Рассуждение о морфомеханике. 1.2.12 Морфомеханика соединительных тканей

 

1.2.12 Морфомеханика соединительных тканей

Интересно отметить, что при гипотетическом увеличении концентрации клеток в студенистой ткани она будет подобна ткани синовиальной. Прослеживается цепочка тканей, свойства которых можно выстроить в ряд с плавно изменяющимися физическими свойствами: жидкая синовия – гелеобразная синовия – студенистая ткань – синовиальная ткань – рыхлая соединительная ткань – плотная неоформленная соединительная ткань - плотная оформленная соединительная ткань. Как можно заметить в зависимости от изменения количества образующих их однотипных элементов, ткани, в принципе, могут трансформироваться друг, в друга приобретая иное качество.

Количество тех или иных элементов в ткани неизбежно отражается на ее качественных характеристиках, а именно на механических свойствах. Каждая из перечисленных тканей максимально адаптирована к действующим на нее силам. В частности, механические свойства синовии, обусловленные ее строением, позволяют ей обтекать сложные по конфигурации, подвижные суставные концы костей и прочие внутрисуставные образования, свободно перемещаться по полости сустава, а, попадая между сочленяющимися суставными поверхностями, испытывая высокое удельное давление, не разрушаться. Особенности строения и способность к вязкой деформации присущая данной ткани, представляется ответом организма на действующие в ней внутренние силы. Необходимость в высокой деформируемости с минимальными при этом напряжениями может быть обеспечена только жидким состоянием ткани, которое как раз и присуще синовии. Окружая суставные концы костей, синовия находится и между ними, в суставной щели. При движениях она испытывает сжимающие нагрузки, но благодаря свойству текучести, синовия способна избежать прямого сдавливающего воздействия меж суставными концами костей. Кроме деформации сжатия, в синовии наблюдается и деформация сдвига, так как суставные концы при движениях, прежде всего в поперечном направлении смещаются друг относительно друга. Способность сохранять свое строение и свойства, при деформациях сдвига, не разрушаясь, более всего присуще жидкой ткани каковой являются синовия и кровь. В жидкости слои имеют возможность беспрепятственно смещаться друг относительно друга в любых направлениях, не оказывая значительного сопротивления подвижным, многочисленным сложным по конфигурации элементам, расположенным внутри сустава. Благодаря особенностям своего состава синовия позволяет уменьшить внутрисуставное трение.

Студенистое ядро, образованное студенистой тканью, имеет вида полужидкого вещества. Как и синовия, оно хорошо адаптировано к восприятию сжимающих нагрузок, вызывающих одноименную деформацию. Данные свойства усилены благодаря расположению пульпозного ядра, под давлением, в замкнутой полости, стенками которой, являются тела позвонков и фиброзное кольцо (Жданов Д.А., 1979).

В противоположность студенистой ткани, синовиальная ткань более всего приспособлена к восприятию растягивающих нагрузок. Величина деформации растяжения синовиальной ткани, может наблюдаться в широких пределах, благодаря многослойности расположения упруго-эластичных клеток, соединенных между собой, присутствию хаотично ориентированных волокон, наличию ворсин и складок, имеющих возможность расправляться. Синовиальная ткань расположена не только в диартрозах, но также окружает отдельные связки, сухожилия, мышечные группы, образуя синовиальные сумки, синовиальные вывороты и синовиальные влагалища (Синельников Р.Д., 1972).

Синовиальная ткань, так же как синовия и студенистая ткань, адаптирована к определенным видам нагрузок и деформациям. Она, прежде всего, приспособлена к восприятию растягивающих нагрузок и деформаций растяжения. По своему строению и испытывающим нагрузкам, синовиальная ткань подобна переходному эпителию, и выполняет аналогичные функции, испытывая такие же нагрузки и деформации. Замечено также, что синовиальная ткань находится там, где необходимо обеспечить свободное движение, отграничить деформируемые упруго-эластические образования (Хэм А., Кормак Д., 1983).

В эмбриогенезе, синовиальная оболочка суставов образуется из интермедиарной зоны бластомного мезенхимального диска, расположенного между зачатками костей (Самойлович Э.Ф. и соавт., 1993). Мезенхима – представитель группы соединительных тканей со специальными свойствами. Она образована мезенхимальными клетками и гелеобразным внеклеточным материалом, состоящим из основного вещества с минимальным количеством рассеянных волокон, что позволяет ее называть «…очень рыхлой соединительной тканью» (Бойчук Н.В. и соавт, 1997).

Мезенхима является родоначальницей всех соединительных тканей, отсюда мы не включили ее в приведенный выше перечень. Различия в строении, а, следовательно, и в механических свойствах зачатков костей и суставов, обуславливает подвижность конечности плода именно в интермедиарной зоне бластомного мезенхимального диска. Под действием сил, в менее упругой ткани (мезенхимы), будет наблюдаться деформации изгиба и сдвига. По всей видимости, именно действие нагрузок, вызывающих специфические напряжения и деформации - изгиба и сдвига, приводят к трансформации здесь мезенхимы в синовию и синовиальную ткань.

Логика развития синовиальной полости сустава тому свидетельство: между мезенхимальными клетками суставного диска сначала накапливается аморфное межклеточное вещество и тканевая жидкость, в результате чего, клетки в отдельных областях разобщаются, появляются щели, заполненные жидкостью, которые постепенно сливаются между собой (Хэм А., Кормак Д., 1983).

Возникновение между сочленяющимися костями полости, содержащей жидкость, кардинально меняет виды и величины, действующих в данной области напряжений. При непрерывном соединении зачатков костей мезенхимальным суставным диском, нагрузка параллельная оси сегментов, вызывает в нем деформацию растяжения-сжатия, при которой превалируют нормальные напряжения. Наличие полости с жидкостью между сочленяющимися зачатками костей приводит к тому, что в суставных поверхностях (при асимметричной нагрузке) начинают превалировать касательные напряжения. Кстати, преобладание касательных напряжений наблюдается на поверхностях других подвижных элементов опорно-двигательной системы связках, сухожилиях, мышцах. Там, где они испытывают давление соседних структур, движения совершаются с большой амплитудой, и отмечается наличие трения, особенно велики касательные напряжения. Именно в данных участках ОДС, соприкасающиеся поверхности покрыты синовиальной тканью, а между ними циркулирует синовия. Подобное строение до некоторой степени, позволяет снизить значение возникающих в упомянутых структурах касательных напряжений.

Примерами образования синовиальной ткани под влиянием касательных напряжений, являются развитие псевдоартроза, а также полости вокруг мобильного инородного тела. Следовательно, можно небезосновательно полагать, что синовиальная ткань и синовия, являются производными рыхлой соединительной ткани или мезенхимы, Трансформация происходит при действии нагрузок, вызывающих деформацию сдвига и при доминировании касательных напряжений.

Сочленяющиеся посредством диартроза кости, отделяются от окружающих тканей суставной сумкой. Она имеет двухслойное строение и состоит из внутренней синовиальной и наружной фиброзной оболочки (Гончаренко В.В., Солод Н.В., 1990), образованных разными видами соединительной ткани. Однако не только суставная сумка отграничивает подвижные элементы, но и синовия, постоянно присутствующая в суставе. Ранее была высказана точка зрения на синовиальную жидкость как на самостоятельный вид соединительной ткани со специальными свойствами. Учитывая это, синовию можно рассматривать как постоянную – жидкую оболочку суставных концов костей и синовиального соединения в целом.

Таким образом, диартроз содержит не две, а три оболочки, одна из которых - жидкая, а две другие, синовиальная и фиброзная – аморфные. Их строение имеет четко выраженные качественные и количественные отличия. Непосредственно контактирует с подвижными элементами сустава синовия - являющаяся внутренней оболочкой. В ней, над клетками, преобладает основное вещество, и отсутствуют волокнистые структуры. Средняя оболочка, является границей двух сред, она образована как минимум двумя слоями, в том который граничит с синовией, клеточные элементы доминируют над волокнами и основным веществом, а в другом наоборот, элементы межклеточного вещества преобладают над клетками. Наиболее периферическая оболочка сустава практически полностью состоит из плотноупакованных пучков волокон с редкими клетками и низким объемным процентом основного вещества.

Рассматривая строение оболочек сустава в целом, нельзя не заметить, что они напоминают слои осажденных компонентов соединительной ткани. Распределение основного вещества, клеток и волокон в оболочках подобны слоям осадка, появляющегося в результате седиментации многокомпонентных коллоидов или эмульсий. Действительно, внутри сустава присутствует жидкость; поверхность раздела сред образована клетками – полостями с золем, немногим отличающимся по плотности от синовии, ниже, промежуточное положение занимают «оседающие» волокна и «утонувшие» клетки, а еще глубже, только волокна – элементы с наибольшей плотностью, причем в этом слое на поверхности волокна тоньше, чем в глубине, в направлении к периферии, волокна уплотняются. Е.П.Подрушняк (1972) так же наблюдал, что на поверхности фиброзной оболочки, обращенной внутрь, волокна тоньше и извилистые, а наружные имеют вид толстых пучков. Наличие тонких и извилистых волокон косвенно указывает на меньшую плотность этого участка фиброзной оболочки, чем того, что расположен дальше от суставных поверхностей.

Если бы не циркулярное, вокруг суставных концов костей, расположение оболочек, то вполне логично можно было бы говорить о седиментации соединительной ткани в суставе – результате действия гравитационного поля. Однако в данном случае, только действием силы тяжести нельзя объяснить отмечаемую слоистость тканей, порядок расположения и ориентацию их компонентов. Представляется, что не гравитация, а подвижные части сустава, его внутрисуставные образования - мениски, связки, складки, вызывают процесс осаждения соединительно-тканных элементов. При этом сустав подобен сепаратору, разделяющему соединительную ткань на составные части, жидкие и твердые, а последние, в соответствии с их плотностью. Аналогия становится еще более зримой, если рассматривать шаровидные или ореховидные суставы, в них образование оболочек вполне объяснимо «центрифугированием» тканевых элементов мезенхимы более плотными костно-хрящевыми и связочными структурами (Рис.1.16).

Думается, что именно нагрузка со стороны костно-суставных структур, порождаемые ими внутренние силы – напряжения, оказывают на мезенхиму в эмбриогенезе организующее влияние, приводя к образованию сустава. Строение оболочек синовиального сустава, таким образом, является ярким примером определяющего влияния напряжений и деформаций на форму и организацию тканей.

Строение оболочек сустава чрезвычайно похоже на слои суспензии, получаемые при ее центрифугировании. Цементирующая их субстанция и армирующие элементы живых тканей, оказываются распределенными в соответствии с их плотностью.

Зависимость строения от величин и векторов действующих напряжений прослеживается не только в синовиальных соединениях, но и в других структурах, содержащих синовиальную ткань и синовию. Сухожильные влагалища, вывороты суставов, синовиальные сумки можно считать такими же примерами формообразующего влияния напряжений на ткани. Результат действия внутренних сил, следствием которого, есть строго определенное распределение элементов соединительной ткани в суставных оболочках, еще одно свидетельство связи механики и морфологии, а также значения механического фактора для живых систем.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика