Презентация на тему «Лекция 3 Общая морфофункциональная характеристика органов движения»

Лекция 3 Общая морфофункциональная характеристика органов движения

Общая морфофункциональная характеристика скелета Строение кости как органа Классификация костей Химический состав и физические свойства костей Развитие и рост костей, факторы, влияющие на них

Вопрос 1

Общая морфофункциональная характеристика скелета

Органы движения

Основа реактивности Отличают животных от растений функции: передвижение в пространстве захват и измельчение корма защита и нападение участие в дыхании, кроветворении, жевании, мочеиспускании, дефекации, родах

3 основных вида движения:

амебовидное - одноклеточные организмы (амеба) и некоторые клетки в многоклеточных организмах (лейкоциты) - за счет ложноножек (выпячивание цитоплазмы или выросты клеточной оболочки) ресничное /жгутиковое, мерцательное/ - на поверхности одноклеточных (инфузория) или многоклеточных организмов есть реснички. У животных - мерцательный эпителий в носоглотке, трахее; у спермиев -хвостик мышечное

Аппарат движения включает 2 системы:

мышечная /активная/-двигательная роль мышцы и их вспомогательные органы (бурсы, сесамовидные кости и т.п) скелетная /пассивная/ - опорная роль кости, хрящи, связки Органы движения составляют до 72% от массы животного

Остеология (os - кость) – наука о костях

Кости соединены в определенном порядке, образуя скелет (skeleton – высушенный) эндоскелет – внутренний (лошадь) экзоскелет – наружный (черепаха)

Вид

Кол-во костей

Масса скелета взрослых, %

Масса скелета новорожд, %

Лошадь

207-214

13-15

30

Крс

207-209

9-13

25

Свинья

281-288

5-9

18

Собака

271-282

10

16

Человек

218-220

14-20

Вес скелета 100%

Скелет туловища 33%

Скелет головы 16%

Скелет конечностей 51%

Скелет подразделяется:

Осевой : череп: лицевой и мозговой отделы позвоночный столб: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой отделы периферический: скелет поясов: плечевой (лопатка) и тазовый (кости таза) скелет свободных конечностей: грудные и тазовые

Скелет лошади

Отделы позвоночного столба

Череп

Шейный

Грудной

Поясничный

Крестцовый

Хвостовой

Лопатка

Таз

Свободная грудная конечность

Свободная тазовая конечность

Функции скелета

Механическая: опорная (поддержание тела в приподнятом состоянии, кости - опора для мягких тканей и внутренних органов) рычаги для работы скелетной мускулатуры защитная (важные органы под защитой костей – мозг, сердце) Биологическая: регуляция кроветворения (в костях содержится костный мозг) депо минеральных веществ Координатная сетка - для врачей скелетотопия –расположение органов по отношению к частям скелета

Вопрос 2

Строение кости как органа (на примере трубчатой кости)

Диафиз (dia - между, phyo - расту) – тело кости, содержит полость для

костного мозга эпифизы – утолщенные концы кости (верхний и нижний)

Анатомические части трубчатой кости:

Внешний вид кости:

Выпуклости /апофезы/ (лат. Apophysis – вырост) - бугры, бугорки, гребни, отростки (для крепления мышц, связок) углубления – желоба (проходят сосуды и нервы), ямки, впадины (для крепления связок, мышц) щели, вырезки (для прохождения сосудов, нервов через кость) отверстия (для входа сосудов, нервов в кость) шероховатости (для крепления мышц)

Трубчатая кость

Верхний эпифиз

Диафиз

Нижний эпифиз

Кость как орган состоит:

Надкостница основное вещество кости: компактное костное вещество губчатое костное вещество костный мозг суставной хрящ сосуды и нервы

Надкостница (periosteum)

Состоит из двух слоев: наружный /волокнистый/ - stratum fibrosum – из плотной соединительной ткани, содержит много сосудов (розовый цвет кости) и нервов (высокая чувствительность кости), наиболее толстый в местах крепления мышц и связок внутренний /камбиальный/ - stratum cambiale - из рыхлой соединительной ткани, сосудов мало, много костеобразующих (остеогенных) клеток. У молодых животных костеобразующие клетки лежат по всей поверхности камбиального слоя, а у старых - островками (нет роста кости)

Схема строения надкостницы

Волокнистый слой

Камбиальный слой

Костная ткань

Остеогенные клетки

Надкостница (периост)

Покрывает снаружи всю кость, кроме зон суставного хряща прочно сращена с костным веществом прободающими волокнами возможно отслоение периоста при переломах, гнойных периоститах, а также при операциях на костях с последующим закрытием дефекта для быстрой регенерации кости

Функции надкостницы:

Опорно-механическая – связывает компактное вещество кости с окружающими тканями трофическая – содержит кровеносные сосуды, которые прободают кость, разветвляясь в ней по фолькмановым каналам, и питают ее. Регенераторная – в камбиальном слое есть остеогенные клетки /трансформируются в остеобласты и синтезируют костное вещество/ и остеокласты /разрушают костную ткань/ рост кости в толщину – аппозиционный рост /за счет остеобластов/

клетки костной ткани: остеобласты: синтезируют и секретирую компоненты

межклеточного вещества и участвуют в его минерализации остеоциты: продуцируют межклеточное вещество (1 тип клеток), резорбция (рассасывание) межклеточного вещества (2 тип клеток). Остеоциты имеют отростки , которые сокращаясь, перемещают тканевую жидкость остеокласты: резорбируют костную ткань

Основное вещество кости (пластинчатая костная ткань):

Компактное костное вещество (substantia compacta) – прилегает к надкостнице, состоит: слой наружных окружающих пластин (лежат параллельно друг другу, охватывая диафиз по окружности), между пластинами - остеоциты остеонный слой – состоит из остеонов и вставочных пластин (остатки остеонов). Слой внутренних окружающих пластин губчатое костное вещество (substantia spongiosa) – состоит из перекладин, образующих ячейки, в которых залегает костный мозг эндост (внутренняя надкостница)– выстилает кость изнутри

Схема строения кости

Наружные окружающие пластинки

Компактное вещество

Губчатое вещество

Остеон

Надкостница

Сосуды

Направление костных перекладин в губчатом веществе кости соответствует

линиям сжатия и растяжения

Линии сжатия (давления)

Линии растяжения

Остеон

Структурная единица пластинчатой костной ткани (длина 2см, диаметр - 0,3-0,4мм), образован 4-20 цилиндрическими пластинками (трубками), вставленными одна в другую волокна в соседних пластинках одного остеона направлены противоположно под углом 45град. / Крепость кости на изгиб и скручивание/ между пластинками в лакунах (полостях) замурованы остеоциты /контактируют между собой подвижными отростками, лежащими в канальцах/ гаверсов (сосудистый) канал - в центре остеона

Остеон

Строение пластинчатой костной ткани

Коллагеновые волокна

Остеоцит

Контакты отростков остеоцитов

Остеоцит

Костные пластинки

Транспортно-эвакуаторная дренажная система кости

Образована: лакунами /лежат остеоциты/ + канальцами /лежат отростки остеоцитов/ + гаверсовыми каналами / вдоль остеона/ + фолькмановыми каналами /поперек остеона/ обеспечивает транспорт питательных веществ, метаболитов, газов, минеральных веществ в кости за счет движения отростков остеоцитов связывает все слои кости

общие принципы организации костей (по Лесгафту):

Губчатое вещество образуется в местах наибольшего сжатия или натяжения развитие костной ткани зависит от деятельности связанных с данной костью мышц трубчатое и арочное строение обеспечивает наибольшую прочность при минимальной затрате костного материала внешняя форма костей зависит от давления на них окружающих тканей и органов (мышц) и меняется при уменьшении и увеличении давления перестройка формы костей происходит под влиянием внешних (для костей) сил

Костный мозг (medulla osseum)

центральный орган иммунной системы, орган кроветворения содержит стволовые иммунокомпетентные клетки и клетки крови с возрастом красный костный мозг подвергается жировой дистрофии и переходит в желтый костный мозг. При больших кровопотерях происходит обратное превращение у молодняка соотношение красного костного мозга к желтому 9:1, у взрослых 1:1 масса костного мозга составляет 45% от массы костей лежит в костномозговом канале трубчатых костей и ячейках губчатого вещества

Костный мозг

Костная перекладина

Костный мозг

Губчатое вещество

Сосуды

Суставной хрящ (cartilago articularis)

Прочно срастается с подлежащей костью гладкая поверхность обеспечивает скольжение костей в суставе упругость хряща амортизирует удары при движении

Сосуды костей

Проникают в кость из окружающих мягких тканей и образуют 2 сосудистые сети: поверхностную - в надкостнице глубокую - в костном мозге ветвятся по фолькмановым каналам и сообщаются с гаверсовыми каналами сосудистые отверстия сконцентрированы вблизи эпифизов (25-30/1см2) крупное сосудистое отверстие на диафизе - для прохождения сосудов в полость кости

Распределение сосудов в кости

Остеон

Гаверсов канал

Сосуды надкостницы

Фолькманов канал

Нервы костей

Проникают в кость, ответвляясь от нервов надкостницы в надкостнице множество чувствительных нервных окончаний /травмы надкостницы болезненны/ и симпатических нервных волокон /иннервируют сосуды/

Вопрос 3

Классификация костей

По морфофункциональным признакам:

Длинные /длина больше ширины и толщины/: дугообразные - ребра трубчатые – бедро, плечо, голень, предплечье диафиз - из компактного вещества, внутри - костномозговая полость эпифизы - из губчатого вещества, снаружи покрыты тонкой пластиной компактного вещества трубчатые кости бывают: длинные (плечевая, бедренная) короткие (фаланги пальцев, кости пясти, плюсны)

По морфофункциональным признакам:

Короткие (губчатые) - состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества (как эпифизы) имеют форму неправильного куба или многогранника расположены в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью (запястье, заплюсна) и сравнимы с шарикоподшипниками

Кости запястья (короткие /губчатые/ кости)

Кости пясти (короткие трубчатые кости)

Кости фаланг пальцев ( короткие трубчатые кости)

По морфофункциональным признакам:

Плоские - участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, тазовые кости, лопатка). К их обширным поверхностям крепятся мышцы Смешанные - имеют сложную форму, состоят из нескольких частей, имеющих различное строение (позвонки) Воздухоносные - имеют полости (пазухи), выстланные слизистой оболочкой и заполненные воздухом (лобная, клиновидная, решетчатая, верхнечелюстная кости)

Лопатка (плоская кость)

Плечевая кость (длинная трубчатая кость)

Кости предплечья (длинные трубчатые кости)

Смешанная кость (позвонок)

Плоские и воздухоносные кости черепа

Лобная кость с пазухой

Верхнечелюстная кость с пазухой

По происхождению :

Первичные – из соединительной ткани сразу образуется кость ( покровные кости черепа: теменная, верхнечелюстная, лобная и др.) Вторичные – из соединительной ткани сначала формируется хрящевая модель кости, а затем - кость (кости туловища и конечностей)

По топографии:

Кости осевого скелета: кости черепа кости шеи, туловища, хвоста Кости периферического скелета: кости грудной конечности кости тазовой конечности

Вопрос 4

Химический состав и физические свойства костей

Химический состав свежей кости

основа органической части кости (оссеин) – белок коллаген (фибриллярный белок). Его нить состоит из коллагена, гликопротеида и мукополисахарида межклеточная кристаллическая решетка кости представлена кристаллами гидроксиаппатита, который образован солями кальция и фосфора

Химические соединения %

Неорганические соединения %

Вода 50

Фосфорнокислый кальций 85

Жир 15

Углекислый кальций 9

Органические соед. (Оссеин) 12,5

Фтористый кальций 3

Оссеина в сухой кости 30-40

Фосфорнокислый магний 1,5

Неорганические соед. 21,8

Хлористый натрий и калий 0,5

Неорг. Соед. В сухой кости 60-70

Другие соединения 1

Всего 100%

Всего 100%

Возрастные особенности химического состава высушенных и обезжиренных

костей, %

У молодых животных кости мягкие и эластичные (за счет органических веществ) у старых – хрупкие (сильная минерализация) и пористые (остеопороз)

Химические соединения

Химические соединения

Возраст животного

Возраст животного

Возраст животного

Молодые

Зрелые

Старые

Органические соединения

50

30

13

Неорганические соединения

50

70

87

Отношение органических веществ к неорганическим

1:1

1:2,3

1:6,7

Физические свойства кости

Особо прочные кости конечностей: голень, предплечье, пясть, плюсна, фаланги пальцев

Элементы

Элементы

Сопротивляемость, кг/мм2

Сопротивляемость, кг/мм2

Строй. Материалы

Строй. Материалы

Сопротивляемость, кг/мм2

Сопротивляемость, кг/мм2

На растяжение

На сжатие

На растяжение

На сжатие

Кость

9-12

12-16

Чугун

13

75

Костный хрящ

1,5

2,7

Свинец

1,3

5,2

Реберный хрящ

0,17

1,5

Дуб

8,1

5,3

Вопрос 5

Развитие и рост костей, факторы, влияющие на них

Развитие первичных костей

3 стадии (прямой остеогистогенез): образование скелетогенного островка – размножение мезенхимных клеток и разрастание сосудов на месте будущей кости дифференцировка мезенхимных клеток в остеобласты и продукция ими органической матрицы костной ткани (остеоида). Остеобласты постепенно «замуровываются» в межклеточном веществе и превращаются в остеоциты кальцификация межклеточного вещества. Под действием ферментов остеобластов (щелочная фосфатаза и др.) образуются кристаллы гидроксиаппатита

Развитие вторичных костей

непрямой остеогистогенез - 4 стадии: А. образование хрящевой модели кости из мезенхимы (на 2-м мес. эмбриогенеза). Она состоит из эмбрионального гиалинового хряща покрытого надхрящницей Б. перихондральное окостенение: в надхрящнице разрастаются кровеносные сосуды и появляются остеобласты, окружающие манжеткой среднюю часть диафиза (первичный центр окостенения). Надхрящница перестраивается в надкостницу

Развитие вторичных костей

В. эндохондральное окостенение: костная манжетка нарушает питание хряща, он подвергается дистрофии и разрушается остеокластами. На этом месте разрастаются сосуды, появляются остеобласты и образуется костная ткань (вторичный центр окостенения) Г. появление центров окостенения в эпифизах (по тому же сценарию) хрящевая ткань сохраняется в области между диафизом и эпифизами – метафизарный хрящ – зона роста костей в длину

Рост скелета в эмбриогенезе

стимулируется движением эмбриона и быстрым развитием костного мозга как основного органа кроветворения во второй половине эмбриогенеза рост массы костей намного больше прироста массы тела вначале интенсивнее растет осевой скелет, затем периферический. После рождения рост осевого скелета обгоняет рост периферического окостенение скелета проходит поэтапно у крупного рогатого скота: 1 этап – до 70дн.(ребра, грудина, позвоночник, лопатки, таз, диафизы остей конечностей) 2 этап – 70 – 165дн. (ослабление развития окостенений) 3 этап – от 165 до 275дн. (окостенение эпифизов, апофезов, запястья и заплюсны)

Зоны окостенения скелета эмбриона косули

Рост костей

В толщину

В длину

За счет зоны метафизарного хряща (до полового созревания)

За счет камбиального слоя надкостницы – аппозиционный рост (зависит от физических нагрузок)

Перестройка кости длится в течение всей жизни и основана на пьезоэлектрическом эффекте в костной ткани

Пьезоэлектрический эффект кости

Растяжение кости вызывает в костных пластинках положительный электрический заряд – активизируются остеокласты, они резорбируют костную ткань и через определенное время активизируют остеобласты сжатие кости вызывает отрицательный заряд – активизируются остеобласты, образующие костную ткань отсутствие физической нагрузки (нулевой потенциал) стимулирует остеокласты и выведение солей из кости

Схема пьезоэлектрического эффекта кости

Строение костной перекладины

Активация остеокластов и остеобластов при растяжении и сжатии перекладины

Искусственное создание разности потенциалов

Сроки зрелости

Вид

Зрелость скелета

Лошадь

1,5

3 года

4,5-5 лет

Круп. Рог. Скот

8-12

1,5-2 года

4-4,5 года

Мелк. Рог. Скот

7-8

1-1,5 года

3-3,5 года

Свинья

5-8

9-12 мес.

3-3,5 года

Собака, кошка

4-8

10-12 мес.

1,5-2 года

Кролик

4-5

6-8 мес.

1 год

Человек

12-15 (жен) 13-16 (муж)

16-20 (жен) 17-21 (муж)

17-21 (жен) 19-23 (муж)

Половая зрелость

Физиологическая зрелость

Внешние факторы:

кормление недостаток вит. С – уменьшается образование коллагеновых волокон, угасает деятельность остеобластов и их активность, останавливается рост кости из-за торможения образования органической матрицы. недостаток вит. А – тормозится синтез мукополисахаридов, кости утолщаются, нарушается минерализация; избыток – усиливается разрушение остеокластами метафизарных хрящей, замедляется удлинение костей, уменьшается прочность недостаток вит. Д – нарушается всасывание и использование кальция и фосфора, недостаточная минерализация костей ведет к рахиту и остеомаляции (размягчению)

Рахит у щенка английского бульдога

Внешние факторы:

кормление Ванадий и стронций – способствуют обызвествлению. Стронций вытесняет из кости кальций, но сам его не замещает, что увеличивает пористость кости (остеопороз) Гелий, цинк, барий – регулируют процессы декальцинации Марганец, кобальт – повышают минерализацию кости Медь – входит в состав ферментов, активизирующих обменные процессы в кости Кальций и фосфор - при недостатке замедляется или прекращается минерализация кости

Внешние факторы:

Физическая нагрузка систематическое увеличение физической нагрузки ведет увеличивает массу скелета от 10 до 50% вследствие высокой минерализации физические нагрузки в молодом возрасте вызывают интенсивный аппозиционный рост кости (в толщину) отсутствие физических нагрузок ведет к резорбции (рассасыванию) костной ткани и увеличению пористости кости

Внутренние факторы:

гормоны: паращитовидных желез (паратгормон) – стимулирует остеокласты – резорбция кости – повышение уровня кальция в крови, подавляет остеобласты щитовидной и паращитовидной желез - кальцитонин – тормозит остеокласты, стимулирует остеобласты, усиливает остеогенез щитовидной железы - тироксин – у молодых ускоряет образование и созревание костной ткани, у старых – резорбция кости гормон роста - соматотропин – стимулирует рост кости, подавляя ее минерализацию половые - стимулируют остеобласты, подавляют остеокласты, способствуют росту кости в длину. Резкое повышение их содержания ведет к минерализации метафизов и низкорослости (раннее половое созревание). При гипогонадизме – гигантизм коры надпочечников – кортизол – снижает синтез коллагена, способствует развитию остеопороза наследственность, состояние систем организма

Остеопороз