ساختار و عملکرد سیستم اسکلتی

در مجموع، اسكلت انسان از 206 استخوان تشکیل شده است. علاوه بر استخوان ها، سیستم اسکلتی انسان شامل شبکه ای از تاندون ها، رباط ها و غضروف ها نیز می باشد که استخوان ها را تثبیت و به هم متصل می کنند. ساختار و عملکرد سیستم اسکلتی پشتیبانی ساختاری را برای بدن انسان فراهم نموده و از اندام های آن محافظت می کند. بزرگترین استخوان در بدن انسان، استخوان ران و کوچکترین آن استیپ های گوش میانی است که فقط 3 میلی متر طول دارند. استخوان ها بیشتر از پروتئین کلاژن ساخته شده اند و ساختار داخلی شبیه به لانه زنبوری دارند که این ساختار باعث سفتی و استحکام و در عین وزن کم استخوان ها می شود. استخوان ها برای حفظ موقعیت بدن و تولید حرکات دقیق و کنترل شده با عضلات همکاری می کنند. بدون وجود سیستم اسکلتی ما نمي توانیم بنشينيم، راه برويم يا بدویم.

رشد و نمو استخوان

رشد اسکلت اندازه و نسبت بدن را تعیین می کند.

حدود شش هفته پس از لقاح، استخوان ها در جنین شروع به شکل گیری می کنند و نوزادان با حدود 300 استخوان جداگانه متولد می شوند. به طور طبیعی با رشد كودك تا سن 25 سالگی بعضی از این استخوآن ها به هم می پیوندند و 206 استخوان از این اسكلت باقی می مانند. بیشتر استخوان ها از غضروف هیالین شروع می شوند. غضروف به تدریج از طریق فرآیندی به نام استخراج تبدیل به استخوان می شود. رشد استخوان در مرکز غضروف شروع می شود. با بزرگتر شدن استخوان ها، فعالیت رشد استخوان به سمت انتهای استخوان ها تغییر می کند (صفحه رشد)، که باعث طولانی تر شدن استخوان ها خواهد شد.

انواع استخوان ها

استخوان های بدن بر اساس هدف و موقعیت خود به دو دسته اسکلت محوری و اسکلت آپاندیکولار تقسیم می شوند.

اسکلت محوری

• اسکلت محوری شامل 80 استخوان از جمله جمجمه، ستون فقرات و قفس دنده است.
• این ساختار مرکزی اسکلت را با عملکرد محافظت از مغز، نخاع، قلب و ریه ها تشکیل می دهد.

اسکلت آپاندیکولار

• 126استخوان باقیمانده اسکلت آپاندیکولار appendicular را تشکیل می دهند.
• آن ها شامل بازوها، پاها، کمربند شانه و لگن هستند.

قسمت پایین اسکلت آپاندیکال از اندام های اصلی مرتبط با دستگاههای گوارشی و تولید مثلی محافظت می کند و در هنگام راه رفتن یا دویدن فرد باعث ثبات افراد می شوند. قسمت بالایی اسکلت آپاندیکال امکان حرکت بیشتر در هنگام بلند کردن و حمل اجسام را فراهم می کند.

انواع استخوان ها بر اساس شکل ظاهری

استخوان ها بر اساس شکل آن ها به استخوان های به موارد زیر تقسیم بندی می شوند:

استخوان بلند (Long bones)

استخوان های بلند در بازوها، پاها، انگشتان دست و پا یافت می شود. این استخوآن ها از عرض طولانی تر و استوانه ای هستند. آن ها وقتی عضلات اطرافشان منقبض می شوند حرکت می کنند و بیشترین قسمت اصلی اسکلت بدن را تشکیل می دهند.

استخوان های کوتاه (Short bones)

استخوان های کوتاه در مچ دست و پا یافت می شوند و از نظر طول، عرض و ضخامت تقریباً یکسان هستند.

استخوان های مسطح (Flat bones)

این استخوان ها نازک و خمیده هستند و از اندام های داخلی محافظت و تکیه گاه های را برای عضلات ایجاد می کنند. آن ها از دو لایه بیرونی استخوان فشرده و یک لایه داخلی استخوان اسفنجی تشکیل شده اند. استخوان های مسطح شامل بیشتر استخوان های جمجمه و ساق پا یا استخوان سینه است. آن ها تمایل دارند نقش محافظتی داشته باشند.

استخوان های نامنظم (Irregular bones)

استخوان های نامنظم، استخوان های نخاعی و صورت هستند که به دلیل ابعاد منحصر به فرد خود، در هیچ یک از دسته های دیگر قرار نمی گیرند و شکلی غیرطبیعی هستند. آن ها شامل استخوان های ستون فقرات و لگن هستند و غالباً از اندام ها یا بافت ها محافظت می کنند.

استخوان های گرد (Sesamoid bones)

استخوان های گرد در دست، مچ دست، پا، گوش و زانو یافت می شود. این استخوان های کوچک و گرد در تاندون ها قرار گرفته شده و از فشار و نیرویی که با آن ها روبرو می شوند، محافظت می کند. بین اسکلت های مرد و زن تفاوت هایی وجود دارد. به عنوان مثال لگن زنان به طور معمول پهن تر، نازک و گردتر از لگن مردان است.

انواع استخوان ها بر اساس مواد تشکیل دهنده آن ها

در یک طبقه بندی دیگر استخوان های بدن براساس سه نوع ماده اصلی تشکیل دهنده آن ها به سه دسته استخوان فشرده، استخوان اسفنجی و مغز استخوان تقسیم بندی می شوند.

استخوان فشرده

تقریباً 80٪ از هر استخوان را استخوانی فشرده تشکیل می دهد که سخت ترین و قویترین نوع استخوان است و به بدن اجازه می دهد وزن خود را تحمل کند. استخوان فشرده لایه های بیرونی استخوان را تشکیل می دهد و از قسمت های داخلی استخوان هایی که در آن بسیاری از کارکردهای حیاتی مانند تولید مغز استخوان نقش دارند، محافظت می کند. استخوان فشرده در درجه اول از سلول هایی به نام استئوسیت تشکیل شده است. از یک لایه بیرونی سخت که متراکم، قوی و با دوام است تشکیل شده است و حدود 80 درصد از وزن استخوان بزرگسالان را تشکیل می دهد.

استخوان اسفنجی

حدود 20٪ از هر، استخوان اسفنجی است که با سوراخ ها و معابر بزرگ و مغز استخوان، اعصاب و رگ های خونی پر شده اند. این بافت اسفنجی شکل و یا میله مانند است و نسبت به استخوان فشرده، سبک تر، متراکم تر و انعطاف پذیرتر می باشد.

مغز استخوان

دو نوع مغز استخوان، منافذ استخوان اسفنجی را پر می کنند. که عبارتند از:

مغز استخوان قرمز. تقریباً نیمی از مغز استخوان قرمز است که عمدتاً در استخوان های مسطح مانند تیغه های شانه و دنده ها یافت می شود. در مغز استخوان قرمز  گلبول های قرمز خون و پلاکت ها ساخته می شوند.

مغز استخوان زرد، در استخوان های بلند مانند استخوان ران یافت می شود و در درجه اول از چربی تشکیل شده است. مغز وظیفه دارد در هر ثانیه حدود 2 میلیون گلبول قرمز تولید کند. همچنین باعث ایجاد لنفوسیت ها یا گلبول های سفید خون در پاسخ ایمنی می شود.

سلول های استخوانی

استخوان ها یک بافت ثابت نیستند بلکه به طور مداوم بازسازی می شوند. چهار نوع اصلی از سلول های درون استخوان ها عبارتند از: استئوبلاست (Osteoblasts)، استئوسیست (osteocytes)، استئوکلاست ها (osteoclasts) و سلول های پوشش (lining cells).

عملکرد سلول های استخوانی	انواع سلول ها استخوانی
سلول هایی هستند که در ساخت استخوان جدید و ترمیم استخوان های قدیمی تر نقش دارند. استئوبلاست ها، ماده ای انعطاف پذیر به نام استئوئید ایجاد می کنند و آن را با مواد معدنی برای سخت شدن و استحکام آن تقویت می کنند و در نهایت به سلول های پوششی تبدیل می شوند. آن ها همچنین هورمون هایی از جمله پروستاگلاندین ها تولید می کنند.	استئوبلاست ها
استئوسیست ها، که در استخوان های متراکم یافت می شوند، وظیفه تبادل مواد معدنی و برقراری ارتباط با سایر سلولهای مجاور را برعهده دارند. استئوسیست ها غیرفعال هستند و اتصال بین سایر استئوسیت ها و استئووبلاست ها را حفظ می کنند. آن ها در ارتباط بین بافت های استخوانی نقش موثری دارند.	استئوسیست ها
استئوکلاست ها، مواد استخوانی موجود را تجزیه و مجدداً جذب می کند و بیشتر در تجزیه استخوان ها نقش دارند. آن ها آنزیم ها و اسیدها را برای حل مواد معدنی موجود در استخوان و هضم آن ها آزاد می کنند. این فرآیند را جذب می گویند. استئوکلاست ها به بازسازی استخوان های آسیب دیده کمک می کنند.	استئوکلاست ها
سلول های پوششی، سلول های استخوانی مسطح هستند كه سطح خارجی استخوآن ها را به طور كامل پوشش می دهند. عملکرد اصلی آن ها کنترل حرکت مواد معدنی، سلول ها و مواد دیگر به داخل و خارج از استخوان ها است.	سلول های پوششی استخوانی

عملکرد استخوان ها

 

استخوان ها چندین کارکرد حیاتی را در بدن انجام می دهند:

استخوان ها شبیه به داربست هایی هستند که بدن را در کنار هم نگه می دارند. استخوان ها در شکل و اندازه با عملکرد های مختلفی وجود دارند. استخوان ها زنده و بافت های آن ها دائماً در حال ترمیم هستند. آن ها از لحاظ ساختاری بدن را پشتیبانی و از اندام های حیاتی بدن محافظت می کنند و به ما اجازه می دهند حرکت کنیم. همچنین، آن ها محیطی را برای مغز استخوان فراهم کرده و محل مناسبی برای ذخیره مواد معدنی، به ویژه کلسیم می باشند. آن ها همچنین برخی از فاکتورهای رشد مانند فاکتور رشد انسولین مانند را ذخیره می کنند.

استخوان ها در ذخیره اسیدهای چرب (بافت چربی مغز استخوان) و تعادل pH مناسب بدن نقش موثری دارند. استخوان ها می توانند فلزات سنگین و سایر عناصر سمی را از خون جذب کنند و از این جهت خاصیت سم زدایی دارند. همچنین با ترشح برخی هورمون ها و تنظیم قند خون و رسوب چربی بر روی عملکرد غدد درون ریز هم اثرات مثبتی دارند.

بازسازی استخوان

استخوان همیشه در حال بازسازی است. این یک فرآیند دو بخشی کلی انجام می گیرد:

• تحلیل، که در این فرایند سلول های استئوکلاستی شکسته و استخوان حذف می شود.
• تشكيل، که در این فرایند بافت استخواني جديد ساخته خواهد شد.

به طور کلی در بزرگسالان هر ساله حدود 10 درصد از اسکلت بدن جایگزین می شود.

بازسازی و ترمیم مجدد استخوان به بدن این اجازه را می دهد تا بخش های آسیب دیده را درمان کند. ترمیم مجدد تحت کنترل چندین هورمون زیر انجام می شود:

• ویتامین D
• کلسیتونین
• استروژن در زنان
• هورمون پاراتیروئید
• تستوسترون در مردان

سایر عناصر سیستم اسکلتی عضلانی

 مفصل، نقطه ای است که در آن دو استخوان به هم وصل می شوند.

• تاندون ها که عضلات را به استخوان ها متصل می کنند.
• رباط ها، اتصال دهنده استخوان ها به همدیگر هستند.
• عضلات اسکلتی، این عضلات برای کشیدن تاندون ها و حرکت استخوان های اسکلت منقبض می شوند. عضلات اسکلتی همچنین درحفظ وضعیت بدن و پشتیبانی از بافت های نرم، کنترل ورود و خروج مواد به دستگاه گوارش و مجاری ادراری و حفظ دمای بدن نقش موثری دارند.
• اعصاب، اعصاب باعث کاهش انقباض عضلات اسکلتی، تفسیر اطلاعات حسی و هماهنگی فعالیت های سیستم های اندام بدن می شود.
• غضروف، غضروف نوعی بافت همبند است که از یک ماده ژل مانند محکم ساخته شده است. بدن حاوی سه نوع غضروف اصلی است که عبارتند از: غضروف هیالین، غضروف الاستیک و فیبروکارتلاژ.

انواع غضروف

غضروف هیالین رایج ترین نوع غضروف است و در بزرگسالان شامل نوک دنده ها و قسمتی از دیواره بینی را تشکیل می دهند.	غضروف هیالین
غضروف الاستیک را می توان در فلپ بیرونی گوش مشاهده کرد.	غضروف الاستیک
فیبروکتیلاژ در برابر فشار مقاومت و از تماس استخوان ها به یکدیگر جلوگیری کرده و حرکت نسبی را محدود می کند. فیبروکارتلاژ را می توان در مفصل زانو، بین استخوان های ناحیه لگن و بین مهره های نخاعی مشاهده کرد.	فیبروکتیلاژ

بیماری های سیستم اسکلتی

 

مانند هر قسمت از بدن انسان، استخوان ها مستعد آسیب و بیماری های مختلفی هستند.

شایع ترین بیماری هایی که می توانند روی سیستم اسکلتی تأثیر بگذارند، عبارتند از:

پوکی استخوان

پوکی استخوان، بیماری است که باعث کاهش چگالی و استحکام استخوان ها می شود زیرا در این شرایط ضعیف شدن استخوان ها سریعتر از رشد استخوان رخ می دهد. این بیماری می تواند ناشی از ژنتیک یا عادات ناسالم زندگی مانند کمبود کلسیم یا ویتامین D و سیگار باشد.

استئوآرتریت

استئوآرتریت، نوعی بیماری است که باعث تجزیه غضروف می شود و از انتهای استخوان های مفاصل محافظت می کند. این بیماری منجر به ساییدگی استخوان و درد قابل توجه، آسیب به استخوان ها و بافت های همبند، التهاب بافت اطراف و محدودیت در حرکت می شود.