnego. Znajdują się na powierzchni kości w specjalnych zatokach. Osteocyty połączone są z istotą międzykomórkową kości poprzez własne, liczne wypustki. Niszczenie kości odbywa się na drodze hydrolizy - osteoklasty wydzielają hydrolazy i fagocytują rozkładaną kość.

Istota międzykomórkowa kości - składnikami są: 

• osteoid - utworzony z włókien kolagenowych i organicznej substancji bezpostaciowej
• substancja nieorganiczna

Włókno kolagenowe kości to ponad 80% masy wszystkich składników organicznych kości. Natomiast organiczna substancja bezpostaciowa to tylko niewiele ponad 20% składników organicznych kości. Do składników tych zaliczamy osteonektynę i osteokalcynę - są to białka, które regulują mineralizację kości.

Substancja nieorganiczna to inaczej minerał kości. Stanowi do 70% wagi tkanki. Jest to krystaliczny minerał o nazwie hydroksyapatyt (fosforan wapnia) - występuje w istocie międzykomórkowej kości w postaci kryształów. Związek ten występuje głównie u ludzi dorosłych w kościach płodowych mamy odmianę hydroksyapatytu czyli brushyt.

RODZAJE TKANKI KOSTNEJ

• grubowłóknista inaczej zwana splotowata
• drobnowłóknista czyli blaszkowata

Tkanka kostna grubowłóknista - to pierwszy ślad tkanki kostnej w naszym organizmie. Pojawia się jako pierwsza w życiu płodowym i zaraz w pierwszym okresie życia pozapłodowego. U dorosłego człowieka występuje jedynie w miejscu przyczepu ścięgien do kości, w zębodołach, szwach kości czaszki oraz w czasie regeneracji uszkodzonych kości. W tkance tej jest stosunkowo dużo osteocytów i osteoblastów.

Pewien rodzaj kości grubowłóknistej pojawia się w przebiegu wielu chorób kości.

Tkanka ta swą nazwę bierze od ułożenia włókien kolagenowych w grube nieregularne pęczki - jest to cecha charakterystyczna tej tkanki.

Tkanka kostna drobnowłóknista - to natomiast dojrzała forma tkanki kostnej, występuje w kościach długich i płaskich. Tworzą ją drobne włókna kolagenowe - stąd nazwa drobnowłóknista. Tkankę tą tworzą minerał i osteoid.

Tkankę kostną drobnowłóknistą dzielimy na:

• kość gąbczastą - występuje w nasadach i przynasadach kości długich, ponadto wypełnia wnętrze kości płaskich. Składa się z beleczek kostnych pomiędzy którymi występuje szpik kostny.
• kość zbitą - blaszki kostne tworzące kość całkowicie wypełniają objętość tkanki kostnej. Warunkuje to wytrzymałość na działanie sił mechanicznych. Tkanka kostna zbita występuje w zewnętrznych warstwach kości płaskich oraz w trzonach kości długich. Podstawowym składnikiem kości zbitej jest - osteon. Osteon to ciekawy układ 4 - 20 blaszek kostnych przypominających rurki, leżą one jedne na drugich. W środku tych blaszek znajdują się naczynia włosowate i nerwy. Sieć naczyń włosowatych tworzy się dzięki połączeniom bocznych odgałęzień sąsiadujących ze sobą osteonów.