Wybrane zagadnienia z anatomii i fizjologii

narządu ruchu

lek med. Jacek Śmiałek

Budowa narządu ruchu

Układ szkieletowy

Kości

Długie – długość kości wyraźnie przewyższa ich szerokość i grubość (kość ramienia, kość łokciowa, kość promieniowa, kość udowa, kość piszczelowa, kość strzałkowa)

Płaskie – długość i szerokość znacznie przekraczają ich

Krótkie – wszystkie trzy wymiary są podobne (kości nadgarstka oraz kości stępu)

Różnokształtne – kości o nieregularnych kształtach (żuchwa, kości grubość) (kości sklepienia

mózgoczaszki, łopatka) podniebienia)

Podstawowym elementem budowy szkieletu jest tkanka kostna oraz w mniejszym stopniu chrzęstna.

Do 15-18 roku życia w kościach długich występuje chrząstka nasadowa – jej wzrost przyczynie się do

intensywnego rośnięcia.

Połączenia elementów szkieletu

Tam, gdzie zachodzi potrzeba wzmocnienia większego fragmentu szkieletu, powstają połączenia

ścisłe. Cechuje je mała ruchomość, a często wręcz zupełny jej brak (szwy międzyczaszkowe,

połączenia żeber z mostkiem).

W tych miejscach, gdzie elementy szkieletu powinny zmieniać położenie względem siebie,

funkcjonują połączenia ruchome – stawy. Powierzchnie stawowe pokryte są bardzo odporną na

ścieranie chrząstką szklistą. Niewielka przestrzeń między kośćmi – jama stawowa – wypełniona jest

biologicznym środkiem zmniejszającym tarcie, czyli mazią stawową. Wydostawaniu się mazi

stawowej, wnikaniu zanieczyszczeń oraz nadmiernemu rozsuwaniu kości zapobiega mocna – torebka

stawowa.

Stawy wieloosiowe – ruchy we wszystkich płaszczyznach (staw barkowy oraz biodrowy)

Stawy dwuosiowe – ruch we dwóch płaszczyznach, siodełkowate ukształtowana powierzchnia stawu

(staw nadgarstkowo-śródręczny).

- 1 -

Staw jednoosiowy – umożliwia ruch tylko w jednej płaszczyźnie (staw ramienno-łockciowy).

Szkielet człowieka

a) Szkielet osiowy:

- Czaszka

- Kręgosłup

- Żebra

- Mostek

b) Szkielet kończyn górnych oraz dolnych wraz z obręczami

Czaszka:

-mózgoczaszka – przede wszystkim ochrona mózgowia

-trzewio/twarzoczaszka – otacza początkowe odcinki dróg pokarmowych i oddechowych, chroni takie

narządy zmysłów, jak np. wzrok, węch, smak.

Kręgosłup

Zbudowany jest z 33-34 kręgów:

- Odcinek szyjny z 7

- Odcinek piersiowy z 12

- Odcinek lędźwiowy z 5

- Odcinek krzyżowy z 5

- Odcinek guziczny (ogonowy) 4-5 kręgów

Klatkę piersiową tworzą:

- Kręgi piersiowe (12)

- Żebra (12 par)

- Mostek

Razem tworzą one mocną ale sprężystą (pozwalają na wykonywanie wdechów i wydechów) osłonę

płuc oraz serca. Przednie, chrzęstne części pierwszych 7 par żeber zrośnięte są bezpośrednio ze

spłaszczonym mostkiem – żebra prawdziwe. Chrzęstne części trzech kolejnych par żeber zrastają się z

- 2 -

chrząstkami żeber położonymi wyżej – żebra rzekome. Ostatnie dwie pary żeber są niezrośnięte z mostkiem – żebra wolne.

Układ mięśniowy

Mięśnie (łac. musculi) możemy podzielić na kilka rodzajów:

Pod względem topograficznym (w zależności od położenia):

- mięśnie głowy (łac. musculi capitis) i szyi (łac. musculi coli)

- mięśnie tułowia (łac. musculi trunci)

- mięśnie kończyn (łac. musculi extremitatum)

- mięśnie brzucha (łac. musculi abdominis)

- mięśnie klatki piersiowej

- mięśnie grzbietu

Pod względem czynności:

- Mięśnie antagonistyczne są to: zginacze i prostowniki (albo przywodziciele i odwodziciele) - działają

antagonistycznie - podczas ruchu jeden kurczy się bardziej od drugiego {np. mięsień dwugłowy

ramienia i mięsień trójgłowy ramienia).

- Mięśnie synergistyczne (współdziałają w wykonywaniu tego samego rodzaju ruchu) np. mięśnie

żebrowe czy mięśnie tułowia.

Pod względem budowy:

- płaskie np. brzucha

- okrężne np. wokół ust, oczu i odbytu

- jednobrzuścowy - wrzecionowaty np. mięśnie pośladków

- dwugłowy np. biceps, mięsień zginacz ramienia

- czworogłowy np. uda

- trójgłowy np. triceps, mięsień łydki

- szerokie np. mięśnie wyścielające ściany brzucha i klatki piersiowej

- krótkie np. mięśnie wokół kręgosłupa

- długie np. mięśnie kończyn

- 3 -

Typy morfologiczne mięśni szkieletowych:

- wrzecionowaty

- płaski

- wielogłowy (dwu-, trój-, czworogłowy) - gdy brzusiec dzieli się na jednym ze swoich końców na wiele

części czyli tzw. głowy

- dwubrzuścowy - gdy brzusiec ma w swojej części środkowej trzecie ścięgno, które dzieli mięsień na

dwie części

- pierzasty - gdy ścięgno wnika ostrym końcem w głąb brzuśca a włókna biegną skośnie do jednej lub

obu krawędzi

Skurcz mięśnia

Podstawą skracania każdego mięśnia poprzecznie prążkowanego jest skurcz miofibryli we włóknach

mięśniowych podczas którego filamenty cienkie wsuwają się między filamenty grube. Aby filamenty

mogły wsunąć się między siebie, niezbędna jest energia. Bezpośrednim jej źródłem jest hydroliza ATP

do ADP. Zapas ATP w mięśniach starcza zaledwie na ułamek sekundy. Podtrzymanie kurczenia się

mięśni wymaga więc natychmiastowego "doładowania" energii. Dostarcza jej zmodyfikowany

aminokwas - fosfokreatyna. Dzięki niej przez kilka sekund możliwe jest błyskawiczne odtwarzanie

ATP. Jednocześnie uruchomiony zostaje proces utleniania glukozy w mięśniach (najpierw beztlenowo

do pirogronianu i potem tlenowo do CO2 i H2O). Przemianom tym towarzyszy synteza licznych

cząsteczek ATP. Ten zapas energii starcza na przykład na kilkanaście minut biegu. Jeśli wysiłek mięśni

trwa dłużej, to organizm sięga do rezerw w postaci glikogenu (w mięśniach i wątrobie) oraz

tłuszczowców (głównie w tkance tłuszczowej).

Rozkład glikogenu prowadzi do powstania glukozy, która jest następnie utleniana. Ta rezerwa starcza

na przykład na około pół godziny intensywnego biegu. Dopiero wówczas uruchamiane są rezerwy z

tkanki tłuszczowej. Niestety, wielu młodym ludziom wysiłek fizyczny sprawia trudność, nieliczni są

zdolni biec przez kilkadziesiąt minut lub dłużej. Podstawowym powodem jest niedostateczna dbałość

o kondycję. U osób prowadzących mało ruchliwy tryb życia wydolność układu oddechowego i

krążenia są zbyt małe, aby zaopatrzyć pracujące intensywnie mięśnie w odpowiednią ilość tlenu.

podczas ćwiczeń u takich osób szybko narasta tzw. dług tlenowy i mięśnie nie mogą "spalać" glukozy

lub kwasów tłuszczowych w mitochondriach. Przeprowadzają więc beztlenowy rozkład glukozy do

pirogronianu i dalej do kwasu mlekowego. Ten ostatni w większym stężeniu zakłóca funkcjonowanie

włókien mięśniowych. Mięśnie szkieletowe stają się słabsze, sztywne, a ich ruch sprawia ból

(sportowcy mówią o zakwaszeniu mięsni). Kwas mlekowy zostaje rozłożony dopiero po kudziesięciu

godzinach od ustania wysiłku!

Skurcz mięśnia - jest to proces skracania się włókiem mięśniowych. Poruszanie się organizmu możliwe

jest dzięki synchronizowanemu skurczowi różnych grup mięśniowych. Skurcz mięśnia jest to zmiana

- 4 -

długości lub napięcia mięśnia, wywierająca siłę mechaniczną na miejsca przyczepu mięśnia lub wokół

narządu otoczonego przez mięsień okrężny (np. jamy ustnej).

Glikogen mięśniowy

Kwas pirogronowy

Przemiana tlenowa Przemiana beztlenowa

CO2+H2O kwas mlekowy

Energia ATP Energia

Skurcze mięśni dzielimy:

Ze względu na zmianę długości i napięcia mięśnia:

izotoniczny: gdy zmienia się długość mięśnia przy stałym poziomie napięcia mięśniowego

izometryczny: wzrasta napięcie mięśnia przy stałej długości

auksotoniczny: zmiana długości i napięcia mięśni

Ze względu na częstotliwość docierających do mięśni impulsów nerwowych:

tężcowy: jeżeli impulsy docierają do mięśnia w trakcie jego rozkurczania to następują kolejne jego skurcze np. skurcze mięśni twarzy( uśmiech sardoniczny), napadowe skurcze tężcowe mięśni karku

pojedynczy: wywołany przez pojedynczy impuls nerwowy lub elektryczny, trwa od kilku do

kilkudziesięciu milisekund. Po skurczu następuję rozkurcz mięśnia. Odstępy między impulsami są

duże, większe niż czas trwania całego pojedynczego skurczu.

Mechanizm skurczu mięśnia

Aby wywołać skurcz, potrzebny jest impuls elektryczny.

W organizmie impuls dociera do włókna mięśnia prążkowanego za pośrednictwem neuronu,

przekazującego informacje z centralnego układu nerwowego. Wydzielany na zakończeniu neuronu

neurotransmiter (sub. chem. produkowana w kom. nerw.) pobudza elektrycznie błony komórki

mięśniowej.

W skurczu mięśnia zawsze uczestniczą jony wapnia. W mięśniu zrelaksowanym stężenie jonów

wapnia jest niewielkie; wzrasta ono dopiero w momencie bezpośrednio poprzedzającym skurcz.

- 5 -

Do wywoływania skurczu mięśnia niezbędna jest także energia z ATP, która powstaje podczas utleniania glukozy w mitochondriach włókien mięśniowych. Im większa jest produkcja ATP, tym

częściej mięsień może się kurczyć.

Sytuacje krytyczne dla mięśni

Pobudzony przez dłuższy czas mięsień szkieletowy przestaje odpowiadać na kolejne, dopływające do

niego bodźce. Taki stan nazywamy zmęczeniem mięśnia i odnosi się on tylko do mięśni szkieletowych.

To co zazwyczaj odczuwamy jako zmęczenie jest skutkiem intensywnej produkcji energii w komórce

mięśniowej bez udziału tlenu. Jeśli do komórki mięśniowej przestaje dopływać krew, a wraz z nią tlen

i substancje odżywcze to przestaje ona wytwarzać energię. Mięśnie pozbawione energii zastygają w

położeniu, w jakim znajdują się w momencie przerwy w dostawie energii. Stan ten nazywa się

stężeniem pośmiertnym.

Współpraca mięśni i szkieletu

Mięśnie połączone są z kośćmi za pomocą ścięgien, zbudowanych ze ściśle do siebie przylegających

nierozciągliwych włókien. Ponieważ ścięgna nie rozciągają się, siła skurczu mięśnia przenosi się

bezpośrednio na kość. Mięsień łączy zazwyczaj dwie różne kości, umożliwiając ruch jednej względem

drugiej. Siła wprawiająca w ruch kość pochodzi wyłącznie ze skurczu mięśnia. Jeden mięsień może

więc spowodować ruch tylko w jednym kierunku. Dlatego mięśnie współpracują parami, powodując

ruchy sobie przeciwstawne. Przykładem takiego ruchu może być współdziałanie mięśni dwugłowego i

trójgłowego ramienia ( przy zgięciu ręki pracuje m. dwugłowy, przy wyprostowaniu m. trójgłowy).

Skutkiem braku aktywności ruchowej jest zmniejszenie VO2max , który jest miarą dostosowania

układu krążenia i oddychania oraz mięsni szkieletowych do wysiłków fizycznych. Po 21 dniach leżenia

w łóżku VO2max zmniejsza się około 30%. Ten spadek jest spowodowany głównie zmniejszeniem

maksymalnej pojemności minutowej serca. Oprócz obniżenia wydolności fizycznej występuje

zmniejszenie zdolności do wykonywania wysiłków submaksymalnych. Przejawia się to m.in. w

zwiększeniu poziomu kwasu mlekowego podczas standardowego wysiłku submaksymalnego.

Występuje również zwiększona utrata wapnia i demineralizacja kości, co może wpływać na

przyspieszenie osteoporozy.

Te wszystkie niekorzystne zmiany doprowadzają do tego, że każda praca fizyczna jest większym

obciążeniem organizmu niż obciążenie u osób z większą wydolnością fizyczną. Sądzi się, że obniżenie

VO2max po okresie bezczynności ruchowej może być spowodowane zmniejszoną wentylacją płuc,

zmniejszoną objętością wyrzutową serca, zmniejszeniem masy krwinek czerwonych, objętością

osocza, powrotu żylnego, zanikaniem włókien mięśni szkieletowych, zmniejszeniem tolerancji

węglowodanów, zmniejszeniem tolerancji ortostatycznej (upośledzenie reakcji naczynioruchowych).

- 6 -