1.2.26 Морфомеханика мышечной ткани
Сократительные
клетки, как было показано выше, присутствуют в разных тканях, выполняя близкие
функции. Свойство сокращения у всех у них обеспечивается актомиозиновым
комплексом, который существует либо в виде уже готовых миофибрилл, либо
собирается из актиновых и миозиновых фибрилл при потребности в этом.
Природа
не отличается разнообразием в видах подобных сократительных элементов. Их общей
особенностью является то, что они никогда не располагаются в межклеточном
веществе, а обязательно отграничены плазмолеммой и/или сарколеммой.
Сократительные фибриллы, образованные из белков актина и миозина, «активны» в
отличие от «пассивных» фибрилл, состоящих из коллагена или эластина. Данные
активные фибриллы думается уместно причислить к отдельному виду - сократительным
или актомиозиновым волокнам.
Актомиозиновые
волокна имеют
свойство изменять свою длину, так же как и эластические волокна, но в отличие
от последних, их длина регулируема. Более того, при уменьшении своих
геометрических размеров, прежде всего длины, сократительные волокна способны
развивать определенное усилие, преобразуя химическую энергию в механическую.
Клетки, содержащие сократительные
элементы, тесно связаны между собой. Они, как правило, соединены между собой и
с «пассивными» волокнистыми элементами межклеточного вещества - коллагеновыми и
эластическими волокнами. Это позволяет развиваемое, актомиозиновыми волокнами
усилие «передавать» на значительные расстояния.
Миофибробласты,
миоэпителиальные и гладкомышечные клетки присутствуют в мягкотканых органах,
что дает им возможность изменять свою форму. Причем наблюдающаяся при этом
деформация регулируема и обратима. Вследствие наличия у мягкотканых структур
упруго-эластических свойств, сократительные элементы определяют в них величины
и направления потоков внутренних сил. В соответствии с направлениями векторов действующих
напряжений, генерируемых сокращающимися клетками, в тканях ориентируются
волокна межклеточного вещества.
Справедливости
ради, следует отметить, что не только этот, внутритканевой фактор, определяет
ход волокнистых структур, но и внешние силы, воздействующие на ткань. Комплекс
внешних и внутренних составляющих механического фактора неким образом связан с
качественным и количественным составом «пассивных» межклеточных волокон.
Как пример можно
привести устройство паренхиматозных органов, а также стенок полых образований.
Складывается впечатление, что для тканей не важно какой силой порождено
действующее в них напряжение. Напряжение, генерированное как внешней, так и
внутренней силой одинаково влияют на строение ткани, определяя положение, вид и
число конструктивных ее элементов. Вместе с тем, указать место каждой силы во
влиянии на форму, строение и функцию органа достаточно сложно.
Более
определенны характеристики напряжений, генерируемые скелетными мышцами.
Миофибриллы в них чаще ориентированы в одном направлении, вдоль длинной оси
мышцы, поэтому возникающие в них потоки внутренних сил, имеют, чаще всего, ту
же ориентацию. Вектора генеральных напряжений в мышцах и сопряженных с ними
структурах – сухожилиях и апоневрозах, продольны, будучи параллельны длинной их
оси.
Однако
известно, что при своем сокращении мышца не только укорачивается, но и
увеличивается в своем поперечном сечении. Вследствие чего она действует с
некоторой силой на окружающие ее оболочки и фасции. По причине различного
строения мышц и их формы, сила, возникающая при сокращении, действует практически
во всех направлениях, в том числе и перпендикулярно длинной оси мышцы. Данная
«паразитная» сила является растягивающей для фасциального футляра,
представляющего собой соединительнотканную пластинку, окружающую мышцу.
Образующие ее волокна, располагаются в одной плоскости и преимущественно
циркулярно, что определяет высокую прочность фасции при ее растяжении изнутри.
Замечено, что у субъектов с развитой мускулатурой фасциальные листки хорошо
выражены, в них клеток меньше чем волокон (Шевкуненко В.Н., Геселевич А.М.,
1935).
Как
известно эндомизий, внутренний и наружный перимизий, состоят из рыхлой
соединительной ткани (Синельников Р.Д., 1972). Хаотичность волокон этих
образований обусловлена действием главной и паразитической сил, возникающих при
сокращении мышц, ориентированных в различных плоскостях. Рыхлая соединительная
ткань, эндомизия и перимизия мышц не только растягивается, но и сжимается
соседними пучками миофибрилл. Сжатию и растяжению в различных направлениях
более всего адаптирован такой волокнистый композиционный материал как рыхлая
соединительная ткань. Таким образом, не только внешняя сила, действующая на
организм, но и силы, генерируемые им самим, принимают участие в организации
тканевых структур.
Миофибриллы,
представляя собой сократительные актомиозиновые волокна ОДС, являются ее
активными элементами. В мышцах они тесно взаимодействуют с коллагеновыми
волокнами сухожильных и апоневротических образований. «Активные» актомиозиновые
волокна мышц и «пассивные» коллагеновые волокна их сухожилий как бы
продолжаются друг другом, имея приблизительно одинаковое направление своего
хода (Рис.1.33). Действительно, мышца обычно начинается одним из видов
соединительнотканных образований и соединительнотканным образованием
заканчивается. Последнее приблизительно одинаково ориентированно с длинной осью
брюшка мышцы, то есть с актомиозиновыми волокнами.
Сухожилия
образованы коллагеновыми волокнами, расположенными параллельно длиннику мышцы
(Синельников Р.Д., 1972). В свою очередь сухожилия соединяются с костными и
хрящевыми структурами - главными опорными элементами скелета. Рассматривая
соединение костей и сухожилий, отмечено, что волокна последних проникают в
костную ткань. В ряде случаев, плотная оформленная соединительная ткань
сухожилий переходит в костную через стадию волокнистого хряща. Коллагеновые
волокна сухожилий, вплетающиеся в кость (Рис.1.33, 1.34), получили наименование
шарпеевских (Хэм А., Кормак Д., 1983). Данные волокна названы по имени
английского анатома Вильяма Шарпея (W. Sharpey), впервые изучившего
коллагеновые волокна входящие в толщу кости со стороны надкостницы (Самусев
Р.П., Гончаров Н.И., 1989).
На
рентгенограммах мест прикрепления сухожилий к костям отмечается своеобразный
специфический рисунок трабекулярной системы образованной суммацией теней
костных пластинок. В губчатом веществе крупных костей, таких как бедренная и
большеберцовая, означенные трабекулы заметны более всего и являются как бы
продолжением невидимых на рентгенограмме коллагеновых волокон сухожилий.
Подобная архитектоника наблюдается и в области прикрепления массивных связок.
В области перехода сухожилия или связки в
кость выделяется четыре зоны. Зона 1 представлена
нормальным коллагеном и фибробластами сухожилия или связки; зона 2 образована
волокнистым хрящом и содержит клетки сходные с хондроцитами; зона 3
минерализованный волокнистый хрящ; и зона 4 - кость. (Martin R.B. et al., 1998).
Исследованиями Boyde (1972, 1980) продемонстрировано,
что в области входа сухожильного волокна в кость на последней присутствует
микроуглубление. Далее коллагеновое волокно сухожилия продолжается
оссифицированным волокном кости. Подобное устройство соединения сухожилие-кость
обеспечивает ему наивысшую прочность (Currey J., 1984).
Сухожильно-мышечные комплексы, перекидываясь через суставы, соединяют смежные кости и сдавливая их вдоль длинной оси. Кроме этого, основная нагрузка на кости, при движениях и опоре, действует в этом же направлении. Как показывают морфологические и рентгенологические исследования подавляющая часть трабекул и остеонов ориентирована параллельно длинной оси кости.
![]() |
Рис.1.33. Соединение кость – сухожилие – мышца (схематично).
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
Биомеханика и морфомеханика