Тема лекции: Развитие и строение осевого скелета Читает:

Тема лекции: Развитие и строение осевого скелета Читает: доцент, к. м. н. Аристова Елена Серафимовна.

Структура лекции • • • Понятие об осевом скелете. Три стадии филогенеза позвоночного столба Строение осевого скелета ланцетника Позвонок хрящевых рыб. Онтогенез позвонков у человека. Точки окостенения. Развитие ребер и грудины. Аномалии развития позвонков. • Изгибы позвоночника человека. Специфические особенности строения позвоночника у человека. • Возрастные особенности строения позвоночного столба

Скелет позвоночных и человека состоит из 3 -х отделов: 1) осевой скелет туловища (хорда, позвоночник; ребра и грудина); 2) скелет органов движения (плавники у рыб, конечности и их пояса у наземных); 3) скелет головы - черепа (мозговой и висцеральный череп).

Осевой скелет • Позвоночный столб - главная осевая структура. Он состоит из соединенных между собой коротких губчатых костей - отражение общего принципа сегментарного строения (метамерии) животных. • рёбра – производные позвонков • грудина - производные передних концов рёбер

Филогенез позвоночного столба • Позвоночный столб развивается на основе хорды • В филогенезе выделяют 3 стадии развития: соединительнотканную, хрящевую, костную. • Последовательно возникают: 1. система соединительнотканных оболочек и пластин, 2. затем она дополняется хрящом и, наконец, 3. хрящ вытесняется костной тканью.

I. Соединительнотканная стадия осевого скелета в филогенезе Хорда примитивных позвоночных - это клеточный шнур, лежащий под нервной трубкой клетки хорды в виде плоских дисков располагаются подобно монетному столбику; • наружная эластическая оболочка окружает хорду; • миосепты – соединительнотканные перепонки – отходят от эластической мембраны и служат для фиксации мышц, поддерживающих плавники и жабры.

I. Соединительнотканная стадия осевого скелета в филогенезе Осевой скелет у ланцетника представлен хордой и системой фиброзных перегородок 1 1 2 3 1. Сагиттальная перегородка 2. Горизонтальная перегородка. 3. Вентральная перегородка 2 3

II. Хрящевая стадия осевого скелета в филогенезе (1 слайд) У миног (круглоротые) появляются элементы хрящевой ткани. К осевому скелету относится: 1) хорда, одетая плотным соединительнотканным футляром; 2) две пары дорзальных (верхних) передних и задних хрящевых дуг, расположенных в каждом сегменте тела.

Минога

II. Хрящевая стадия осевого скелета в филогенезе (2 слайд) В дальнейшем количество хрящевых структур увеличивается. У низших позвоночных (низшие рыбы, хрящевые акуловые рыбы - селахии). К осевому скелету относится: • хорда; • 2 пары дорзальных (верхних) передних и задних дуг в каждом сегменте тела; а также • 2 пары вентральных (нижних) передних и задних дуг.

Мегалодон

Хрящевая стадия осевого скелета в филогенезе Дорзальные дужки срастаются и формируют невральную дугу (1) – из неё образуется задняя часть тела позвонка (2), дуга позвонка и остистый отросток (3) 1 2 3

Хрящевая стадия осевого скелета в филогенезе Вентральные дужки также срастаются и образуют гемальную дугу (1). Из гемальной дуги формируются: передняя или вентральная часть тела (2) позвонка, суставные (3) и поперечные (4) отростки 4 2 1 3

СТРОЕНИЕ ПОЗВОНОЧНОГО СТОЛБА ВОДНЫХ ЖИВОТНЫХ • Среда, в которой обитает животное, определяет необходимые условия для формирования позвоночника. • В ходе эволюции изменяется не только позвонки (и их количество), но и форма позвоночника. 1) Позвоночник водных животных (рыб) имеет 1 изгиб – кифоз, подразделяется на 2 отдела: туловищный (к нему прикрепляются ребра) и хвостовой (прикрепляются мышцы). 2) Позвоночник рыб состоит из большого количества позвонков

СТРОЕНИЕ ПОЗВОНОЧНИКА НАЗЕМНЫХ ЖИВОТНЫХ При переходе к наземному существованию • уменьшается количество позвонков, • происходит дифференциация по форме, • появляются новые отделы позвоночника А) Начиная с амфибий дифференцируется 2 новых отдела позвоночника: шейный и крестцовый, представленные одним позвонком. • В шейном отделе - редуцировались ребра • В крестцовом отделе к коротким ребрам присоединяются кости тазового пояса

СТРОЕНИЕ ПОЗВОНОЧНИКА НАЗЕМНЫХ ЖИВОТНЫХ У высших наземных (птицы, пресмыкающиеся) • тело атланта срастается с телом осевого позвонка, • намечается еще 1 отдел - поясничный У млекопитающих • в позвоночнике выделяется 5 отделов, эти отделы более дифференцированы, а поясничный - наиболее развит; • формируется 5 видов позвонков: шейные, грудные, поясничные, крестцовые, копчиковые;

Позвоночный столб человека Принципиальные отличия позвоночного столба человека: • вертикальное положение тела (изменились нагрузки на разные позвонки); • уменьшилось и стабилизировалось общее количество позвонков во всем позвоночнике; • дифференцированы каждые из отделов; • связи с прямохождением появляется поясничный лордоз и крестцово-копчиковый кифоз (чисто человеческое приобретение); • срослись позвонки крестцового отдела.

Развитие ребер в филогенезе Начиная с хрящевых рыб в миосептах развиваются PЕБPА. Разрастаясь ребра контактируют с боковыми отростками позвонков.

Развитие ребер в филогенезе 2 вида ребер: верхние (дорзальные) и нижние (вентральные). а) Верхние ребра развиваются в горизонтальном миосепте и соединяют позвонок с наружным скелетом (у большинства животных наружный скелет исчезает и верхние ребра редуцируются). У низших наземных позвоночных существуют только верхние ребра. б) Нижние ребра развиваются в вентральных миосептах. У костистых рыб существуют обе пары ребер, у остальных позвоночных - только нижние.

Развитие грудины ГPУДИНА развивается у наземных животных, начиная с амфибий, в связи с появлением легочного дыхания, формированием грудной клетки, а также развитием конечностей. Морфологически грудина - это соединение вентральных концов ребер.

Онтогенез позвоночного столба Позвонки в онтогенезе образуется из мезенхимных клеток мезодермального происхождения, выселяющихся из вентромедиальной части каждого сомита склеротома. Из склеротома эти клетки мигрируют к средней линии и скапливаются вокруг хорды, образуя перепончатый осевой скелет.

ОНТОГЕНЕЗ ПОЗВОНОЧНОГО СТОЛБА ЧЕЛОВЕКА Развитие позвоночника в онтогенезе проходит 3 стадии: перепончатую (БЛАСТЕМНУЮ), хрящевую, костную.

Бластемная стадия в онтогенезе Фронтальные срезы через спинной отдел ранних эмбрионов, показывающие межмиотомное образование позвонков. Зачаток тела позвонка образуется из клеток, возникающих в склеротомах прилежащих пар сомитов (схема Петена). • А. 1 –сомит, 2 – межсегментарная артерия, 3 – клетки склеротома, 4 – хорда • В. 1 – межсегментарная артерия, 2 - клетки склеротома, 3 - хорда • С. 1 – миотом, 2 – сегментарный нерв, 3 – закладка тела позвонка

Соединительнотканная (перепончатая) стадия в онтогенезе • Перепончатая (бластемная) стадия существует до 2 месяца внутриутробной жизни.

Хрящевая стадия в онтогенезе протекает с конца 2 до 4 месяца пренатальной жизни • В конце 2 месяца в мезенхимной модели развиваются хрящевые структуры. Тело позвонка становится хрящевым раньше, чем дужки и реберные отростки. • При слиянии центров хондрофикации образуется единый хрящевой позвонок. • Внутри развивающихся позвонков участки хорды постепенно исчезают. • Внутри межпозвонковых дисков, развивающихся из мезенхимных клеток, хорда сохраняется в виде - nucl. pulposus.

Костная стадия в онтогенезе • Окостенение начинается в онтогенезе тогда, когда еще не полностью сформировался хрящевой позвонок: с 3 месяца эмбриогенеза. Продолжается после рождения до 25 лет. • Первичные точки окостенения появляются в теле и в каждой половине дужки Все точки окостенения возникают энхондрально!

Составные части и центры окостенения развивающихся позвонков • А - расположение различных центров окостенения в грудном позвонке и связанных с ним ребрах. В – Е -характерные компоненты различных позвонков. А. 1 – остистый отросток, 2 – суставной отросток, 3 – латеральный центр окостенения, 4 – реберный центр окостенения, 5 – срединный центр окостенения, 6 – тело позвонка, 7 – хорда, 8 – головка ребра, 9 – основание нервной дужки, 10 – бугорок ребра, 11 – поперечный отросток, 12 - пластинка

Схема окостенения поясничного позвонка (по Андронеску). В 6 -9 лет появляются дополнительные эпифизарные точки окостенения в телах позвонков. Костная стадия длится примерно до 25 лет. 1 - первичное среднее ядро, 2 – Верхнее эпифизарное кольцо окостенения, 3 – нижнее эпифизарное кольцо, 4 - первичное переднелатеральное и поперечное ядра окостенения, 5 – вторичное нижнесуставное ядро, 6 – первичное заднелатеральное ядро, 7 – вторичное ядро окостенения остистого отростка, 8 – вторичное поперечное ядро, 9 – вторичное ядро окостенения сосцевидного отростка, 10 – вторичное верхнесуставное ядро окостенения.

Костная стадия в постнатальном онтогенезе • После рождения скелет еще в значительной части хрящевой. Слияние точек окостенения происходит постепенно. • к 3 годам синостозируют полудуги позвонков в нижнем грудном и поясничном отделах

АНОМАЛИИ 1. Конкресценция – сращение двух и более позвонков, при котором сохраняются общие размеры сегментов позвоночного столба, при полном замещении хрящевых и соединительно – тканных структур, например, желтой и продольнной связки костной тканью. 2 Ассимиляция - сращение костей, имеющие неправильную форму и меньшую суммарную величину. Например, сращение атланта с затылочной костью (ассимиляция атланта). 3. Аномалии развития позвоночного столба возникающие из – за торможения развития и дальнейшего неслияния различных элементов. Спондилолизис – несращение дуг (чаще в крестцовом отделе) - spina bifida sacralis - расщепление крестца с дорзальной стороны, реже наблюдается расщепление остистых отростков в шейном отделе.

4. Сакрализация - увеличение числа крестцовых позвонков за счет сращения с нижним поясничным. Может быть 6 поясничных позвонков, и 6 -й поясничный срастается с крестцом. 5. Люмбализация - 1 крестцовый позвонок не срастается с крестцом. 6. Дополнительные позвонки, например, копчиковый (у человека может закладываться 38 позвонков (а не 33). 7. Изменение формы позвонка (позвонок клиновидный – результат недоразвития или агенезии одной или двух частей тела позвонка, позвонок бабочковидный –расщепление тела позвонка).

Изгибы позвоночника • Шейный лордоз формируется у ребенка тогда когда он начинает держать голову. • Грудной кифоз формируется у ребенка тогда когда он начинает сидеть. • Поясничный лордоз формируется у ребенка тогда когда он начинает стоять. Схематическое изображение формирования физиологических изгибов позвоночника у ребенка (по Tittel)

Варианты физиологических изгибов позвоночника (по Tittel) 1 – сглаженные изгибы, 2 - четко выраженный изгибы, 3 - сутулость

Наиболее подвижные точки позвоночника • 1 - затылочно-позвоночное соединение • 2 – соединение между 1 грудным и 7 шейными позвонками, • 3 – соединение между 1 и 2 поясничными позвонками Позвоночный столб может выполнять следующие движения: • сгибание и разгибание (общая амплитуда – 170 -245°). • наклоны вправо и влево (общий размах – 165°). • повороты вправо и влево (около 120°).

Возможная степень разгибания позвоночника

Позвоночно – двигательный сегмент – структурно – функциональная единица позвоночного столба В его состав входят: 1. Межпозвонковый диск 2. Два позвонка 3. Связочный аппарат 4. Сосуды и нервы В позвоночном столбе – 23 межпозвонковых диска и 24 позвоночно – двигательных сегмента

Функции межпозвоночных дисков – 1. Прочно соединяет тела позвонков 2. Обеспечивает подвижность тел позвонков 3. Служат амортизатором во время движения

Вертикальное разгибание человека вызывает давление на позвоночные диски до 90 -123 кг. В сочетании с поднятием груза, сила, действующая на диск, возрастает во много раз. Экспериментально доказано, что нагрузка в 100 кг снижает высоту диска на 1, 4 мм и увеличивает его ширину на 0, 75 мм. За счет потери степени упругости диска, которая происходит с возрастом из-за снижения его способности связывать воду (дистрофические нарушения), рост человека может уменьшиться иногда более чем на 7 см.

Рентгенологическая картина позвоночного столба здорового человека

Рентгенологическая картина травматического повреждения позвонка

Развитие ребер в онтогенезе • РЕБРО закладывается из скопления клеток мезенхимы у всех позвонков, но остаётся только в грудном отделе • Окостенение ребер начинается в области углов и распространяется в вентральном и дорзальном направлении • После рождения в бугорке и головке ребра появляется вторичные точки окостенения

Рудименты рёбер в отделах позвоночного столба

Развитие грудины в онтогенезе • ГРУДИНА развивается из парных зачатков, которые образуются путём слияния передних концов рёбер • Вентральные концы ребер образуют 2 грудинные пластины, которые затем сливаются • При окостенении грудины возникает несколько точек окостенения: 1 точка в области рукоятки, 4 точки в теле, и затем (к 3 -6 годам) точка в мечевидном отростке. • К 16 годам рукоятка и тело грудины сливаются • к 25 годам мечевидный отросток соединяется с телом грудины. • Полное синостозирование к 30 годам.

Развитие грудины • • • А – 6 неделя В - 8 неделя С – 9 неделя D – 5, 5 месяцев Е – у взрослого

АНОМАЛИИ развития ребер 1) Добавочные рёбра 6 и 7 шейного позвонка (регрессивная аномалия). 2) Добавочное 13 -е ребро, связанное с 1 поясничным позвонком (регрессивная аномалия). 3) Редукция ребер или раздвоение ребер.

Аномалии развития ребер • 7 шейное ребро • Ребра с раздвоенными грудинными концами (вилка Люшка)

Аномалии развития ребер

Аномалии развития грудины • отверстия в теле грудины (результат неполного сращения парных закладок грудины); • добавочные надгрудинные кости, сращенные с рукояткой грудины в области яремной вырезки. • Полное или частичное расщепление грудины

Детские особенности. 1. У новорожденных тела позвонков без "углов". 2. Всепозвонкиимеют3 точкиокостенения(первичных): одна-в теле, две - в дугах. 3. Верхние суставные отростки костные, нижние хрящевые. Т. О. все позвонки новорожденного имеют 5 первичных точек окостенения 4. Сращение частей позвонка происходит к 3 годам. В первую очередь синостозируют полудуги позвонков, за исключением 1 шейного, 5 поясничного и всех крестцовых (в этих участках позвоночный канал открыт). 5. Синостозирование полудуг указанных позвонков совершается в возрасте 7 -12 лет. К 12 годам канал полностью закрывается. 6. Вторичные точки окостенения появляются в возрасте 6 -8 лет

Детские особенности. ГPУДИНА • 1. состоит из нескольких фрагментов. • 2. Обычно одна точка окостенения располагается в рукоятке и 4 в теле. • 3. Мечевидный отросток окостеневает к 3 -6 годам. • 4. Полное синостозирование завершается 3 30 годам. PЕБPА • 1. Первичные точки окостенения формируются в области будущих углов. • 2. Бороздка не выражена. • 3. Головка хрящевая. ГPУДНАЯ КЛЕТКА • 1. Короткая и выпуклая. Поперечный размер больше сагитального примерно на 25% (у взрослого в 2 раза) • 2. Отношение ребер к позвоночнику - горизонтальное (вследствиепреобладает абдоминальный тип дыхания). • 3. При переходе в вертикальное положение - грудной тип дыхания.

Спасибо за внимание!