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 -