Возрастные изменения соединений костей

 

Различают 3 вида соединений костей:

Ø непрерывные, синартрозы, в которых между костями имеется прослойка соединительной ткани, и в зависимости от ее разновидности выделяют:

§ фиброзные соединения – в них кости соединены при помощи плотной волокнистой соединительной ткани, или синдесмозы. Разновидности синдесмозов - связки, мембраны, швы;

§ хрящевые соединения, или синхондрозы;

§ костные соединения, или синостозы;

Ø прерывные, синовиальные соединения, или диартрозы, или суставы, которые включают в себя следующие обязательные компоненты: суставные поверхности сочленяющихся костей, покрытые гиалиновым хрящом; суставную капсулу, имеющую два слоя - фиброзный внешний и синовиальный внутренний; суставную полость с небольшим количеством синовиальной жидкости;

Ø симфизы, или полусуставы, которые имеют небольшую щель в хрящевой или соединительнотканной прослойке между соединяющимися костями (переходная форма от непрерывных соединений к прерывным).

Кости скелета новорожденного ребенка, как у взрослых, соединяются с помощью синартрозов и диартрозов. Непрерывные соединения к моменту рождения представлены синдесмозами и синхондрозами. Синостозы практически отсутствуют. У новорожденного – 2 вида синдесмозов - мембраны и связки. Те и другие тонкие, содержат прослойки рыхлой соединительной ткани, менее прочно прикрепляются к костям. Количество эластических элементов в связках невелико. Швы к моменту рождения не сформированы. Прерывные соединения - суставы - у новорожденного анатомически сформированы, но тканевая структура и их элементы значительно отличаются от дефинитивных. Суставные концы костей при рождении целиком состоят из хряща. Суставной хрящ имеет волокнистое строение. К концу 1-го года жизни молодой гиалиновый хрящ с большим количеством клеточных элементов (хондробластов и хондроцитов) постепенно оттесняется к периферии: в результате роста эпифизов костей. В первую очередь, происходит преобразование хрящей, несущих большую физическую нагрузку. Так, суставной хрящ в центре суставной ямки там, где наибольшее давление, всегда тоньше, чем к периферии ямки. При значительных амплитудах движений он переходит в особые волокнистые или хрящеподобные структуры - губы (на суставной поверхности лопатки в плечевом суставе, по краю вертлужной впадины тазовой кости). Наоборот, в области суставной головки наибольшая толщина суставного хряща приходится на ее центр (точка максимального давления), а наименьшая - на периферию.

В возрасте 4-5 лет уменьшается количество клеточных элементов на единицу площади хряща, увеличивается масса межклеточного вещества. До 7-ми лет этот процесс продолжается, клетки в поверхностных слоях принимают ориентацию, параллельную действию сил тяжести. К этому периоду становится четкой граница между гиалиновым хрящом суставной поверхности и хрящевой тканью еще не окостеневших эпифизов.

В первые 10 лет жизни человека созревающие хондробласты активно синтезируют коллагеновые белки, идущие на построение волокон, и основное аморфное вещество хряща (хондромукоид).

С 12 до 16 лет существенной перестройки суставного хряща не наблюдается. В последующие годы в зоне соприкосновения хряща и кости начинается обызвествление и окостенение (оссификация) хрящевой ткани, что приводит к уменьшению толщины суставного хряща. Типично дефинитивное строение суставные хрящи приобретают к 18-20 годам.

Особенности строения суставного хряща определяют его свойства. Суставной хрящ обладает высокими пружинящими свойствами благодаря тому, что его клетки и волокна в глубине хряща ориентированы перпендикулярно по отношению к его свободной поверхности, навстречу силам давления, а в поверхностных слоях - вдоль поверхности хряща - навстречу силам трения. Пружинящий суставной хрящ не только сглаживает толчки при движениях, ходьбе, беге, но и равномерно распределяет давление на суставные поверхности сочленяющихся костей.

Суставной гиалиновый хрящ лишен надхрящницы. Ее функции в других хрящах - трофическая, регенераторная, механическая, опорная.

В суставном хряще нет сосудов.

В составе межклеточного вещества хряща главным компонентом являются протеогликаны. Они связывают большое количество воды, что обеспечивает упругость хряща. С возрастом эта способность протеогликанов снижается, и механические свойства хряща ухудшаются. Однако состав протеогликанов в хрящевой ткани взрослого медленно обновляется.

Интерстициальная вода обладает способностью перемещаться в пределах межклеточного вещества хряща. Она вытесняется из участка, испытывающего давление, и вновь возвращается в него после прекращения воздействия. В воде находятся ионы и низкомолекулярные белки. Благодаря своей несжимаемости вода обес­печивает жесткость хрящевой ткани.

Суставной хрящ покрывает суставные поверхности в виде слоя толщиной 0,1-6 мм. Он прочно прикреплен к кости, имеет гладкую поверхность и не только обеспечивает скольжение, но и способствует амортизации толчков. Питание его осуществляется из двух источников: из синовиальной жидкости (основной путь поступления метаболитов) и со стороны подлежащей кости, контактирующей с обызвествляющимся хрящом.

Суставной хрящ в период активного роста имеет для растущего эпифиза такое же значение, что и метаэпифизарная хрящевая пластинка роста кости: его клетки пролиферируют и производят межклеточное вещество, тем самым компенсируя убыль обызвествленного хряща, который постоянно замещается костной тканью. Когда рост эпифиза завершается, рост суставного хряща и его замещение костной тканью прекращается. В дальнейшем хондроциты вырабатывают значительное количество межклеточного вещества, но уже не делятся. Поскольку суставной хрящ лишен надхрящницы, он не обладает способностью к регенерации.

В нормальных условиях жизнедеятельности суставы долго сохраняют неизменный объем движений и мало подвергаются старению. Движения, занятия физкультурой и спортом сохраняют форму и подвижность суставов. При длительных и чрезмерных нагрузках, а также с возрастом в строении и функциях суставов появляются изменения:

· истончается и деформируется суставной хрящ, уменьшаются его пружинящие свойства;

· склерозируются фиброзная мембрана суставной капсулы и связки;

· по периферии суставных поверхностей образуются костные выступы - остеофиты.

Анатомические изменения приводят к функциональным - ограничению подвижности, уменьшению амплитуды движений.

После 30 лет происходит постепенное истончение пластинки суставного хряща, появляются неровности его, хотя даже в глубокой старости исчезновения гиалиновой хрящевой ткани на суставных поверхностях костей не наблюдается. Инволютивные процессы проявляются также уменьшением клеточных элементов, увеличением пространств межклеточного вещества, изменением его качественного состояния.

Капсула сустава. Синовиальная оболочка капсулы во всех возрастах зависит от размеров сустава и на всем протяжении полностью покрывает внутреннюю поверхность капсулы, прикрепляясь всегда на границе суставного хряща. Синовиальная оболочка у новорожденного имеет неровные контуры, образуя невысокие складки и возвышения. Она довольно рыхлая, с большим количеством сосудов. Иногда она имеет единичные ворсинки. В течение 1-го года жизни ее коллагеновые волокна приобретают выраженную волнистость, складчатость оболочки усиливается, гуще становятся сети кровеносных сосудов. К концу 1-го года жизни ворсинки все еще малочисленны. Развитие ворсинок тесно связано с общим увеличением синовиальной полости и ее функциональной поверхности. Максимальное их количество приходится на молодой и зрелый возраст, а минимальное (в связи с инволютивными изменениями) - на старческий.

 

С началом активной двигательной деятельности на 2-м году жизни количество ворсинок заметно увеличивается, они приобретают разнообразную форму. До 5-ти лет ворсинки имеют простое строение, а от 6 до 10 лет появляются сложные ворсинки 2-го и 3-го порядков. К 12-14 годам нарастает складчатость синовиальной оболочки. Это связано с дальнейшим развитием пучков коллагеновых волокон и сосудов, что способствует более интенсивному обновлению синовиальной жидкости.

У юношей и подростков ворсинки синовиальной оболочки имеют разнообразную форму и строение. В крупных ворсинках увеличивается количество коллагеновых волокон, появляется жировая ткань, разрастается густая капиллярная сеть. К 18-29 годам рельеф синовиальной оболочки достигает оптимального уровня и отличается большим количеством складок, ворсинок, сильно развитой сосудистой сетью. В пожилом и старческом возрасте заметно уменьшается количество клеток, выстилающих синовиальную оболочку, снижаются ее регенераторные возможности. В ней появляются единичные, а порой и группы хрящеподобных клеток. Ворсинки истончаются, сосуды в них запустевает, в результате чего они гибнут, отторгаются, постепенно рассасываются. В то же время, волокнистых структур в синовиальной оболочке становится больше, они более толстые и менее эластичные, что ограничивает подвижность костей в суставах.

Фиброзная оболочка капсулы является продолжением соединительной ткани, окружающей кость. Места ее прикрепления к сочленяющимся костям зависят от характера и обширности движений, а толщина и прочность - от интенсивности нагрузок. При недостаточном укреплении суставов мышцами фиброзная оболочка утолщается, образуя тесно спаянные с ней связки, подобные шнурам или пластинам.

Фиброзный слой капсулы сустава к моменту рождения состоит из рыхло расположенных пучков коллагеновых волокон. Между ними много рыхлой соединительной ткани, в которой проходят сосуды и нервы. Аналогично построены связки новорожденного. С возрастом происходит морфофункциональная перестройка структур: усиливается коллагенизация, увеличиваются размеры и количество волокон, что обусловлено действием сил растяже­ния. В связи с увеличением разнообразия движений коллагеновые и эластические волокна приобретают более упорядоченное расположение, совпадающее с направлением действия сил растяжения. К 14-16 годам рыхлая соединительная ткань остается только в наружных слоях капсулы.

В 7-8-летнем возрасте морфологические особенности фиброзного слоя капсулы таковы, что создают оптимальные условия для подвижности и увеличения объема движений в суставах: в нем преобладают эластические волокна, а коллагеновые имеют выраженную извилистость, что создает предпосылки для более свободного растяжения.

К 14-16 годам структурные элементы фиброзного слоя достигают высокой степени дифференцированности, характерной для взрослого. С этого возраста начинается процесс формирования хряща в некоторых отделах капсулы и связок.

К 22-25 годам волокнистые образования связочно-суставного аппарата достигают максимального развития. В пожилом и старческом возрасте фиброзный слой капсулы и связки уплотняются и становятся тоньше, утрачивают эластичность и прочность.

Различают пассивную подвижность в суставах, когда речь идет о движениях в суставе под действием внешней силы, и активную, когда движение осуществляется за счет сокращения мышц. Подвижность зависит от формы суставных поверхностей, их соответствия друг другу, состояния капсулы и связочного аппарата, мышц, температуры окружающей среды, возраста, пола, времени суток, характера деятельности. Чем больше соответствуют по форме сочленяющиеся поверхности костей друг другу, тем меньше суставная щель и меньше подвижность. Чем крепче и толще суставная капсула и связки, чем менее растяжимы мышцы, тем подвижность в суставе меньше. При высокой температуре окружающей среды подвижность выше, чем при низкой. Утром подвижность меньше, чем вечером, что объясняется, в частности, застоем лимфы в тканях. Максимальная подвижность в течение суток приходится на период между 12 и 14 часами. Чем младше дети, тем больше суточные колебания подвижности в суставах.

У детей подвижность в суставах больше, а конгруэнтность суставных поверхностей меньше, чем у взрослых. К старости подвижность в суставах уменьшается в связи с уменьшением эластичности связок и мышц и из-за обезвоживания тканей, в связи с разрастанием костной ткани по краям суставных поверхностей сочленяющихся костей. У женщин подвижность в суставах больше, чем у мужчин (эластичнее ткани, менее выражен тонус мышц-антагонистов).

В развитии пассивной подвижности в суставах различают 3 этапа:

1) до 12 лет - сокращение размаха движений;

2) 12-40 лет - стабилизация подвижности;

3) после 40 лет - уменьшение подвижности.

В возрасте 7-8 лет связь между силой мышц и подвижностью в суставах невелика, однако, к 9-14 годам она увеличивается. В 15-17 лет между мышечной силой и подвижностью в суставах может установиться обратно пропорциональная зависимость.