Из чего состоят сухожилия и хрящи

Связки и сухожилия представляют собой две разные структуры. Связки обеспечивают подвижность сочленений, а также поддерживают внутренние органы. Состоят из соединительной ткани. В них много нервных окончаний, вследствие чего ощущается сильная боль при растяжении или разрыве связок. Эти образования эластичны, что позволяет им растягиваться и сокращаться.

Сухожилия соединяют кости с мышцами. Они принимают участие в обеспечении движений суставов. Сухожилия не такие эластичные, как связки, но очень прочные за счет коллагена, который имеется в волокнах этих соединений.

Определения

Для начала стоит разобраться, что объединяет две анатомические структуры сухожилия и связки. Об этих элементах нашего организма мы слышим чаще всего, когда разговор касается наших суставов, поэтому возникает путаница в понятиях. Однако эти структуры отличаются.

Связки – структурное образование, состоящее из соединительной ткани, служащее для соединения костей скелета друг с другом, благодаря наличию связок и сухожилий обеспечивается подвижность суставов. Связки так же обеспечивают соединения внутренних органов, удержание их в физиологически верном положении. В зависимости от выполняемых функций делятся на группы:

• первая обеспечивает верное положение внутренних органов, их называют стабилизирующими,
• вторая группа (укрепляющие) отвечает за надежное соединение костей между собой,
• третья (направляющие связки) призвана обеспечивать и задавать правильный вектор движения в суставах.

Анатомическими особенностями являются:

• наличие большого количества нервных окончаний, поэтому повреждение связок сопровождается сильной болью,
• направление волокон соединительной ткани для обеспечения наивысшей прочности волокна расположены по косой либо перекрещены между собой, это позволяет выдерживать нагрузки более, чем в 100 кг,
• в состав входит много эластичных волокон, что позволяет растягиваться при движении, обеспечивать возврат (сокращаться).

Нарушение структуры связочного аппарата может привести к смещению внутренних органов, сбоям в их работе, при повреждении связок, относящихся к группе укрепляющих, нарушается стабильность скелета, третьей – подвижность, функциональность суставов.

Как это ни парадоксально звучит, но связки являются пассивным участником механизма, обеспечивающего двигательные функции тела.

Отвечая на вопрос, что такое сухожилия, стоит заметить, что они, как и связки, являются образованием из соединительной ткани, но в отличие от них выполняют соединение мышц с костями. По сути, являются продолжением мышцы.

Сухожилия и связки принимают участие в обеспечении двигательных функций суставов, но роль сухожилий не статична, именно они обеспечивают движение. В результате сокращения мышц происходит передача импульса, благодаря которому эта структура соединительной ткани приходит в действие, выраженное натяжением волокон, сустав приходит в движение. Вектор направления совпадает со стороной крепления мышцы.

Основным компонентом сухожилий является коллаген, это материал высокой прочности, которая обеспечивается специфическим строением волокон. Клетки коллагена закручиваются в спираль. Этот белок обеспечивает надежность тканей, но снижает эластичность, что объясняет высокий риск и частоту повреждения сухожилий.

Выражается повреждение сухожильной части сустава в нарушении работы мышц, функции становятся ослабленными при частичном разрыве, полностью останавливается работа при полных разрывах. В такой ситуации нарушение соединения подвижного сочленения костей является лишь вторичным следствием травмы.

Отличие связок от сухожилий

Не смотря на то, что обе структуры являются производными соединительной ткани, их строение очень отличается, это можно наблюдать визуально, обращая внимание на расположение волокон. Также значение имеют показатели состава тканей, состоящие в различной концентрации клеток коллагена.

Для наглядного понимания различия одного и того же вещества в зависимости от концентрации его элементов можно представить, например, тесто. Для блинов мы используем жидкое с большой концентрацией молока, а в случае круассанов нам понадобится меньше жидкости, но больше муки. Вид продукта и его свойства будут разные, при этом в обоих случаях речь идет о тесте. Этот пример утрированно, но довольно наглядно показывает разницу между строением связки и сухожилия.

Важным фактором в рассмотрении различий связок от сухожилий является еще один момент их анатомического строения. Сухожилия нельзя рассматривать отдельно от мышц, они не просто соединены друг с другом, но являются продолжением мышечной ткани, в отличие от связок, которые не имеют отношения к мышцам, а являются самостоятельным элементом нашего тела. Отличия также выражаются и в способе крепления, сухожилия крепятся к мышцам, костям, связки к костям, а также связывают органы друг с другом.

Функционально обе структуры призваны укрепить подвижные суставы организма. Связки должны препятствовать не физиологическим движениям суставов, это канаты, не позволяющие произвести чрезмерное сгибание или разгибание, пассивная структура безопасности организма. Волокна сухожилий призваны обеспечивать движения, их функция активна, благодаря им происходит движение при сокращении мышц.

Важно понимать, чем последствия повреждений связок отличаются от проявления травм сухожилий. При разрыве связок происходит нарушение работы сустава либо внутренних органов из-за их смещения. Разрыв, повреждение сухожилий приводит к нарушению работы мышц, как следствие вторичным проявлением травмы будет ограничение двигательной функции сустава. Это различие позволяет правильно провести дифференцированную диагностику при жалобах пациентов на боли в суставах после травм или повышенных физических нагрузок.

Чтобы поддержать эластичность, прочность структур соединительной ткани наших суставов придерживайтесь нескольких правил:

• Соблюдайте сбалансированное питание, содержащее достаточное количество кальция и фосфора. В рационе должно быть больше витаминов С, Е, В12 (морковь, серый хлеб и т.п.). Следует потреблять блюда, содержащие коллаген желе, холодец, другие продукты, включающие в свой состав желатин. Рекомендуется также отказаться от продуктов, содержащих красители, консерванты, эти вещества препятствуют всасыванию полезных витаминов, микроэлементов.
• Следует выполнять упражнения изометрической, динамической направленности. Разрабатывают движения сухожилий кисти занятия с эспандером. Прыжки, в том числе со скакалкой, приседания позволят укрепить суставы ног. Отжимания, занятия на перекладине полезны для плечевого пояса, рук.

Все наши кости в процессе эмбрионального (зародышевого) развития образуются из хрящей. У взрослого человека они составляют не более 2% массы тела. Кости растут благодаря диафизарному хрящу, удлиняются они до тех пор, пока не закрываются так называемые зоны роста1. Однако некоторые из них увеличиваются в течение всей жизни человека. Установлено, что постоянно растут, хотя и малыми темпами, нижняя челюсть, нос, ушные раковины, ступни ног и кисти рук.

Наиболее часто, спортсмены покидают спорт из-за травм суставно-связочного аппарата. Его слабое место — хрящ. Проблемы с позвоночником также обусловлены в основном патологией межпозвоночных хрящей.
Можно сказать, что в спортивной травматологии лечение хрящей является заботой № 1. При этом некоторые авторы считают, что восстанавливаются они не более чем на 50%, ставя, таким образом, под сомнение возможность полного восстановления спортивной работоспособности. Попробуем более подробно рассмотреть, что же такое хрящ и определить пределы и методы его регенерации.

Хрящевая ткань — одна из разновидностей соединительной ткани, которая выполняет в организме опорные функции. Непременным атрибутом хряща, за исключением суставного, является надхрящница, обеспечивающая его питание и рост. В суставах хрящ обнажен и контактирует непосредственно с внутренней средой сустава — синовиальной жидкостью. Она выполняет роль своеобразной смазки между трущимися поверхностями суставов, покрытых гладким глиаиновым хрящом. Хрящи костей и позвоночника постоянно испытывают как статическую, так и динамическую нагрузки. Хрящи носа, гортани, бронхов, фиброзных треугольников в сердце осуществляют также и опорную функцию.

Структура хряща позволяет ему испытывать обратимую деформацию и в то же время сохранять способность к обмену веществ и размножению. Главные его компоненты — хрящевые клетки (хендроциты) и внеклеточный матрикс, состоящий из волокон и основного вещества. Причем, большую часть массы хряща составляет именно межклеточное вещество.
В зависимости от преобладания коллагеновых, эластических волокон или основного вещества различают гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ.

Особенностью хряща, по сравнению с другими видами тканей в организме является то, что в нем мало клеток и они окружены большим количеством межклеточного пространства — матрикса. Хрящ так плохо восстанавливается после повреждений именно потому, что в нем очень мало клеток, способных размножаться и основная часть репарации (восстановления) идет за счет внеклеточного матрикса. В эластическом хряще (гортани, носа, ушной раковины) содержится много эластина (из него, например, на 30% состоит ухо человека ).

Биомеханические свойства хрящей делают их высокоспецифическими и по существу уникальными компонентами опорно-двигательного аппарата.
Они:
а) принимают на себя действие внешних механических сил сжатия и растяжения; распределяют эти силы равномерно, поглощают и рассеивают их, переводя аксиально направленные силы в тангенциальные (в суставах конечностей, позвоночника и т.д.);
б) образуют устойчивые к износу поверхности сочленений скелета, участвуют в формировании смазочного аппарата в синовиальных суставах;
в) являются местом прикрепления и опорой для мягких тканей и мышц; образуют полости в местах контакта с внешней средой (хрящи носа, ушей, органов дыхания).

Считается, что хрящевой матрикс состоит из 3-х основных компонентов:
1) волокнистый коллагеновый каркас, который образует трехмерную сеть переплетений;
2) молекулы протеогликанов, которые заполняют петли волокнистого каркаса;
3) вода, свободно перемещающаяся между переплетениями каркаса и молекулами протеогликанов.

У суставного хряща нет кровеносных сосудов. Он питается диффузно, поглощая питательные вещества из синовиальной жидкости.

В чем причина низкой метаболической активности хряща? Только в одном — в малом количестве клеток (1-10%) в единице объема ткани. В пересчете на чистую клеточную массу уровень метаболизма хондроцитов ничуть не меньше, чем у других клеток организма. Особенно низким метаболизмом отличаются суставные хрящи и пульподные ядра межпозвонковых дисков. Именно эти структуры отличаются самым малым количеством хондроцитов (1% от общей массы хряща) и именно они хуже всех других восстанавливаются после повреждений.

Окислительные процессы в хряще протекают в основном анаэробным (бескислородным) путем. Так, например, хондроциты пульпозных ядер межпозвоновых дисков на 99% питаются анаэробно и лишь на 1% аэробно. В среднем же кислородные окисление в хрящевой ткани как минимум в 50 раз менее интенсивно, чем в обычных тканях организма. Анаэробный характер окисления в хондроцитах — это защитно-приспособительная реакция, сложившаяся в процессе эволюции. И это неудивительно, если учесть, что хрящ не имеет (глаиновый, фиброзный) или почти не имеет (эластический) кровоснабжения. Если начать введение кислорода в пространство, пограничное с хрящом, то диффузия в хрящ О2 не только не улучшает его трофику, но, наоборот, резко ухудшает ее.

Насколько низка метаболическая активность хряща, можно понять из следующего сравнения. Белковый состав печени полностью обновляется за 4(!) дня. Коллаген хрящей обновляется всего лишь на 50% за 10(!) лет. Поэтому становится понятным, что любая травма хрящевой ткани практически неизлечима, если только не принять специальных мер, направленных на увеличение числа хондроцитов, которые сформируют новый матрикс.

Регенерация хрящевой ткани как физиологическая, так и репаративная (восстановительная) напрямую зависит от гормонального фона и модулирующего действия тех или иных гормонов. Так, например, глюкокортикоидные гормоны угнетают анаболические реакции в хондроцитах, ингибируют синтез коллагена и протеогликанов, вызывают дефицит глауроновой кислоты в синовиальной жидкости и в матриксе. И это угнетающее действие глюкокортикоидов более выражено, если оно сочетается со сдавлением (компрессией) хряща. В принципе, в этом нет ничего удивительного, если учесть, что глюкокортикоиды подавляют гликолиз — анаэробное окисление глюкозы в хряще. Регенерация без энергетического обеспечения становится попросту невозможной. Инсулин стимулирует синтез коллагена в матриксе хрящевой ткани, однако эта стимуляция невелика и носит опосредованный характер.

Самым сильным фактором, стимулирующим как физиологический, так и репаративный синтез в хрящевой ткани является соматотропный гормон. Сродство хрящей к соматотропному гормону отсутствует как таковое. Однако под действием соматотропного гормона в печени образуется инсулиноподобный фактор роста (ИРФ-1), который и обладает собственно анаболическим действием на все ткани, включая хрящевую. Сам по себе гормон роста способен оказывать анаболическое действие на клетки лишь в том случае, если его концентрация в 2000 раз превышает физиологическую. Такое возможно только в пробирке и полностью исключается в реальной жизни. Применяя соматотропин с репаративной целью необходимо помнить, что его влияние на синтез ИРФ-1 возможно лишь в условиях нормальной работы печени, при отсутствии серьезных заболеваний, иначе ИРФ-1 просто не будет синтезироваться и введение соматотропина не даст никакого результата. Способность соматомедина усиливать регенерацию хрящевой ткани в 100 раз превышает эффект от введения в организм инсулина и тестостерона. ИРФ-1 — это единственный фактор, вызывающий деление (размножение) хондроцитов. Другие анаболические факторы организма (а их довольно много) такой способностью не обладают.

Тестостерон — основной андроген организма умеренно стимулирует биосинтетические процессы в хрящах, а эстрогены — женские половые гормоны, наоборот, тормозят ее.
Анаболические стероиды обладают способностью вызывать регенерацию хряща в намного большей степени, нежели чистый тестостерон и это неудивительно, если учесть, что они обладают анаболическим действием в несколько раз превышающим анаболическое действие тестостерона.

Интересно, что матрикс — порождение хондроцитов — живет своей самостоятельной жизнью. Он способен модулировать действие различных гормонов на хондроциты, ослабляя, либо усиливая их действие. Воздействуя на матрикс, можно изменить состояние хондроцитов как в лучшую, так и в худшую сторону. Удаление части матрикса вызывает немедленную интенсификацию биосинтеза недостающих в нем макромолекул. Более того, одновременно усиливается пролиферация (разрастание) хондроцитов. Количественные изменения в матриксе способны вызвать их качественные изменения.
Длительное ограничение движений в суставе (гипсовая иммобилизация и др.) приводит к уменьшению массы хрящей. Причина на удивление проста: в неподвижном суставе отсутствует перемешивание синовиальной жидкости. При этом диффузия молекул в хрящевую ткань замедляется и питание хондроцитов ухудшается. Недостаток прямой компрессивной нагрузки (на сжатие) так же приводит к ухудшению питания хондроцитов. Хрящу нужна хотя бы минимальная компрессионная нагрузка для поддержания нормальной трофики. Чрезмерная нагрузка на растяжение в эксперименте вызывает перерождение хряща с развитием грубых фиброзных волокон.

Очень сложное влияние на состояние внутрисуставных хрящей оказывает синовиальная оболочка. Она может как усиливать анаболизм хрящевой ткани, так и усиливать ее катаболизм. Удаление синовиальной оболочки резко ухудшает трофику хрящей, которая восстанавливается лишь после ее отрастания.
Хондроциты способны и к ауторегуляции. Они синтезируют специальные факторы роста, стимулирующие разрастание соседних хондроцитов. Пока их структура полностью не расшифрована. Известно лишь то, что они имеют полипептидную природу.

Если в шейном отделе позвоночника негативные явления развиваются с подросткового возраста, то в поясничном отделе, где нагрузка на единицу поперечного сечения намного ниже — начиная с 25-30 лет. В целом они носят такой же морфологический характер, как и в шейном отделе, но отличаются клиническими (медицинскими) признаками. В шейном отделе позвоночника сквозь поперечные отростки шейных позвонков проходят крупные артерии, питающие все основание мозга и его стволовую часть, где находится жизненно важные центры (дыхания, кровообращения и т.д.). С развитием шейного остеохондроза происходит постепенное незаметное сдавливание этих артерий с развитием недостаточности мозгового кровообращения. При этом практически не бывает (или они бывают очень редко) никаких болевых признаков процесса. В поясничном отделе позвоночника картина несколько иная. Из этого отдела выходят нервные корешки, несущие чувствительные волокна от нижних конечностей и двигательные волокна к мышцам ног. Поясничный остеохондроз прежде всего проявляется различными болевыми симптомами, нарушением чувствительности и двигательной сферы. При этом никаких жизненно важных функций организма он не нарушает. Шейный остеохондроз никакими болевыми признаками себя не обнаруживает и особых неудобств не доставляет, однако может привести к серьезным нарушениям мозгового кровообращения, вплоть до инсультов с развитием параличей.

Возрастные изменения эластических хрящей не носят фатального характера. Они выражаются в основном в оссификации — накоплении кальция и не приводят ко сколько-нибудь заметному нарушению функций.
В глиаминовых хрящах суставов уже начиная с 30-летнего возраста обнаруживается фибриляция — разволокнение хрящевой поверхности. При микроскопическом исследовании на поверхности хряща обнаруживаются разломы и расщепления. Расщепление хряща происходит как вертикальном, так и в горизонтальном направлении. При этом местами встречаются скопление клеток хрящевой ткани как ответная реакция организма на разрушение хряща. Иногда отмечается возрастное увеличение (!) толщины суставных хрящей как ответное действие на действия механических (тренировка) факторов. Возрастную эволюцию хрящей коленного сустава многие исследователи отмечают начиная уже с 40-летнего возраста. Наиболее существенное изменение, отмечаемое при старении хряща — это уменьшение содержания воды, что автоматически приводит к снижению его прочности.

Потенциальные возможности регенерации хряща достаточно велики. Он может регенерировать за счет собственного потенциала (размножение хондроцитов и рост матрикса) и, что не менее важно, за счет других видов соединительной ткани, которые имеют общее с ним происхождение. Примыкающие к хрящу ткани обладают способностью к переориентации своих клеток и превращению их в хрящеподобную ткань, которая неплохо справляется со своими функциями. Возьмем для примера самый частый вид повреждений — повреждение внутрисуставного хряща.

При поверхностных повреждениях можно добиться полного восстановления хряща применяя сильнодействующие фармакологические средства. За последние 40 лет экспериментальных и клинических работ свою высокую эффективность доказал лишь один единственный препарат — соматотропный гормон (СТГ). Он стимулирует рост хрящевой ткани в 100 раз сильнее, чем введение тестостерона и инсулина. Еще больший эффект оказывает комбинированное введение СТГ и тиреокальцитонина — особого рода гормона щитовидной железы, который усиливает репарацию как костной, так и хрящевой ткани. Исключительная эффективность действия СТГ на репарацию хряща обусловлено тем, что он стимулирует непосредственно деление хондроцитов. Используя СТГ теоретически можно довести количество хондроцитов до любого нужного количества. Они, в свою очередь, восстанавливают матрикс до необходимого объема, синтезируя все его компоненты, начиная с коллагеновых волокон и кончая протеогликанами. Недостатком СТГ является то, что его нельзя применять местно, вводя непосредственно в зону поражения хрящевой ткани, поскольку действует он опосредованно. СТГ вызывает образование в печени инсулиноподобного фактора роста (ИРФ-1) который и оказывает сильнейший анаболический эффект. Парентеральное (инъекционное) его введение вызывает рост не только поврежденных хрящей, но и нормальных тоже, а это нежелательно, ведь в организме существуют кости, в которых хрящевые зоны роста не закрываются на протяжении всей жизни. Длительное введение больших доз СТГ в сформировавшийся организм может вызвать диспропорции скелета. Хотя следует отметить, что на пораженный хрящ он действует сильнее, и явных деформаций скелета при лечении СТГ в научной литературе не встречается.

В последние годы синтезирована лекарственная формы ИРФ-1, которую все шире применяют инъекционно вместо соматотропина. Поскольку ИРФ-1 действует непосредственно на ткани (в т.ч. и на хрящевую), то возникает заманчивая перспектива использовать его для местного введения (электрофорез, ультразвук и т.д.). Такое применение ИРФ-1 позволило бы локализовать его действие местом пораженного хряща и исключить действие на здоровые хрящи организма.
Неплохое действие на восстановление хряща и окружающего его соединительной ткани оказывают анаболические стероиды (АС). По эффективности они стоят на втором месте после ИРФ-1 и соматотропного гормона, хотя непосредственно деления хондроцитов они не вызывают. Анаболические стероиды, однако, ускоряют физиологическую регенерацию и потенцируют анаболическое действие инсулина и других эндогенных анаболических факторов, блокируют действие катаболических гормонов (глюкокортикоидов). Практическое применение АС в хирургической и травматологической практике доказало их высокую эффективность. Очень жаль, что до сих пор не разработаны лекарственные формы АС для локального применения. Это позволило бы создавать высокие концентрации лекарственного вещества именно в месте повреждения и предотвращать системные (на уровне всего организма) побочные действия. К сожалению, исследования в данной сфере никем не финансируются из-за причисления АС к допинговым средствам в спорте.

Некоторые исследователи в области молекулярной биологии представили очень убедительный материал, доказывающий, что стимуляторы (2-адренергических рецепторов способны симулировать анаболические эффекты соматомединов и, в частности, по отношению к хрящевой ткани. Механизм такого действия не вполне ясен. Не исключено, что просто повышается чувствительность печени к эндогенному соматотропному гормону и возрастает синтез в печени ИРФ-1. Одним из наиболее сильных избирательных стимуляторов (2-адренергических рецепторов является кленбутерол. Этот препарат не обладает гормональными эффектами и, в то же время, оказывает хорошее анаболическое действие. Подобно ИРФ-1 он стимулирует рост хрящевой ткани и может с успехом применяться в посттравматическом восстановительном периоде. Препаратов, стимулирующих (2-адренорецепторы много, но особо хотелось бы отметить такое старое и проверенное средство как адреналин. Адреналин — гормон мозгового вещества надпочечников даже при длительном курсовом применении не вызывает привыкания. В больших дозах адреналин воздействует в основном на а-адренорецепторы. Происходит сужение сосудов кожи, повышение артериального давления, подъем уровня сахара в крови. Малые дозы адреналина не затрагивают а-адренорецепторов, стимулируют (2-адренорецепторы. Расширяются сосуды мышц, снижаются уровень сахара в крови и артериальное давление. Развивается общее анаболическое действие и, в особенности по отношению к хрящевой ткани. Ежедневное введение малых (именно малых!) доз адреналина хорошо зарекомендовало себя как средство, способствующее регенерации.

Некоторые витамины в больших фармакологических дозировках способны существенно увеличить выброс в кровь эндогенного соматотропина. Пальму первенства здесь держит никотиновая кислота (витамин РР). Внутривенное введение сравнительно небольших доз никотиновой кислоты способно увеличить базальную секрецию СТГ в 2-3 раза. Увеличивает секрецию гормона роста витамин К, только применять его необходимо в умеренных дозах, чтобы не повысить чрезмерно свертываемость крови.

1 Прекращение роста большинства костей в длину могут служить признаком того, что уже возможно лечение, например, анаболическими стероидами, которые приводят к преждевременному закрытию ростовой зоны хряща, если ростовые зоны узе закрыты, (что явствует из рентгеновского снимка лучевой кости молодого человека), то уже отсутствует опасность слишком быстро закрыть зоны роста применения стероиды, а значит, их применение можно начинать.