Oasele și articulațiile

Fiind regăsite în organism în număr de 206, oasele reprezintă organe dure, rezistente, de culoare alb-gălbuie. Acestea sigură suport organismului, protejează organele, depozitează calciu și fosfați și reprezintă locul în care se formează celulele sangvine.

Legăturile dintre acestea se numesc articulații, iar ansamblul tuturor acestor elemente formează scheletul corpului.

Exemple de funcții ale oaselor

Osul

După cum se cunoaște, țesuturile organismului sunt de o mare diversitate, astfel încât acestea îndeplinesc funcții țintite. Țesutul de tip conjunctiv, în complexitatea sa, variază în funcție de duritate:

tip fluid (sângele)
tip moale (lax)
semidur (cartilaginos)
dur – țesut osos

Oasele determină axul central, un schelet al corpului. Acestea sunt înconjurate de părțile moi, conferindu-le sprijin. Totodată, ancorează mușchii și reprezintă puncte de inserție pentru aceștia. Practic, în acest ansamblu osteomuscular ce conferă organismului posibilitatea de mișcare/schimbare a poziției, oasele (componenta pasivă) devin pârghii acționate prin intermediul mușchilor scheletici (componenta activă). De asemenea, oasele pot forma cavități (adesea denumite „cutii”) cu rol de protecție a organelor fragile (cutia craniană pentru encefal, cutia toracică pentru cord și plămâni,etc.).

Pe lângă acest rol protector, oasele intervin în numeroase procese metabolice ale organismului prin conținutul lor. Rolul lor de depozit mineral este dat de nivelul ridicat de conținut al acestor substanțe (calciu, fosfor și săruri) și de posibilitatea atât de a le acumula, cât și de a le mobiliza pentru a fi îndreptate spre alte procese fiziologice.
Prin măduva osoasă roșie, au rol în hematopoieză, adică în producerea de celule sangvine.

Clasificarea oaselor

Asemenea unor corpuri geometrice, oaselor din corpul uman li se pot atribui 3 dimensiuni:

lungimea, notată L
lățimea, notată l
grosimea/înălțimea, notată h

În funcție de dimensiuni și formă, oasele se clasifică în:

lungi:
- au o porțiune centrală, alungită numită diafiză
- capetele se numesc epifize
- fac parte din scheletul membrelor (humerus, ulna, radius, femur, tibie, peroneu)
scurte:
- au formă de cub
- sunt oasele de la încheietura mâinii (carpienele) și ale gleznei (tarsienele)
- sunt rezistente și capabile să suporte greutăți aplicate asupra lor (fie provenite din exterior sau greutatea propriului organism)
plate:
- conțin două plăci de țesut compact între care se interpune o zonă de țesut spongios
- au rol de protecție a organelor (cutia craniană,cutia toracică) sau oferă mușchilor zone de inserție pentru tendoanele acestora
- sunt oasele craniului (cutia craniană), sternul, coastele, omoplații (acestea alcătuind cutia toracică), oasele pelviene
neregulate:
- au forme variate, nu se pot încadra în tipurile enumerate mai sus
- vertebrele au corpul central dreptunghiular, dar prezintă alungiri asemănătoare unor aripi sau pilieri pe care se vor insera numeroase ligamente și tendoane intervertebrale, mărind rezistența între oasele coloanei vertebrale
- oasele wormiene sau suturale se află la nivelul joncțiunilor oaselor craniene (numite suturi)
- oasele sesamoide, de exemplu rotula, fac parte din structura articulațiilor dintre alte oase lungi

Primele trei se diferențiază între ele prin raporturile celor 3 dimensiuni, făcând parte din categoria oaselor de formă regulată. Însă,există oase a căror formă este neregulată și deci, nu se pot măsura în funcție de cele 3 dimensiuni amintite.

Apariția scheletului în structura organismelor reprezintă un eveniment important în evoluția lumii animale, anume separarea ființelor în vertebrate și nevertebrate. La rândul său, în funcție de localizarea în organism, scheletul se poate împărți în schelet central (axial) sau periferic.

Scheletul central, după cum dictează și denumirea sa, formează axul central al corpului și conține oase situate pe linia mediană (care împarte organismul în două jumătăți egale) – capul, coloana vertebrală, cutia toracică.

Scheletul periferic se referă la oasele membrelor superioare și inferioare, precum și oasele ce contribuie la legătura dintre acestea și scheletul central (centurile pectorală – superior și pelvină -inferior).

Țesutul osos

Țesutul osos este alcătuit din:

celule care, la rândul lor, contribuie la formarea (sau distrucția) celorlalte elemente – osteoblaste
fibre de colagen
substanța fundamentală, alcătuită din elemente organice (proteina denumită oseină) și minerale, componentul principal fiind hidroxiapatita; aceasta din urmă este formată în mare parte din fosfați de calciu, însă se pot regăsi și alte substanțe chimice precum hidroxizii și carbonații de calciu
cristalele de hidroxiapatită sunt înglobate într-o matrice alcătuită din fibre de colagen

Scopul elementelor din țesutul osos este de a conferi două proprietăți complementare acestuia: atât duritate, cât și flexibilitate. Duritatea și rezistența este asigurată, astfel, de cristalele de hidroxiapatită, în timp ce flexibilitatea este conferită de fibrele de colagen.

Pe lângă celulele țesutului osos, osul conține măduva roșie hematogenă cu rol în formarea de celule sanguine (hematii, leucocite, plachete sanguine). Procesul se numește hematopoieză și are loc la nivelul osului spongios din:

centrul vertebrelor, sternului
epifizele oaselor lungi (femur, humerus)

Oasele sunt depozit de substanțe minerale, adică săruri de calciu si fosfor. Acest lucru înseamnă că pot elibera aceste substanțe din depozite la nevoie, de exemplu la scăderea nivelului lor în sânge sau pot fi utilizate în alte procese metabolice.

Structura oaselor lungi

Regăsite în special la nivelul membrelor (de exemplu, femur – membru inferior sau humerus – membru superior), oasele lungi sunt alcătuite dintr-o porțiune centrală, lungă numită diafiză și două capete denumite epifize. La nivelul unirii fiecărei epifize cu diafiza există o zonă numită metafiză sau placă epifizară. Aceasta prezintă în perioada de dezvoltare și creștere în lungime a oaselor (copii, tineri) focare de cartilaj cu rol în alungirea osului. Acestea se osifică la adult, sistând procesul de creștere.

Exteriorul oselor lungi este acoperit de o membrană conjunctivă cu conținut mare de vase de sânge și nervi, cu rol important de nutriție a osului, numită periost. Singurele zone neacoperite de periost sunt porțiunile de inserție a mușchilor pe oase și extremitatea epifizelor, ce prezintă cartilaj articular. Acesta are rol în reducerea frecării oaselor articulate între ele în timpul mișcării.

Interiorul osului lung conține țesut spongios la nivelul epifizelor și țesut compact la nivelul diafizei, cu excepția unui canal prin centrul acesteia numit cavitate medulară. Aceasta conține, după cum îi dictează și numele, măduvă osoasă galbenă (la adult) și este căptușită de o membrană asemănănătoare periostului, numită endost.

Este o membrană subțire, vascularizată de țesut conjunctiv ce conține osteoblaste și osteoclaste. Țesutul spongios este alcătuit din travee (trabecule), adică lamele osoase întretăiate care delimitează cavități umplute cu măduvă roșie hematogenă.

Structura histologică a osului

Substanța osoasă se prezintă sub două forme: substanță compactă (os compact) și spongioasă (os spongios). Acestea nu diferă din punct de vedere histologic (compoziția lor), ci din punctul de vedere al dispoziției lamelor osoase ce le alcătuiesc, care nu este una întâmplătoare. Ca la nivelul oricărei structuri organice, anatomia este strâns interconectată cu funcția îndeplinită.
Substanța compactă (numită și os lamelar) este omogenă, dură și are următoarea structură:

formată din lamele osoase dispuse una lângă alta, ce nu formează cavități și astfel măresc densitatea țesutului
osteonul este un sistem realizat de lamele osoase organizate concentric, asemenea unor inele
centrul unui osteon este reprezentat de un canal (denumit sugestiv canal central) ce conține vase de sânge și nervi
lacunele (osteoplastele) sunt cavități săpate în lamele concentrice ale osteonului ce conțin osteocite cu rol în întreținere osoasă
canalele perforante sunt canalicule ce străbat inelele osteonului pornind de la osteoplaste (aspect de păianjeni)
lamele osoase sunt cele care se organizează în osteoane și conțin lacune (spații) în care se află osteocite

Substanța spongioasă este:

mai puțin densă față de cea compactă
alcătuită din trabecule/travee ce sunt lamele oasoase orientate în diferite sensuri, încucișate
cavități formate de travee umplute cu măduvă roșie
repartizarea țesutului compact versus spongios se face diferit în funcție de tipul de os

Celulele osoase:

osteoblastele sunt celulele tinere, formatoare de os, care se vor transforma în osteocite pe măsură ce sunt incluse în țesutul osos format, care produc colagen și hidroxiapatită
osteocitele sunt celulele mature cu rol de nutriție a osului și metabolizare a produșilor toxici, neutilizabili; se regăsesc la nivelul osteoplastelor și periostului
osteoclastele sunt celulele distrugătoare de os, cu rol de remodelare osoasă

Măduva osoasă umple cavitatea medulară din diafiza oaselor lungi și cavitățile delimitate de trabeculele osului spongios și este de trei feluri, în funcție de activitatea sa:

măduva roșie:
- la copii, care au oasele în dezvoltare
- conține numeroase elemente figurate ale sângelui, cu rol hematopoietic
măduva galbenă – apare în oasele adultului
măduva gelatinoasă – se găsește la vârstnici și este lipsită de activitate

Formarea osului

Osteogeneza reprezintă procesul de formare și modelare a oaselor din prima etapă a vieții, de la naștere până la definitivarea formei lor. Procesul începe în viața intrauterină și se continuă până în jurul vârstei de 23-25 de ani.

În jurul săptămânilor 6-7 a vieții intrauterine încep primele procese de osificare, fiind diferite în funcție de osul rezultat.
Centrele de osificare sunt zone de cartilaj promotoare ale osteogenezei și conțin osteoblaste cu rol în secreția matricei osoase bogate în colagen și săruri de calciu.

Osificarea de tip cartilaginos/encondral:

are loc la oasele lungi
inițial, apar tije liniare de cartilaj hialin
tijele vor dezvolta vase sanguine nutritive în interiorul lor, iar la exterior vor constitui o membrană bogată în osteoblaste
osteoblastele vor stimula formarea de țesut osos compact doar înspre suprafața tijei, nu spre profunzime, deoarece acest spațiu are să devină cavitatea medulară
tija va continua să crească în lungime până la atingerea pubertății, devenind placă epifizară (metafiză)
osificarea metafizei reprezintă finalizarea procesului de creștere, proces controlat hormonal

Osificarea de tip intramembranos:

are loc la oasele plate ale craniului
centrele de osificare sunt reprezentate de membrane cu insule de cartilaj hialin
centrele de osificare vor fi rapid înconjurate de zone de substanță osoasă ce se vor uni și vor forma trabeculele osului spongios
cavitățile delimitate de trabecule se vor umple cu măduvă roșie
osul compact periferic va fi format de osteoblaste la nivelul periostului

Remodelarea osoasă

Odată cu finalizarea procesului de creștere, apare un oarecare echilibru între procesele de formare și remodelare osoasă. Acesta din urmă este coordonat de către osteoclaste, ce acționează sinergic cu osteoblastele și mențin o stabilitate în metabolismul osos, menținută la nivel hormonal prin substanțe precum hormonul de creștere sau cei sexuali. Osteoclastele secretă substanțe ce dizolvă osul, furnizând organismului calciu și fosfor, minerale utile în contracția musculară sau metabolismul celular.

În cazul vârstnicilor, balanța înclină în favoarea activității osteoclastelor și deci a resorbției osoase, dând naștere la patologia problematică numită osteoporoză. Aportul crescut de calciu și activitatea fizică, prin efectul său favorabil asupra activității osteoblastelor, pot constitui factori de ameliorare în cadrul acestei boli.

Articulațiile

Artrologia reprezintă ramura anatomiei, ce are ca obiect de studiu articulațiile organismului. Articulația este constituită din totalitatea elementelor ce unesc două oase între ele, elemente reprezentate de țesut conjunctiv și mușchi.
Articulațiile au fost împărțite în trei grupe, în funcție de mișcările pe care le permit:

sinartrozele – articulații fixe (imobile)
amfiartrozele – articulații semimobile
diartrozele – articulații mobile

Cele trei tipuri de articulații întâlnite în organismul uman. a) O articulație imobilă, între oasele craniului; b) O articulație ușor mobilă, între vertebrele coloanei vertebrale; c) O articulație mobilă, denumită și articulație sinovială, așa cum se poate găsi în articulația șoldului. Observați componentele structurale ale acestui tip de articulație. (Sursa: Barron's- Anatomie și fiziologie umană pentru admiterea la facultățile de medicină)

Sinartrozele

Sinartrozele sunt articulații imobile sau cu mobilitate foarte redusă și se mai numesc articulații fibroase, deoarece între capetele oaselor articulate regăsim un strat subțire de țesut fibros. Există câteva cazuri în care acesta este înlocuit de țesut cartilaginos. Ca exemple ale acestei categorii, regăsim:

sindesmozele – în care diafizele a două oase lungi sunt unite printr-un ligament interosos, permițând doar o mișcare minimă; printre exemple se regăsesc articulația dintre radius și ulnă la nivelul antebrațului, sau cea dintre tibie și fibulă la nivelul gambei
suturile care unesc oasele craniului între ele, fiind complet imobile; astfel, putem identifica sutura fronto-parietală (între oasele frontale și parietale), sutura parieto-temporală (între oasele parietale și temporale) etc.
gomfoza – reprezintă articulația dintelui în alveola dentară, de asemenea, imobilă

Amfiartrozele

Amfiartrozele sunt articulații cu mobilitate redusă. Între capetele oaselor, regăsim un strat gros cartilaginos. Exemple relevante aparținând acestei categorii sunt:

discurile intervertebrale, între vertebre:
- sunt formate periferic din cartiaj fibros și central au miez gelatinos
- ieșirea miezului din inelul fibros reprezintă hernia
- protejează măduva spinării de mișcări exagerate, permițând mișcări limitate precum aplecarea înainte sau lateral
- protejează vertebrele de traumatisme prin absorbția șocurilor
- egalizează presiunea între vertebre în timpul mișcării
simfiza pubiană reprezintă articulația dintre oasele pubiene și permite mișcări foarte limitate
sincondrozele, de exemplu articulația dintre osul sacru si iliac (sacroiliacă)

Diartrozele

Diartrozele se mai numesc articulații sinoviale și au o mobilitate foarte mare. Suprafețele articulare ale oaselor nu vin în contact direct, conferind un set amplu de mișcări posibile:

centurilor membrelor (articulațiile umărului și șoldului)
articulațiilor de la nivelul membrului superior (cot, încheietura mâinii)
articulațiilor de la nivelul membrul inferior (genunchi, gleznă, laba piciorului)
coloanei vertebrale (procesele articulare vertebrale)

Structurile ce se interpun între capetele osoase și formează diartroza sunt:

cartilajul articular – acoperă capetele osoase
capsula articulară fibroasă:
- îmbracă capetele osoase
- delimitează cavitatea sinovială
- este mijlocul de unire al capetelor osoase și este stabilizată de ligamente (fascicule fibroase groase) și mușchi cu inserție pe oasele articulate (de exemplu, în articulația umărului, humerusul este menținut în cavitatea articulară numită glenoidă cu ajutorul mușchilor inserați pe el)
cavitate sinovială: poate fi împărțită complet sau parțial de discuri cartilaginoase (de exemplu, meniscurile reprezintă două discuri cartilaginoase semilunare de la nivelul articulației genunchiului)
membrana sinovială:
- tapetează capsula fibroasă, dar nu are raport cu suprafețele articulare
- secretă lichidul sinovial vâscos, cu rol lubrifiant pentru articulație
bursa sinovială (plural-burse):
- este un sac căptușit de membrană sinovială, umplut cu lichid sinovial
- este frecvent situat subcutanat, între piele și oasele din zona respectivă
- oferă o „pernă” între oasele, tendoanele și mușchii implicați în articulație, reducând frecarea și favorizând mișcarea
- se găsesc în majoritatea articulațiilor mari, de exemplu la nivelul articulației genunchiului se găsește bursa dintre rotulă și pielea genunchiului)

Tipuri de diartroze

În funcție de alcătuire și mișcările posibile, diartrozele sunt de mai multe tipuri:

articulația trohleară:
- are formă de scripete și funcționează asemeni acestuia, realizând mișcări în același plan
- ca exemple, se remarcă articulațiile dintre:
  - falange (interfalangiene)
  - humerus și ulnă (a cotului)
  - femur și tibie (a genunchiului)
articulația pivotală:
- conține un capăt de os de formă cilindrică și un capăt inelar
- osul cilindric se va roti în spațiul delimitat de osul-inel, deci permite mișcări de rotație
- ca exemplu se evidențiază articulația dintre atlas și axis, primele două vertebre (articulația atlanto-axoidiană)
articulația sferoidală:
- conține un capăt osos rotund care se introduce într-un capăt osos concav (cavitar)
- este articulația cu cea mai mare mobilitate
- exemplele regăsite în organism sunt la nivelul centurilor membrelor:
  - centura pectorală – articulația umărului, la nivelul căreia epifiza humerusului se articulează cu cavitatea (fosa) glenoidă
  - centura pelvină – articulația șoldului, unde epifiza femurului se articulează cu acetabulul
articulațiile biaxiale, care pot fi de două tipuri:
- articulația condiloidă:
  - capetele osoase au formă ovalară
  - permite aproape toate tipurile de mișcări, mai puțin rotația
  - ca exemplu, avem articulația încheieturii mâinii, între radius și carpiene
- articulația selară:
  - are un capăt osos cu suprafața concavă și unul cu suprafața convexă
  - nici aceasta nu permite mișcări rotative
  - se regăsește între osul trapez (unul dintre carpiene) și metacarpianul policelui
articulațiile plane:
- suprafețele articulare sunt aproximativ plate
- permit mișcări de alunecare și răsucire
- astfel de articulații se găsesc între procesele vertebrelor și între unele carpiene sau tarsiene

Tipuri de diartroze

Mișcările articulare

Amintind faptul că oasele reprezintă component pasivă, iar mușchii componenta activă a mișcării, este de înțeles că mobilizarea diartrozelor are loc prin intermediul contracției mușchilor scheletici. Clasic, mușchiul este atașat cu un capăt de partea fixă a articulației, iar cu celălalt se leagă de partea mobilă, tracționând-o si realizând mișcarea.

Așa cum articulațiile pot fi clasificate în mai multe tipuri, există o terminologie și pentru mișcările pe care acestea le pot realiza. Pentru fiecare mișcare realizată există una în opoziție (antagonistă).
În funcție de unghiul realizat de două oase articulate, mișcarea poate să fie de:

flexie (îndoire) – atunci când se micșorează unghiul
extensie (întindere) – atunci când unghiul se mărește

În funcție de poziția față de linia mediană a corpului (care împarte corpul în două jumătăți egale, dreaptă și stângă), avem:

abducția – adică îndepărtarea unui segment față de aceasta (de exemplu, îndepărtarea brațului de torace prin ridicarea la orizotală a acestuia)
adducția – adică apropierea segmentului de linia mediană

În funcție de planul sagital al corpului (care îl împarte în două jumătăți – superioară și inferioară), vom avea mișcări de:

depresie sau coborâre
elevație sau ridicare

De exemplu, față de un plan sagital trasat deasupra umerilor, vom avea mișcări de ridicare sau coborâre ai acestora.
Față de planul transversal al corpului (care îl împarte în anterior și posterior), vom regăsi mișcările de:

retracție – fiind mișcarea spre posterior a unui segment
protracție – fiind mișcarea spre anterior a unui segment

Mișcările de rotație (în jurul unei axe) sunt de mai multe tipuri:

rotația medială – presupune rotația unui os de-a lungul axei sale, spre linia mediană a corpului
rotația laterală – rotația unui os de-a lungul axei sale, dinspre linia mediană a corpului spre exterior
supinația este rotirea antebrațului în așa mod încât palma va privi spre anterior (poziție anatomică)
pronația este mișcarea opusă supinației, palma ajungând să privească înspre posterior

Mișcările labei piciorului sunt mai complexe, presupunând:

eversia – întoarcerea labei piciorului astfel încât talpa va privi spre exterior
inversia – întoarcerea labei piciorului astfel încât talpa va fi orientată spre interior
flexia dorsală este îndoirea labei piciorului către anterior (tibie)
flexia plantară este orientarea labei piciorului spre posterior

Mișcările articulare și mișcările antagoniste

Bibliografie

Barbara Krumhardt Ph.D., I. Edward Alcamo Ph.D. (coordonatorul ediției în limba română – Prof. Dr. Angela Borda) – „Barron`s – Anatomie și Fiziologie Umană pentru admitere la facultățile de medicină”, editura University Press, Târgu Mureș, 2022;
Walter F. Boron, Emile L. Boulpaep, Leon G. Zăgrean – „Fiziologie Medicală”, ediția a treia, editura Hipocrate, București, 2017;
Guyton & Hall, editori Dr. Gh. P. Cuculici, Dr. Anca W. Gheorghiu – „Tratat de Fiziologie a Omului”, ediția a unsprezecea, editura Medicală Callisto, București;
Dan Cristescu, Carmen Sălăvăstru, Bogdan Voiculescu, Cezar Th. Niculescu, Radu Cârmaciu – „Biologie. Manual pentru clasa a XI-a”, editura Corint;
Keith L. Moore, Arthur F. Dalley II, Anne M. R. Agur – „Anatomie clinică: fundamente și aplicații”, ediția a șasea, editura Medicală Callisto, București, 2012;
Univ. Dr. Ludovic Seres-Strum, Prof. Univ. Dr. Klara Brînzaniuc, Asist. Univ. Dr. Cosmin Nicolescu, Asist. Univ. Dr. Remus Șipoș – „Neuroanatomie”, editura University Press, Târgu Mureș, 2006;
Stefan Silbernagl, Florian Lang – „Fiziopatologie”, ediția a doua, editura Medicală Callisto, București, 2011;
Fauci, Braunwald, Isselbacher, Wilson, Martin, Kasper, Hauser, Longo – „Harrison – Principiile medicinei interne”, Volumul 2, a doua ediție în limba română, editura Teora;
Michelle A. Clark, Richard Finkel, Jose A. Rey, Karen Whalen – „Lippincott – Farmacologie ilustrată”, ediția a cincea, editura Medicală Callisto, București, 2013;