ОЧЕРКИ АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Кости состоят из неорганической и органической части.

Неорганическая часть в значительном количестве содержит два химических элемента - кальций и фосфор, образующие кристаллы гидроксиапатита. Эти кристаллы имеют стандартный размер 20x5x1,5 нм и соединяются с молекулами коллагена через остеонектин. Также в состав неорганической части кости входят бикарбонаты, цитраты, фториды, соли Mg2+, K+, Na+ и т.д. Органическая часть образована коллагеном I типа (90-95%) и V типа, неколлагеновыми белками (остеонектин, остеокальцин, протеогликаны, сиалопротеины, морфогенетические белки, протеолипиды, фосфопротеины) и гликозаминогликанами (хондроитинсульфат, кератансульфат). Органические вещества костного матрикса синтезируют остеобласты.
Классическая структура кости представляет ряд продольных балок, в середине которых проходят сосуды и нервы, питающие кость. Сами балки состоят из особого белкового полимера - коллагена, который, благодаря кальцию, превращается в плотное, твердое и прочное вещество. Здесь межклеточное вещество на 67% состоит из неорганических веществ, в основном из соединений кальция и фосфора. Компактное вещество образовано плотно прилегающими костными пластинками, формирующими сложно организованные цилиндрические структуры. Можно удалить из кости неорганические соединения - карбонат и фосфат кальция. Для этого кость выдерживают в течение суток в 10-процентном растворе НСl. Соли кальция постепенно растворяются, и кость становится настолько гибкой, что ее можно завязать в узел. Органические соединения придают кости гибкость и упругость. Сочетание твердости неорганических соединений с упругостью органических обеспечивает прочность костей. Наиболее прочные кости взрослого, но не старого человека.
Губчатое вещество костей состоит из перекладин (балок), образованных межклеточным веществом и расположенных дугообразно, соответственно направлениям, по которым кость испытывает давление силы тяжести и растяжение прикрепляющимися к ней мышцами. Питательные вещества приходят в середину костной балки и распределяются по костному веществу, питая костные клетки.
В костях параллельно проходят два типа сложных процессов. Первый обеспечивает кроветворение и функцию иммунной системы и, фактически, не имеет отношения к опорной функции костей. Таким образом, развитие и функция красного костного мозга, в котором развиваются стволовые клетки организма, находится под максимальной защитой. В этом смысле уровень защиты в чем-то даже превышает защиту головного мозга, помещенного в черепную коробку.
Второй тип процессов направлен на постоянное обновление костной и хрящевой ткани для обеспечения опоры и движения.
Здесь участвуют три типа костных клеток - остеокласты, остеобласты и остеоциты, а также хрящевые клетки - хондроциты, и их предшественники хондробласты.
Остеокласты - клетки, разрушающие поврежденные и «состарившиеся» костные структуры. Обновление костной ткани начинается с активации именно этих клеток, которые представляют из себя, на самом деле, клетки иммунной системы, которые в кости специализируются как «клетки-чистильщики».
Остеобласты - это клетки-строители. Для их работы необходи¬мы белки, особенно аминоки-слота - пролин, хондроитин, а чтобы последний обеспечивал полноценное «окостенение», необходим еще витамин «D» и Са. Остеобласты идут всегда следом за остеокластами и воспроизводят костную ткань. Значит, между клетками-строителями и клетками разрушителями должно быть абсолютное равновесие. Представим себе, что остеобласты не успевают за остеокластами. В результате происходит постепенное саморазрушение костной ткани - так развивается остеопороз. Костные балки истончаются, становятся редкими.
Остеоциты - зрелые отросчатые клетки, поддерживающие питание костной ткани.
Хондроциты - клетки хрящевой ткани, располагаются в эпифизах костей, обеспечивают разрушение и одновременно восстановление хрящевой ткани на концах костей в местах их сочленения.
Эпифизы формируют костный остов сустава. Их поверхности, обращенные друг к другу, и называются суставными. Одна из суставных поверхностей обычно оказывается выпуклой, а другая вогнутой, в результате чего образуются соответственно суставная головка и суставная впадина.
Основные элементы сустава
Хрящевые поверхности сочленяющихся костей обладают особым свойством - конгруэнтностью. Это означает, что сочленяющиеся хрящевые поверхности полностью повторяют друг друга. При этом между ними постоянно обновляется биологическая смазка, резко снижающая трение суставных поверхностей. Это суставная жидкость, которая должна постоянно обновляться. Процесс идет постоянно и заключается в том, что образующаяся в суставной сумке жидкость выходит в полость сустава, а «лишняя» или уже отработавшая жидкость поглощается тканями суставной сумки. Когда в суставе развивается воспаление, тогда этой жидкости образуется больше, чем она успевает всосаться обратно, в результате объем жидкости в суставе увеличивается, сустав становится отечным.
Строение хрящевой ткани
Суставная поверхность покрыта гиалиновым хрящом. Именно он обеспечивает подгонку соприкасающихся поверхностей. Механические свойства этой ткани таковы, что они не только уменьшают трение суставных поверхностей, но также выполняют функцию амортизаторов. Толщина хряща зависит от функциональной нагрузки на него и в различных суставах колеблется от 0,6 до 7 мм. Внутри некоторых суставов (например, коленном) присутствуют мениски - эти хрящевые образования увеличивают конгруэнтность суставных поверхностей и являются дополнительными амортизаторами, смягчающими действие толчков. Однако мениски в коленном суставе при избыточной нагрузке у спортсменов или при недостаточном обмене (чаще у женщин) могут разрываться и приводить к артрозу коленного сустава. Как правило, требуется оперативное удаление оторвавшихся фрагментов мениска.
Суставная сумка.
Сустав окружен суставной сумкой, которая крепко соединяет концы суставных костей. Стенки суставной сумки пронизаны многочисленными нервными окончаниями, которые сигнализируют о патологических процессах появлением боли. Кроме того, они информируют центральную нервную систему о характере и объеме движений, о положении костей скелета друг относительно друга, делая движения точными и выверенными. Суставная сумка состоит из плотных волокон, придающих ей прочность. В нее также вплетены волокна связок и сухожилий близлежащих мышц.
Строение коленного сустава
1 - бедренная кость, 2 - хрящевая поверхность мыщелков бедра, 3, 5 - боковые связки, 4 - мениски, 8,12- надколенник, 9 - малоберцовая кость, 10 - большая берцовая кость, 11 - головка 4-х главой мышцы бедра, 13 - хрящевая поверхность большой и малой берцовых костей, 14 - внутренние связки коленного сустава.
Надрыв мениска
Синовиальная оболочка. Выстилает всю поверхность суставной полости и связки, расположенные в суставе, за исключением хрящевых участков. Она продуцирует синовиальную жидкость. Синовиальная оболочка богата нервами и сосудами, которые обеспечивают обмен веществ в полости сустава, питание суставного хряща. Она осуществляет дополнительную амортизацию суставов, повышает подвижность эпифизов, за счет своих жировых складок, обеспечивает биологическую защиту, т.к. препятствует переходу воспаления с костной ткани в полость сустава.
Синовиальная жидкость.
В нормальных условиях в суставной полости содержится (в зависимости от размера суставов от 0,1 до 4 мл) синовиальная жидкость. Она уменьшает взаимное трение, увеличивает сцепление суставных поверхностей, повышает их подвижность, обеспечивает питание суставного хряща, служит дополнительным амортизатором. При нагрузке из глубоких слоев хряща через поры и пространства между волокнами выделяется жидкость для его смазки. При снижении нагрузки жидкость уходит обратно внутрь хряща. Поэтому скольжение суставного хряща происходит почти без трения даже при значительных физических нагрузках (так называемая «усиленная смазка»).
Околосуставные ткани.
Это ткани, непосредственно окружающие сустав: мышцы, сухожилия, связки, сосуды и нервы. Они чувствительны к любым внутренним и внешним отрицательным воздействиям, нарушения в них незамедлительно сказываются и на состоянии сустава. Связки суставов прочные, плотные образования, которые укрепляют соединения между костями и ограничивают амплитуду движения в суставах. Связки располагаются на внешней стороне суставной капсулы, в некоторых суставах (в коленном, тазобедренном) расположены внутри для обеспечения большей прочности. Кровоснабжение сустава осуществляется из разветвленной суставной артериальной сети. Все суставные элементы (кроме гиалинового хряща), как установлено, имеют иннервацию, иными словами, в них обнаруживаются значительные количества нервных окончаний, осуществляющих, в частности, болевое восприятие, следовательно, могут стать источником боли.
В эластическом хряще (гортани, носа, ушной раковины) содержится много эластина (из него, например, на 30% состоит ухо человека). В суставном хряще очень много воды (в хряще головки бедренной кости молодого человека воды - 75 %). Гиалуроновая кислота помогает матриксу связывать воду, чем и обеспечиваются упругие и эластические свойства ткани. В гиалиновом хряще, который чаще всего представляет внутрисуставную поверхность, поло¬вину всего матрикса составляет коллаген - основной белок соединительной ткани. Строение хрящевой ткани в костях по сложности не уступает костному матриксу. Они близки по принципам восстановления, так как относятся к общему типу - соединительной ткани. Собственно хрящевая ткань не имеет с костной какой-то определенной границы. Костный матрикс постепенно переходит в хрящевой. Здесь хрящ образуется в результате механического взаимодействия сочленяющихся поверхностей. Костная ткань способна преобразовываться в хрящевую в том случае, если между костями происходит постоянное трение. Именно поэтому при переломах необходимо обездвижить (иммобилизовать) место перелома. Если это не достигается, кость не срастается, а в месте перелома образуется ложный сустав с хрящевыми поверхностями.
В клетках хряща - хондроцитах имеются многочисленные вакуоли, которые содержат коллагены, протеогликаны и гликопротеины. Обменные процессы в костях, суставных хрящах и менисках можно разделить на процессы разрушения и восстановления. Разрушение обусловлено, в первую очередь, наличием фактора трения и механического давления. Скорость восстановительных процессов должна быть адекватна скорости снашивания. В случае преобладания «износа» над процессами их восстановления, будет происходить аккумуляция микротравмирования, которая в дальнейшем перейдет в остеоартроз сустава и остеопороз кости.
Хондроциты в хряще и остеобласты в костной ткани строят матрикс (свое основное вещество) из коллагена I типа. Молекула коллагена состоит из трех пептидных цепей. Каждая цепь содержит домен из 338 повторов, состоящих в большинстве случаев пролином и гидроксипролином. В молекуле коллагена перевиты друг с другом три спирали, формируя плотный жгут. Все три цепи молекулы коллагена ориентированы параллельно.
Синтез коллагена включает несколько стадий, часть которых проходит внутри клеток, а другая часть вне клеток. В зависимости от типа матрикса и нагрузок, коллаген дозревает так, что превращается либо в хрящевую ткань, либо в костную.
В костной ткани проколлаген проходит особые стадии дозревания, которые заключаются в основном в специальном плетении и кальцификации с образованием жесткой сетки в направлении линий механического давления и растяжения. Для костной ткани на этом этапе важно наличие минеральных веществ, прежде всего кальция и фосфора. Кроме того, должны соблюдаться условия усвоения кальция в костной ткани. За этот процесс, с одной стороны, отвечают несколько гормонов, а с другой - витамин D3.
После выхода из хондроцитов проколлаген восполняет дефекты хрящевого матрикса -специализированной сетки, сплетенной из множества коллагеновых волокон, которые соединяются между собой благодаря «клейким» свойствам самого коллагена и наличию специфических связывающих белков. Помимо коллагена, как основы хрящевой ткани, хондроциты вырабатывают особое вещество - хондроитинсульфат, которое встраивается в ячейки коллагеновой сетки и создает на поверхности хряща специальный слой скольжения. Этот слой уникален по своим свойствам - намного превосходит свойства любых самых ультрасовременных подшипников. Именно для восполнения дефектов этого слоя разработаны хондропротективные препараты, содержащие глюкозамин, как предшественник хондроитин-сульфата. Этим и объясняется их эффективность, правда лишь при инъекционном введении.
Остеохондроз позвоночника - дегенеративно-дистрофическое его поражение, начинающееся с пульпозного ядра межпозвонкового диска, распространяющееся на фиброзное кольцо и другие элементы позвоночного сегмента с нередким вторичным воздействием на прилегающие нервно-сосудистые образования. Под влиянием перегрузок упругое студенистое ядро теряет свои физиологические свойства - оно как бы «высыхает», что ведет к необратимым изменениям в позвоночнике.
Причины боли в пояснице
Основные причины боли в пояснице, связанные с патологией позвоночного столба:
• рефлекторный (мышечно-тонический) болевой синдром;
• грыжа межпозвоночного диска;
• нестабильность позвоночника вследствие поражения диска или межпозвоночных суставов;
• синдром узкого позвоночного канала.
Болевой синдром в пояснице может быть обусловлен и внепозвоночными причинами: гинекологическими заболеваниями, поражением почек и крупных сосудов, заболеваниями нервной системы и желудочно-кишечного тракта.
Строение позвоночника
Тела позвонков, образующие собой собственно столб, являющийся опорой туловища, соединяются между собой (а также и с крестцом) при посредстве симфизов, называемых межпозвоночными дисками, disci intervertebrales. Каждый такой диск представляет волокнисто-хрящевую пластинку, периферические части которой состоят из концентрических слоев соединительно¬тканных волокон.
Эти волокна образуют на периферии пластинки чрезвычайно крепкое фиброзное кольцо, annulus fibrosus, в середине же пластинки заложено студенистое ядро, nucleus pulposus, состоящее из мягкого волокнистого хряща (остаток спинной струны). Ядро это сильно сдавлено и постоянно стремится расшириться (на распиле диска оно сильно выпячивается над плоскостью распила); поэтому оно пружинит и амортизирует толчки, как буфер. Межпозвонковый диск (в первую очередь студенистое ядро) выступает в роли гидравлического амортизатора. С возрастом волокнистый хрящ фиброзного кольца становится тоньше.
Связки между дугами позвонков состоят из эластических волокон, имеющих желтый цвет, и потому называются желтыми связками, ligg.flava. В силу своей эластичности они стремятся сблизить дуги, и вместе с упругостью межпозвоночных дисков содействуют выпрямлению позвоночного столба и прямохождению
Здоровый межпозвоночный диск содержит значительное количество воды в своей центральной части (так называемом пульпозном ядре). Высокое содержание воды обеспечивает желеобразную структуру пульпозного ядра и придает ему упругоэластические свойства. Высокое давление внутри диска или прямое повреждающее воздействие на диск может привести к разрыву фиброзного кольца - наружной связки в виде обруча, охватывающей пульпозное ядро и связывающей тела позвонков друг с другом.
Этапы формирования грыжи диска. При небольших разрывах формирование рубца в этой зоне ведет к самоизлечению. Однако волокна рубцовой ткани не такие прочные, как волокна фиброзного кольца. Со временем, когда количество микро разрывов возрастает, происходит ослабление фиброзного кольца. Кроме того, с возрастом ткань пульпозного ядра начинает терять воду, что приводит к ухудшению амортизирующих свойств диска. В свою очередь, это ведет к повышению нагрузки на диск и появлению новых повреждений фиброзного кольца.
Уменьшение гидрофильности пульпозного ядра ведет к снижению высоты диска. То есть в результате естественных инволютивных процессов, проходящих в диске, уменьшается расстояние между двумя соседними позвонками. Это приводит к некоторому провисанию связок, соединяющих отростки позвонков, а также к повышению нагрузки на фасеточные суставы. Длительная перегрузка фасеточных суставов способствует развитию в них дегенеративных изменений. Это заболевание называется спондилоартроз, и может приводить к появлению болей в спине и шее.
Уменьшение высоты диска приводит к нарушению конгруэнтности (сочленяемости) двух соседних позвонков. В результате становится возможным избыточное движение позвонков в переднезаднем направлении друг относительно друга. Это состояние называется нестабильностью позвоночно-двигательного сегмента. Провисание связок и мышц, соединяющих позвонки, также способствует увеличению нестабильности. В результате нестабильности происходит постоянное механическое раздражение структур позвоночно-двигательного сегмента, чувствительных к боли (фиброзное кольцо, связки, капсула фасеточных суставов, мышцы). Это приводит к формированию хронического болевого синдрома.
Со временем патологический процесс может переходить на другие отделы позвоночно-двигательного сегмента. Повышение нагрузки на тела позвонков приводит к развитию субхондрального склероза (уплотнению), затем тело увеличивает площадь опоры за счет краевых костных разрастаний по всему периметру. Перегрузка суставов ведет к спондилоартрозу, что может вызывать сдавление сосудисто-нервных образований в межпозвонковом отверстии. Именно такие изменения отмечаются в четвертом периоде (стадии) остеохондроза позвоночника, когда имеется тотальное поражение позвоночно-двигательного сегмента.
При длительном напряжении поперечно-полосатой мышцы происходит нарушение микроциркуляции в определенных ее зонах. Вследствие гипоксии и отека в мышце формируются зоны уплотнений в виде узелков и тяжей (так же как и в связках). Боль при этом редко бывает локальной, она не совпадает с зоной иннервации определенных корешков. К рефлекторно-миотоническим синдромам относят синдром грушевидной мышцы и подколенный синдром, характеристика которых подробно освещена в многочисленных руководствах. Вокруг дегенеративно измененного дисков и фасеточных суставов часто формируются костные выросты (остеофиты). Существует мнение, что развитие остеофитов является компенсаторной реакцией организма, направленной на уменьшение нестабильности позвоночно-двигательного сегмента. Иногда остеофиты могут вызывать компрессию нервных структур (спинного мозга и нервных корешков), и может стать причиной серьёзных проблем у пациента.