Скелет: строение, функции и развитие

Скелет — это совокупность твёрдых тканей и структур в организме человека и животных, выполняющих опорную, защитную и двигательную функции. Скелет служит жёстким каркасом тела, к которому крепятся мышцы, и одновременно защищает внутренние органы от механических повреждений. У позвоночных скелет внутренний и состоит преимущественно из костной и хрящевой ткани, у членистоногих — наружный (экзоскелет), образованный хитином. Изучением скелета занимается раздел анатомии — остеология.

Строение скелета человека

Скелет взрослого человека насчитывает 206 костей (у новорождённого — около 270, часть из них срастается в первые годы жизни). По расположению выделяют осевой скелет и добавочный скелет.

Осевой скелет

Осевой скелет включает череп, позвоночный столб и грудную клетку.

Череп состоит из 23 костей (не считая слуховых косточек) и делится на мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел защищает головной мозг и образован парными (теменные, височные) и непарными (лобная, затылочная, клиновидная, решётчатая) костями. Лицевой отдел включает верхнюю и нижнюю челюсти, скуловые, носовые и другие кости. Кости черепа у взрослого соединены швами — неподвижными соединениями; нижняя челюсть — единственная подвижная кость черепа.

Позвоночный столб состоит из 33–34 позвонков и делится на пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5 сросшихся в крестец) и копчиковый (4–5 сросшихся). Позвоночник имеет физиологические изгибы: лордозы (шейный и поясничный — выпуклостью вперёд) и кифозы (грудной и крестцовый — выпуклостью назад), которые смягчают толчки при ходьбе и беге.

Грудная клетка образована 12 парами рёбер и грудиной. Первые 7 пар рёбер соединяются с грудиной непосредственно (истинные рёбра), 8–10 пары — через хрящ (ложные), 11–12 пары заканчиваются свободно (колеблющиеся рёбра). Грудная клетка защищает сердце и лёгкие.

Добавочный скелет

Добавочный скелет включает пояс верхних конечностей (лопатки и ключицы), скелет верхних конечностей (плечевая, лучевая, локтевая кости, кости запястья, пясти и фаланги пальцев), тазовый пояс (подвздошные, седалищные и лобковые кости, срастающиеся в тазовую кость) и скелет нижних конечностей (бедренная, большеберцовая и малоберцовая кости, кости предплюсны, плюсны и фаланги).

Функции скелета

Скелет выполняет несколько ключевых функций:

• Опорная — удерживает тело в пространстве, служит местом прикрепления мягких тканей и внутренних органов.
• Защитная — предохраняет жизненно важные органы: череп защищает мозг, позвоночник — спинной мозг, грудная клетка — сердце и лёгкие, таз — органы малого таза.
• Двигательная — кости работают как рычаги, приводимые в движение мышцами; суставы обеспечивают подвижность звеньев тела.
• Кроветворная — в красном костном мозге, расположенном в губчатом веществе костей, образуются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
• Метаболическая — кости являются депо кальция, фосфора и других минеральных веществ; участвуют в поддержании минерального гомеостаза.

Типы соединения костей

Различают три типа соединения костей:

1. Непрерывные (неподвижные) — соединения, при которых кости сращены между собой прослойкой соединительной, хрящевой или костной ткани (швы черепа, соединения костей таза).
2. Полуподвижные — соединения через хрящевые прослойки, допускающие ограниченное смещение (межпозвоночные диски, лобковый симфиз).
3. Прерывные (суставы) — подвижные соединения, в которых между костями имеется суставная щель. Сустав покрыт суставной капсулой, внутри которой находится синовиальная жидкость, снижающая трение. По форме суставных поверхностей выделяют шаровидные (плечевой, тазобедренный), блоковидные (локтевой, коленный), цилиндрические (лучелоктевой) и другие типы суставов.

Развитие и возрастные изменения

Скелет закладывается на ранних стадиях эмбрионального развития. У плода большинство костей сначала образованы хрящевой тканью, которая в процессе окостенения замещается костной. Процесс окостенения начинается внутриутробно и продолжается до 20–25 лет. Точки окостенения появляются в определённой последовательности, что используется в судебной медицине для определения возраста.

С возрастом в скелете происходят изменения: у детей кости более эластичны из-за большого содержания органических веществ, у пожилых людей увеличивается доля минеральных веществ, что делает кости более хрупкими и повышает риск переломов. После 30–40 лет постепенно снижается плотность костной ткани, что может приводить к остеопорозу.

Скелет животных

Скелеты животных отличаются большим разнообразием. У беспозвоночных встречаются гидростатический скелет (у дождевых червей), наружный скелет (у членистоногих — хитиновый панцирь, у моллюсков — раковина). У позвоночных строение скелета отражает образ жизни: у рыб — лёгкий костный или хрящевой скелет с плавниками, у птиц — облегчённый скелет с полыми костями и килем для прикрепления летательных мышц, у млекопитающих — скелет, приспособленный к различным типам передвижения (бег, лазание, плавание, полёт).

Патологии скелета

К распространённым заболеваниям скелета относятся:

• Переломы — нарушение целостности кости вследствие механического воздействия; различают закрытые и открытые, полные и неполные переломы.
• Остеопороз — системное заболевание, при котором снижается плотность костной ткани и возрастает хрупкость костей; чаще встречается у женщин в постменопаузе.
• Остеоартрит — дегенеративное поражение суставного хряща, приводящее к боли и ограничению подвижности.
• Сколиоз — боковое искривление позвоночника, часто развивающееся в детском и подростковом возрасте.
• Остеомиелит — гнойное воспаление костного мозга и костной ткани, вызванное бактериальной инфекцией.

Интересные факты

• Скелет составляет около 14–15 % массы тела взрослого человека.
• Самая длинная кость — бедренная, самая маленькая — стремечко в среднем ухе (около 3 мм).
• Кости обладают способностью к регенерации: после перелома формируется костная мозоль, которая впоследствии замещается зрелой костной тканью.
• У человека кости обновляются полностью примерно за 10 лет.