6. Oasele și articulațiile

6.1. Introducere

Scheletul corpului uman este alcătuit din 206 oase.

Sunt funcții ale oaselor:

• suport – oferă suport organismului și totodată ancorează mușchii;
• stochează minerale  – la nivelul lor se depozitează calciu și fosfați; în mod indirect intervin în menținerea echilibrului hidric al organismului și a activităților metabolice; în condiții normale sunt depozitate în os (când se găsesc cantități suficiente în organism), la nevoie sunt eliberate;
• hematopoieză  – constituie locul de formare al diferitelor tipuri de celule sanguine (hematii, plachete, leucocite); se desfășoară în măduva osoasă roșie din oasele spongioase; măduva are o localizare centrală în numeroase oase (vertebre, stern) și la capetele humerusului și femurului;
• mișcare – împreună cu mușchii scheletici, intervin în menținerea sau schimbarea poziției corpului;
• protecție – oferă protecție plămânilor, encefalului și altor organe.

6.2. Osul

Țesutul conjunctiv cu duritatea cea mai mare din organism este osul. În alcătuirea sa intră numeroase tipuri de celule, fibre de colagen și o substanță fundamentală densă, mineralizată (care îi conferă duritate). Îndeplinirea funcțiilor osului necesită ca acesta să fie dur, rigid, dar totodată suficient de flexibil să permită îndoirea într-o oarecare măsură.

Clasificarea oaselor

Criteriile de clasificare ale oaselor sunt: forma și localizarea.

În funcție de formă, oasele se împart în:

• oase plate

Alcătuire: din două plăci subțiri de os compact între care se găsește o porțiune centrală formată din os spongios.

Rol: de protecție a țesuturilor delicate ale encefalului și ale organelor toracice; conferă suprafață întinsă tendonului să se insere și astfel să se atașeze mușchiul.

Exemple: oasele craniului, omoplații (scapulele), coastele, sternul, oasele pelvisului.

• oase lungi

Alcătuire: un ax – diafiză și două capete – epifize.

Rol: servesc drept pârghie.

Exemple: oasele din alcătuirea membrelor superioare, inferioare și a degetelor.

• oase scurte

Alcătuire: formă aproximativ cuboidală și apar în spații închise.

Rol: suportă greutăți.

Exemple: oasele din alcătuirea încheieturii mâinii (oase carpiene), ale gleznei (oasele tarsului).

• oase neregulate – au forme variate, complexe.    

Rol: loc de atașare pentru mușchi, rol în articulație.

Exemple: vertebrele (oasele coloanei vertebrale) – formă rectangulară, cu prelungiri având aspect de contraforturi sau aripi. Prelungirile funcționează ca punte în care se ancorează tendoane și ligamente, întărind astfel legătura dintre oasele din apropiere (adiacente).

Oasele wormiene (de la nivelul unor suturi craniene) și oasele sesamoide (dispuse la nivelul articulațiilor – de exemplu, patelele/ rotulele) sunt oase neregulate.

În funcție de localizare, oasele se împart în:

• oasele scheletului axial: totalitatea oaselor ce formează axul central al organismului. De exemplu oasele capului, coloana vertebrală, cușca toracică.
• oasele scheletului membrelor (periferic): oasele membrelor superioare și inferioare, oasele care fac legătura membrelor cu scheletul axial. Scheletul membrelor se compune și din oasele mâinilor și picioarelor și oasele centurilor pectorală și pelviană.

Țesutul osos

Celulele formatoare de os se numesc osteoblaste și intervin în sinteza de compuși chimici care conferă osului duritate și flexibilitate. Compusul principal din os este fosfatul de calciu (sare minerală) care se combină în cantități mici cu hidroxid de calciu și carbonat de calciu. Totodată, fosfatul de calciu constituie componentul principal din hidroxiapatită. Cristale din aceasta intră în alcătuirea osului căruia îi oferă duritate și sunt înglobate într-o matrice formată din fibre de colagen. Acestea sunt responsabile pentru flexibilitatea osului.

Structura oaselor lungi

Exemplele cele mai des folosite de oase lungi sunt: femur și humerus.

Osul se compune din:

• diafiză – porțiune dreaptă, lungă;
• epifiză – capetele osului.

Placa epifizară este o zonă activă de cartilaj care apare la joncțiunea dintre diafiză și epifiză (denumită metafiză), în perioada în care osul este în creștere. Prin depunerea de cartilaj la nivelul acestei plăci, capetele osului se îndepărtează și astfel osul crește în lungime. Apoi, cartilajul este înlocuit cu țesut osos.

Fiecare epifiză prezintă la extremitate un strat subțire de cartilaj hialin denumit cartilaj articular, care oferă o suprafață ce intervine în deplasarea fără frecare a oaselor adiacente. Zonele lipsite de cartilaj articular ale osului lung sunt acoperite de țesut conjunctiv, denumit periost. Se întâlnește la nivelul diafizei pe care o acoperă.

Porțiunea externă a epifizelor este formată de către os compact, iar la interior de os spongios.

Osul spongios, cu o densitate mai scăzută decât osul compact, este alcătuit din:

• o rețea de structuri osoase întretăiate – trabecule (travee);
• spații cu măduvă roșie distribuite printre trabecule (travee).    
  

Diafiza oaselor lungi este acoperită la exterior de os compact, dens și dur, iar la interior este goală. Osul prezintă o cavitate centrală care poartă numele de cavitate medulară, întâlnită la nivelul diafizei și în care se găsește măduvă galbenă.

Cavitatea medulară a osului este căptușită de endost (membrană subțire), la nivelul căreia se remarcă osteoblaste (celule formatoare de os) și osteoclaste (celule care remodelează osul).

Osteoblastele formează osul, osteocitele îl întrețin, iar osteoclastele îl resorb.

Structura histologică a osului

În urma analizei microscopice de tip optic, în alcătuirea osului compact se observă o serie de inele concentrice, intricate (încurcate) de țesut osos. Forma de organizare a acestor inele este în sisteme denumite osteoane, pentru care fiecare dintre acestea prezintă un canal central cu nervi și capilare sanguine.

Inelele concentrice din alcătuirea unui osteon sunt traversate de un sistem de canale denumite canale perforante, care fac legătura între canalele centrale și celulele osoase. Lamelele osoase sau inelele osteonului, sunt distribuite în jurul fiecărui canal central și ele prezintă spații (denumite lacune) la nivelul cărora se află osteocite (sunt osteoblaste ajunse la maturitate). Acestea sunt responsabile de întreținerea țesutului osos la nivelul căruia sunt prinse.

Lacunele cu osteocite sunt unite între ele și totodată cu canalul central prin extensii cu dimensiuni electronomicroscopice denumite canalicule.

Între osteoane sunt spații ce prezintă lamele interstițiale care sunt echivalentul osteoanelor incomplete.

Periostul învelește osul și totodată este țestul conjunctiv din care se vor forma osteocitele. În stadiu inițial, acestea sunt osteoblaste foarte active și intervin în producția de colagen și hidroxiapatită din os. Ulterior, prin integrarea lor în osul format, se transformă în osteocite care hrănesc osul din jurul lor și îndepărtează produșii reziduali.

Formarea osului

În cursul dezvoltării embrionare, aproximativ săptămâna a șasea este marcată de apariția de tije rectilinii de cartilaj hialin care prezintă forma oaselor lungi.

Dezvoltarea oaselor plate se face sub formă de membrane cu conținut în țesut conjunctiv fibros și care la interior au insule de cartilaj hialin ce inițiază procesul de formare a osului.

Osificarea reprezintă procesul de formare a osului și se împarte în:

• osificare intramembranoasă – oasele plate ale craniului. Debutul său este marcat de migrarea osteoblastelor în membrane unde formează centre de osificare la nivelul cărora vor secreta matricea osoasă (care se compune din: colagen, fosfat de calciu, carbonat de calciu). În acest fel, centrele de osificare se înconjoară rapid de os și odată cu extinderea centrelor de osificare, acestea se unesc și duc la formarea de trabecule ale osului spongios. Între trabecule sunt spații în care se va forma măduva osoasă roșie. Totodată, osteoblastele depun la nivelul periostului, un strat de os compact.
• osificare endocondrală – în oasele lungi. În cursul acestui tip de osificare, se formează vasele de sânge în interiorul tijelor cartilaginoase, iar în membrana care le înconjoară (tijele cartilaginoase) se dezvoltă osteoblaste. Acestea din urmă sunt responsabile de depunerea de os compact de jur împrejurul tijei. Procesul de osificare se continuă către suprafață, nu și în profunzime, acolo unde interiorul va avea aspectul unei cavități ce adăpostește măduva osoasă. Pe măsură ce se formează cavitatea medulară, osul compact din jurul acesteia se îngroașă și se alungește, tija cartilaginoasă își continuă creșterea la capete și astfel se asigură creșterea osului în lungime.

După perioada de pubertate, zona de cartilaj se îngustează și formează placa epifizară. Odată cu osificarea completă a acesteia, se înregistrează încetarea creșterii în lungime a osului (proces controlat hormonal).

O altă denumire a osului compact este de os lamelar, care este un os dens, cu osteoane (observate la microscop).

Remodelarea osoasă

Dacă creșterea osului s-a încheiat, nu înseamnă că și activitatea din interiorul osului s-a oprit. Procesul de remodelare osoasă se desfășoară pe parcursul întregii vieți, fiind sub controlul interacțiunii dintre osteoblaste (celulele formatoare de os) și osteoclaste (celulele resorbante de os). Acestea din urmă secretă anumite substanțe care dizolvă osul, oferind în acest fel organismului calciu și fosfat, care pot fi folosite în metabolismul celular sau în contracția musculară.

Menținerea în echilibru a activității osteoblastelor și osteoclastelor, este afectată în general de hormoni (inclusiv cei sexuali). De exemplu, la persoanele în vârstă procesele de resorbție osoasă le depășesc pe cele de formare, determinând instalarea osteoporozei (afecțiune complexă). Astfel, se pierde calciu, iar oaselor le scade rezistența și se vor rupe cu ușurință.

Ca metode de prevenție a osteoporozei, de obicei se recomandă:

• administrarea de suplimente cu calciu (ca să crească aportul de calciu);
• creșterea activității fizice (stimulează osteoblastele să formeze os prin stres mecanic).

6.3. Articulațiile

Spațiul în care două sau mai multe oase se întâlnesc (se articulează) constituie articulațiile. Sunt numeroase articulații în organism diferențiate structural și funcțional. Artrologia reprezintă o ramură a anatomiei care studiază articulațiile.

În funcție de gradul de mișcare (mobilitate) pe care îl permit, articulațiile se clasifică în:

• sinartroze – articulații imobile (aproape sau total);

Sinartrozele se compun din două capete osoase adiacente, separate de o cantitate redusă de țesut conjunctiv fibros (sau în unele cazuri, pot fi separate de un strat subțire de cartilaj).

Exemple de sinartoze:

- în structura craniului (acolo sinartrozele poartă numele de suturi și sunt imobile): între osul frontal și cele două oase parietale, între cele două oase parietale, între acestea și osul occipital.

- la locul de implantare a dintelui în alveolă (acolo sinartrozele poartă numele de gomfoză, care trebuie să fie imobilă).

- o membrană fibroasă interosoasă unește diafizele a două oase lungi adiacente care permite o mișcare minimă (sinartroză denumită sindesmoză): la antebraț, diafizele radiusului și ulnei.

• amfiartroze – articulații semimobile (mobilitate limitată);

Amfiartrozele se compun din două capete osoase adiacente separate de cartilaj într-o cantitate mare.

Exemple de amfiartroze:

- între vertebre (discurile intervertebrale) – alcătuite din fibrocartilaj în formă de disc dispus în jurul unui miez gelatinos. Ele intervin în absorbția șocurilor și în egalarea presiunii dintre oasele adiacente în cursul mișcărilor. Prezintă flexibilitate discretă care limitează mișcarea (cum ar fi aplecarea spre înainte sau în lateral).

- între cele două oase pubiene ale pelvisului (simfiza pubiană) – prezintă mobilitate foarte limitată.

- între oasele sacru și iliac (articulația sacroiliacă).

• diartroze – articulații mobile, care permit mișcări libere.

Diartrozele se compun din două capete osoase cuprinse într-o cavitate sinovială care le atribuie acestor articulații și denumirea de articulații sinoviale. Suprafețele articulare ale fiecărui os nu sunt în contact direct și în anumite situații se permit mișcări foarte ample ale acestor articulații.

Diartrozele se întâlnesc la nivelul proceselor articulare ale:

• vertebrelor;
• umărului;
• cotului;
• încheieturii mâinii;
• șoldului;
• genunchiului;
• gleznei;
• labei piciorului.

Oasele din componența unei articulații sinoviale, sunt acoperite de cartilaj articular, iar capetele osoase sunt învelite de o capsulă fibroasă la interiorul căreia se află cavitatea sinovială. Suprafața internă a capsulei fibroase este căptușită la interior de o membrană sinovială fără să acopere suprafețele articulare ale oaselor. Rolul ei este de a secreta lichid sinovial – un lichid vâscos, lubrifiant.

În anumite cazuri, cavitatea articulară este împărțită parțial sau aproape complet de anumite discuri cartilaginoase. De exemplu, la nivelul articulației fiecărui genunchi se află două astfel de discuri cartilaginoase în formă de semilună și poartă denumirea de meniscuri.

În alte articulații, capsula fibroasă articulară este organizată sub formă de fascicule groase, ce duc la formarea ligamentelor.

Stabilizarea articulațiilor se face și prin mușchii atașați oaselor: la nivelul umărului – capătul proximal al humerusului este menținut în articulație de către mușchii inserați pe el.

Alte diartroze includ niște saci închiși, plini cu lichid – denumiți burse (bursă). Acestea sunt tapetate la interior de membrane sinoviale în continuarea celor din cavitățile sinoviale din vecinătate. În general, bursele sunt dispuse între piele și proeminențele osoase subiacente. Exemple de burse: la nivelul patelei. Rolul burselor este de a ușura alunecarea tendoanelor pe suprafața oaselor.

Tipuri de diartroze

În funcție de componentele unei diartroze, precum și tipul de mișcare permis, diartrozele se împart în:

6.4. Mișcări articulare

Sub acțiunea mușchilor scheletici au loc mișcările de la nivelul diartrozelor. Aproape în toate cazurile, mușchiul prezintă un capăt de inserție pe o parte imobilă, fixă a unei articulații, și un alt capăt care se inseră pe partea opusă, mobilă a articulației. Când mușchiul se contractă execută o tracțiune asupra părții mobile și în acest fel rezultă mișcarea articulară.

Mișcările articulare și mișcările antagoniste posibile în mișcările umane sunt:

Rotația constă în mișcarea unei părți a corpului în jurul unei axe. De exemplu, se execută mișcare de rotație prin întoarcerea capului dintr-o parte în alta (exprimarea unei negații). A nu se confunda cu circumducția, care este un tip de mișcare de rotație executată în jurul unei axe sau a unui punct central. De exemplu, mișcarea circulară a globilor oculari.