16.5: מערכת שרירים ושלד
- Page ID
- 208824
מערכות השרירים והשלד מספקות תמיכה לגוף ומאפשרות תנועה. עצמות השלד מגנות על האיברים הפנימיים של הגוף ותומכות במשקל הגוף. שרירי מערכת השרירים מתכווצים ומושכים את העצמות, ומאפשרים תנועות מגוונות כמו עמידה, הליכה, ריצה ואחיזה של פריטים.
פגיעה או מחלה המשפיעה על מערכת השלד והשרירים יכולים להיות מתישים מאוד. מחלות השלד והשרירים הנפוצות ביותר בעולם נגרמות כתוצאה מתת תזונה, העלולה להשפיע לרעה על התפתחות ותחזוקה של עצמות ושרירים. מחלות אחרות משפיעות על המפרקים, כמו דלקת פרקים, העלולה להקשות על התנועה ובמקרים מתקדמים לפגוע לחלוטין בניידות.
ההתקדמות במדע עיצוב התותבת הביאה להתפתחות מפרקים מלאכותיים, כאשר ניתוח החלפת מפרקים בירכיים ובברכיים הוא הנפוץ ביותר. ניתן להשיג גם מפרקי החלפה לכתפיים, מרפקים ואצבעות.
מערכת השלד
השלד האנושי הוא שלד אנדו המורכב מ -206 עצמות אצל המבוגר. שלד אנדו מתפתח בתוך הגוף ולא בחוץ כמו השלד החיצוני של חרקים. לשלד חמישה תפקידים עיקריים: מתן תמיכה לגוף, אחסון מינרלים ושומנים, ייצור תאי דם, הגנה על איברים פנימיים ומאפשר תנועה. מערכת השלד בחולייתנים מחולקת לשלד הצירי (המורכב מהגולגולת, עמוד החוליות וכלוב הצלעות), ולשלד התוספתן (המורכב מעצמות גפיים, חגורת החזה או הכתף וחגורת האגן).
מושג בפעולה
חקור את השלד האנושי על ידי צפייה בסרטון הבא עם פיסול תלת מימד דיגיטלי.
השלד הצירי יוצר את הציר המרכזי של הגוף וכולל את עצמות הגולגולת, עצמות האוזן התיכונה, עצם היואיד של הגרון, עמוד החוליות וכלוב בית החזה (כלוב צלעות) (איור \(\PageIndex{1}\)).
עצמות הגולגולת תומכות במבני הפנים ומגנות על המוח. הגולגולת מורכבת מעצמות גולגולת ועצמות פנים. עצמות הגולגולת יוצרות את חלל הגולגולת, התוחם את המוח ומשמש כאתר התקשרות לשרירי הראש והצוואר. אצל המבוגר הם מחוברים היטב עם רקמת חיבור ועצמות סמוכות אינן זזות.
שלפוחיות השמיעה של האוזן התיכונה משדרות צלילים מהאוויר כתנודות לשבלול מלא הנוזלים. עצמות השמיעה מורכבות משתי עצמות מלאוס (פטיש), שתי עצמות אינקוס (סדן) ושתי סטפות (ארכובות), אחת מכל צד. עצמות הפנים מספקות חללים לאיברי החישה (עיניים, פה ואף), ומשמשות כנקודות התקשרות לשרירי הפנים.
עצם ההיואיד שוכנת מתחת ללסת התחתונה בקדמת הצוואר. הוא משמש כבסיס מטלטל ללשון ומחובר לשרירי הלסת, הגרון והלשון. הלסת התחתונה יוצרת מפרק עם בסיס הגולגולת. הלסת התחתונה שולטת בפתח הפה ומכאן, בדרכי הנשימה ובמעיים.
עמוד השדרה, או עמוד השדרה, מקיף ומגן על חוט השדרה, תומך בראש ומשמש כנקודת התקשרות לצלעות ושרירי הגב והצוואר. הוא מורכב מ -26 עצמות: 24 החוליות, העצה והקוקקס. לכל גוף חוליות יש חור גדול במרכז שדרכו עובר חוט השדרה עד לרמה של החוליה המותנית הראשונה. מתחת לרמה זו, החור מכיל עצבים בעמוד השדרה היוצאים בין החוליות. יש חריץ בכל צד של החור שדרכו עצבי עמוד השדרה יכולים לצאת מחוט השדרה כדי לשרת אזורים שונים בגוף. עמוד החוליה הוא כ-70 ס"מ (28 אינץ') במבוגרים והוא מעוקל, אותו ניתן לראות ממבט צדדי.
דיסקים בין-חולייתיים המורכבים מסחוס סיבי שוכנים בין חוליות סמוכות מהחוליה הצווארית השנייה ועד העצה. כל דיסק מסייע ביצירת מפרק מעט נע ומשמש ככרית לספיגת זעזועים מתנועות כמו הליכה וריצה.
כלוב בית החזה, המכונה גם כלוב הצלעות, מורכב מהצלעות, עצם החזה, חוליות בית החזה וסחוסים קוסטליים. כלוב בית החזה סוגר ומגן על איברי חלל בית החזה כולל הלב והריאות. הוא גם מספק תמיכה בחגורות הכתפיים ובגפיים העליונות ומשמש כנקודת ההתקשרות לסרעפת, לשרירי הגב, החזה, הצוואר והכתפיים. שינויים בנפח בית החזה מאפשרים נשימה. עצם החזה, או עצם החזה, היא עצם שטוחה וארוכה הממוקמת בקדמת החזה. בדומה לגולגולת, הוא נוצר מעצמות רבות בעובר, המתמזגות אצל המבוגר. הצלעות הן 12 זוגות עצמות מעוקלות ארוכות הנצמדות לחוליות בית החזה ומתעקלות לכיוון קדמת הגוף ויוצרות את כלוב הצלעות. סחוסים קוסטליים מחברים את הקצוות הקדמיים של רוב הצלעות אל עצם החזה.
השלד התוספתן מורכב מעצמות הגפיים העליונות והתחתונות. הוא כולל גם את חגורת החזה, או הכתף, המחברת את הגפיים העליונות לגוף, ואת חגורת האגן, המחברת את הגפיים התחתונות לגוף (איור). \(\PageIndex{1}\)
עצמות חגורת החזה מעבירות כוח שנוצר על ידי שרירים הפועלים על הגפה העליונה לבית החזה. הוא מורכב מעצם הבריח (או עצמות הבריח) בחלק הקדמי, ועצם השכמה (או השכמות) בחלק האחורי.
הגפה העליונה מכילה עצמות הזרוע (כתף למרפק), האמה והיד. ההומרוס הוא העצם הגדולה והארוכה ביותר בגפה העליונה. הוא יוצר מפרק עם הכתף ועם האמה במרפק. האמה משתרעת מהמרפק לפרק כף היד ומורכבת משתי עצמות. היד כוללת את עצמות פרק כף היד, כף היד ועצמות האצבעות.
חגורת האגן מתחברת לגפיים התחתונות של השלד הצירי. מכיוון שהוא אחראי לשאת את משקל הגוף ולתנועה, חגורת האגן מחוברת היטב לשלד הצירי על ידי רצועות חזקות. יש לו גם שקעים עמוקים עם רצועות חזקות המתחברות היטב לעצם הירך. חגורת האגן מורכבת בעיקר משתי עצמות ירך גדולות. עצמות הירך מתחברות זו לזו בקדמת הגוף במפרק הנקרא סימפיזת הערווה ועם עצמות העצה בחלק האחורי של הגוף.
הגפה התחתונה מורכבת מהירך, הרגל והרגל. עצמות הגפיים התחתונות עבות וחזקות יותר מעצמות הגפיים העליונות כדי לתמוך בכל משקל הגוף ובכוחות התנועה. עצם הירך, או עצם הירך, היא העצם הארוכה, הכבדה והחזקה ביותר בגוף. עצם הירך והאגן יוצרים את מפרק הירך. בקצה השני, עצם הירך, יחד עם עצם השוק והברך, יוצרים את מפרק הברך.
מפרקים ותנועת שלד
הנקודה בה נפגשות שתי עצמות או יותר נקראת מפרק, או ביטוי. המפרקים אחראים לתנועה, כמו תנועת הגפיים, ויציבות, כמו היציבות שנמצאת בעצמות הגולגולת.
ישנן שתי דרכים לסווג מפרקים: על סמך המבנה שלהם או על סמך תפקודם. הסיווג המבני מחלק את המפרקים למפרקים סיביים, סחוסים וסינוביאליים בהתאם לחומר המרכיב את המפרק ונוכחות או היעדר חלל במפרק. עצמות המפרקים הסיביים מוחזקות יחד על ידי רקמת חיבור סיבית. אין חלל, או מרחב, בין העצמות, כך שרוב המפרקים הסיביים אינם זזים כלל, או מסוגלים רק לתנועות קלות. המפרקים בין העצמות בגולגולת ובין השיניים לעצם ארובותיהם הם דוגמאות למפרקים סיביים (איור \(\PageIndex{2}\) א).
מפרקים סחוסים הם מפרקים בהם העצמות מחוברות באמצעות סחוס (איור \(\PageIndex{2}\) ב). דוגמה לכך נמצאת במפרקים בין החוליות, מה שמכונה "דיסקים" של עמוד השדרה. מפרקי סחוס מאפשרים תנועה מועטה מאוד.
המפרקים הסינוביאליים הם המפרקים היחידים שיש להם רווח בין העצמות הסמוכות (איור \(\PageIndex{2}\) ג). חלל זה מכונה חלל המפרק והוא מלא בנוזל. הנוזל משמן את המפרק, מפחית את החיכוך בין העצמות ומאפשר תנועה רבה יותר. קצות העצמות מכוסים בסחוס והמפרק כולו מוקף בקפסולה. המפרקים הסינוביאליים מסוגלים לתנועה הגדולה ביותר של סוגי המפרקים. ברכיים, מרפקים וכתפיים הם דוגמאות למפרקים סינוביאליים.
מגוון רחב של תנועה מותר על ידי המפרקים הסינוביאליים מייצר סוגים שונים של תנועות. תנועות זוויתיות מיוצרות כאשר הזווית בין עצמות המפרק משתנה. כיפוף, או כיפוף, מתרחשת כאשר הזווית בין העצמות פוחתת. הזזת האמה כלפי מעלה במרפק היא דוגמה לכפיפה. הרחבה היא ההפך מכפיפה בכך שהזווית בין עצמות המפרק עולה. תנועה סיבובית היא תנועה של עצם כשהיא מסתובבת סביב ציר האורך שלה. תנועת הראש כמו באמירת "לא" היא דוגמא לסיבוב.
קריירה בפעולה: ראומטולוג
ראומטולוגים הם רופאים המתמחים באבחון וטיפול בהפרעות במפרקים, בשרירים ובעצמות. הם מאבחנים ומטפלים במחלות כמו דלקת פרקים, הפרעות שרירים ושלד, אוסטאופורוזיס, בתוספת מחלות אוטואימוניות כמו ספונדיליטיס אנקילוזינג, מחלה דלקתית כרונית בעמוד השדרה ודלקת מפרקים שגרונית.
דלקת מפרקים שגרונית (RA) היא הפרעה דלקתית הפוגעת בעיקר במפרקים סינוביאליים של הידיים, הרגליים ועמוד השדרה הצווארי. המפרקים המושפעים הופכים נפוחים, נוקשים וכואבים. למרות שידוע כי RA היא מחלה אוטואימונית בה מערכת החיסון של הגוף תוקפת בטעות רקמות בריאות, הגורם המדויק ל- RA נותר לא ידוע. תאי חיסון מהדם נכנסים למפרקים ולכמוסת המפרק הגורמת להתמוטטות סחוס ונפיחות ברירית המפרק. פירוק הסחוס גורם לעצמות להתחכך זו בזו וגורמת לכאב. RA שכיח יותר בקרב נשים מאשר גברים וגיל ההופעה הוא בדרך כלל בין 40 ל 50 שנה.
ראומטולוגים יכולים לאבחן RA על סמך תסמינים כמו דלקת וכאבים במפרקים, הדמיית רנטגן ו- MRI ובדיקות דם. ארתרוגרפיה היא סוג של הדמיה רפואית של מפרקים המשתמשת בחומר ניגוד, כמו צבע אטום לצילומי רנטגן. זה מאפשר לדמיין את מבני הרקמות הרכות של המפרקים - כגון סחוס, גידים ורצועות. ארתרוגרמה שונה מצילום רנטגן רגיל על ידי הצגת פני השטח של רקמות רכות המצפות את המפרק בנוסף לעצמות המפרק. ארתרוגרמה מאפשרת לאתר שינויים ניווניים מוקדמים בסחוס המפרקים לפני שהעצמות נפגעות.
כרגע אין תרופה ל- RA; עם זאת, לראומטולוגים יש מספר אפשרויות טיפול זמינות. הטיפולים מחולקים לאלו המפחיתים את תסמיני המחלה וכאלה שמפחיתים את הנזק לעצם ולסחוס הנגרמים על ידי המחלה. ניתן לטפל בשלבים מוקדמים בשאר המפרקים הנגועים באמצעות מקל, או באמצעות סד מפרקים הממזער את הדלקת. כאשר הדלקת פחתה, ניתן להשתמש בפעילות גופנית לחיזוק השרירים המקיפים את המפרק ולשמירה על גמישות המפרקים. אם נזק למפרקים נרחב יותר, ניתן להשתמש בתרופות להקלה על כאבים ולהפחתת הדלקת. תרופות אנטי דלקתיות בהן ניתן להשתמש כוללות אספירין, משככי כאבים מקומיים וזריקות סטרואידים. ניתוח עשוי להידרש במקרים בהם נזק משותף הוא חמור. רופאים משתמשים כעת בתרופות המפחיתות את הנזק לעצמות ולסחוס שנגרם על ידי המחלה כדי להאט את התפתחותה. תרופות אלו מגוונות במנגנונים שלהן אך כולן פועלות להפחתת ההשפעה של התגובה האוטואימונית, למשל על ידי עיכוב התגובה הדלקתית או צמצום מספר לימפוציטים מסוג T, תא של מערכת החיסון.
שרירים
שרירים מאפשרים תנועה כמו הליכה, והם גם מקלים על תהליכים גופניים כמו נשימה ועיכול. הגוף מכיל שלושה סוגים של רקמת שריר: שריר שלד, שריר לב ושריר חלק (איור\(\PageIndex{3}\)).
רקמת שריר השלד יוצרת שרירי שלד, הנצמדים לעצמות ולעיתים לעור ושולטים בתנועה ובכל תנועה אחרת הניתנת לשליטה מודעת. מכיוון שניתן לשלוט בו בכוונה, שריר השלד נקרא גם שריר מרצון. כאשר מסתכלים תחת מיקרוסקופ, רקמת שריר השלד יש מראה מפוספס או מפוספס. מראה זה נובע מסידור החלבונים בתוך התא האחראים להתכווצות. תאי שריר השלד ארוכים ומחודדים ויש להם גרעינים מרובים בפריפריה של כל תא.
רקמת שריר חלקה מתרחשת בדפנות איברים חלולים כמו המעיים, הקיבה ושלפוחית השתן, וסביב מעברים כמו בדרכי הנשימה וכלי הדם. לשריר חלק אין פסים, אינו בשליטה מרצון, והוא נקרא שריר לא רצוני. לתאי שריר חלקים יש גרעין יחיד.
רקמת שריר הלב נמצאת רק בלב. התכווצויות רקמת שריר הלב שואבות דם בכל הגוף ושומרות על לחץ הדם. בדומה לשריר השלד, שריר הלב מפוספס, אך בניגוד לשריר השלד, לא ניתן לשלוט במודע על שריר הלב והוא נקרא שריר לא רצוני. התאים של רקמת שריר הלב מחוברים זה לזה באמצעות דיסקים משולבים ובדרך כלל יש רק גרעין אחד לכל תא.
מבנה ותפקוד סיבי שריר השלד
כל סיב שריר השלד הוא תא שריר השלד. בתוך כל סיב שריר נמצאים מיופיברילים, מבנים גליליים ארוכים השוכנים במקביל לסיבי השריר. מיופיברילים רצים לכל אורך סיבי השריר. הם מתחברים לקרום הפלזמה, הנקרא סרקולמה, בקצותיהם, כך שככל שהמיאופיברילים מתקצרים, כל תא השריר מתכווץ (איור). \(\PageIndex{4}\)
המראה המפוספס של רקמת שריר השלד הוא תוצאה של רצועות חוזרות של החלבונים אקטין ומיוסין המתרחשות לאורך מיופיברילים.
מיופיברילים מורכבים ממבנים קטנים יותר הנקראים מיופילמנטים. ישנם שני סוגים עיקריים של myofilaments: חוטים עבים וחוטים דקים. חוטים עבים מורכבים מהחלבון מיוסין. המרכיב העיקרי של חוטים דקים הוא אקטין החלבון.
החוטים העבים והדקים מתחלפים זה בזה במבנה הנקרא סרקומר. הסרקומר הוא יחידת ההתכווצות בתא שריר. התכווצות מגורה על ידי אות אלקטרוכימי מתא עצב הקשור לסיבי השריר. כדי שתא שריר יתכווץ, הסרקומר חייב להתקצר. עם זאת, חוטים עבים ודקים אינם מתקצרים. במקום זאת, הם מחליקים זה בזה, וגורמים לסרקומר להתקצר בעוד החוטים נשארים באותו אורך. ההחלקה מתבצעת כאשר הרחבה מולקולרית של מיוסין, הנקראת ראש מיוסין, נקשרת באופן זמני לחוט אקטין לידו ובאמצעות שינוי קונפורמציה, מתכופפת וגוררת את שני החוטים לכיוונים מנוגדים. לאחר מכן ראש המיוסין משחרר את נימת האקטין שלו, נרגע ואז חוזר על התהליך, גורר את שני החוטים זה לזה. הפעילות המשולבת של אתרי קישור רבים ותנועות חוזרות ונשנות בתוך הסרקומר גורמת לו להתכווץ. ההתכווצויות המתואמות של סרקומרים רבים במיופיבריל מובילות להתכווצות של כל תא השריר ובסופו של דבר השריר עצמו. התנועה של ראש המיוסין דורשת ATP, המספק את האנרגיה להתכווצות.
מושג בפעולה
צפה באנימציה זו כדי לראות כיצד סיבי שריר מאורגנים.
סיכום מדור
השלד האנושי הוא שלד אנדו המורכב מהשלד הצירי והתוספתן. השלד הצירי מורכב מעצמות הגולגולת, עצמות האוזן, עצם היואיד, עמוד החוליות וכלוב הצלעות. הגולגולת מורכבת משמונה עצמות גולגולת ו -14 עצמות פנים. שש עצמות מהוות את עצמות האוזן התיכונה, ואילו עצם ההיואיד ממוקמת בצוואר מתחת ללסת התחתונה. עמוד השדרה מכיל 26 עצמות ומקיף ומגן על חוט השדרה. כלוב בית החזה מורכב מעצם החזה, הצלעות, חוליות בית החזה וסחוסים קוסטליים. השלד התוספתן מורכב מהגפיים העליונות והתחתונות. חגורת החזה מורכבת מעצם הבריח ועצם השכמה. הגפה העליונה מכילה 30 עצמות בזרוע, באמה וביד. חגורת האגן מחברת את הגפיים התחתונות לשלד הצירי. הגפה התחתונה כוללת את עצמות הירך, הרגל והרגל.
הסיווג המבני של המפרקים מחלק אותם למפרקים סיביים, סחוסים וסינוביאליים. עצמות המפרקים הסיביים מוחזקות יחד על ידי רקמת חיבור סיבית. מפרקים סחוסיים הם מפרקים בהם העצמות מחוברות באמצעות סחוס. המפרקים הסינוביאליים הם מפרקים שיש להם רווח בין העצמות הסמוכות. תנועת המפרקים הסינוביאליים כוללת זוויתית וסיבובית. תנועות זוויתיות מיוצרות כאשר הזווית בין עצמות המפרק משתנה. תנועה סיבובית היא תנועה של עצם כשהיא מסתובבת סביב ציר האורך שלה.
הגוף מכיל שלושה סוגים של רקמת שריר: שריר שלד, שריר לב ושריר חלק. השרירים מורכבים מתאים בודדים הנקראים סיבי שריר. סיבי השריר מורכבים ממיופילמנטים המורכבים מהחלבונים אקטין ומיוסין המסודרים ביחידות הנקראות סרקומרים. התכווצות השריר מתרחשת על ידי פעולה משולבת של סיבי מיוסין ואקטין המחליקים זה על פני זה כאשר ראשי המיוסין נקשרים לסיבי האקטין, מתכופפים, מתנתקים ואז חוזרים על התהליך.
רשימת מילים
- שלד תוספתן
- השלד המורכב מעצמות הגפיים העליונות, המתפקדות לתפוס ולתפעל חפצים, והגפיים התחתונות, המאפשרות תנועה
- שלפוחיות שמיעה
- (גם עצמות האוזן התיכונה) העצמות המעבירות צלילים מהאוויר לרטט בשבלול מלא הנוזלים
- שלד צירי
- שלד היוצר את הציר המרכזי של הגוף וכולל את עצמות הגולגולת, עצמות האוזן התיכונה, עצם ההיואיד של הגרון, עמוד החוליות וכלוב בית החזה (כלוב צלעות)
- רקמת שריר הלב
- רקמת השריר שנמצאת רק בלב; התכווצויות לב שואבות דם בכל הגוף ושומרות על לחץ הדם
- מפרק סחוס
- מפרק שבו העצמות מחוברות על ידי סחוס
- מפרק סיבי
- מפרק המוחזק יחד על ידי רקמת חיבור סיבית
- עצם היואיד
- העצם שנמצאת מתחת ללסת התחתונה בקדמת הצוואר
- מפרק
- הנקודה שבה שתי עצמות או יותר נפגשות
- מיופיבריל
- המבנים הגליליים הארוכים השוכנים במקביל לסיבי השריר
- מיופילמנט
- המבנים הקטנים המרכיבים מיופיברילים
- חגורת החזה
- העצמות המעבירות את הכוח שנוצר על ידי הגפיים העליונות לשלד הצירי
- חגורת האגן
- העצמות המעבירות את הכוח שנוצר על ידי הגפיים התחתונות לשלד הצירי
- סרקולמה
- קרום הפלזמה של סיב שריר השלד
- סרקומר
- היחידה התפקודית של שרירי השלד
- רקמת שריר השלד
- יוצר שרירי שלד, הנצמדים לעצמות ושולטים בתנועה ובכל תנועה שניתן לשלוט בה במודע
- גולגולת
- העצם התומכת במבני הפנים ומגנה על המוח
- רקמת שריר חלקה
- השריר המתרחש בקירות של איברים חלולים כגון המעיים, הבטן ושלפוחית השתן, וסביב מעברים כגון דרכי הנשימה וכלי הדם
- מפרקים סינוביאליים
- המפרקים היחידים שיש להם רווח בין העצמות הסמוכות
- כלוב בית החזה
- (גַם, כלוב צלעות) שלד החזה, המורכב מהצלעות, חוליות בית החזה, עצם החזה והסחוסים הקוסטליים
- עמוד השדרה
- (גם עמוד השדרה) העמוד המקיף ומגן על חוט השדרה, תומך בראש ומשמש כנקודת התקשרות לצלעות ושרירי הגב והצוואר