Az emberi vázrendszer

Az emberi vázrendszer mozgási szervrendszerét a csontváz és a vázizomzat alkotja.  A csontokat a hozzájuk tapadó vázizmok mozgatják, ezért a csontváz a mozgási szervrendszer passzív, az izomzat pedig az aktív részét alkotja.

A csontok (kb. 200 db.) – Az emberi vázrendszer

A csontok egy belső szilárd vázrendszert adnak a testnek, emellett meghatározzák annak alakját és méretét, részt vesznek a belső szervek védelmében (agy, szem, belsőfül) és helyet biztosítanak a vörös csontvelőnek.

A csontok nagy szilárdságú, egyben rugalmas szervek. Fő tömegüket a csontszövet alkotja. Rugalmasságukat a sejt közötti állomány kötőszöveti rostjainak, a kollagén-rostoknak, szilárdságukat és keménységüket pedig a szervetlen sóknak köszönhetik. A sejt közötti állomány szervetlen anyagainak nagy része kalcium-foszfát, emellett kalcium- és magnézium-karbonát is található benne. A csontok a szervezet legnagyobb kalciumraktárai, a szervezetünkben található kalcium 80%-a itt raktározódik.

A csontok mérete és alakja nagyon változatos, attól függően, hogy hol helyezkednek el a vázrendszer felületén, és mi a feladatuk. Szerkezetük a lehető legkisebb tömeg mellett a lehető legnagyobb teherbírást teszi lehetővé. Alak szerint csöves, lapos, szabálytalan és köbös csontokat különböztetünk meg. A végtagok csontjainak többsége hosszú, belül üreges csöves csont. A bordák, a lapockacsont és az agykoponya csontjai, valamint a medencecsont lapos csontok, bennük jelentős vérképzés folyik. A gerincoszlopot alkotó csigolyák pedig szabálytalan alakúak. Köbös csontok a kéz-és lábtőcsontok, bennük vörös csontvelő található, ezzel pedig a vérképzés fő helyei.

A csontok felépítése:

A csontokat kívülről csonthártya borítja. Kötőszövetes állományában erek és idegek találhatók. Az erek belépnek a csontba, sűrű érhálózatot alkotnak, ez teszi lehetővé a csontsejtek élénk anyagcseréjét. A csonthártya nélkülözhetetlen a csontok növekedésében és az esetleges sérülések utáni regenerációban, ugyanis a benne lévő csontképző sejtek képesek csontszövetet termelni.

A csonthártya alatt a nagy teherbírású tömör csontállomány található, a csont belsejében pedig a lemezekből és gerendákból álló szivacsos állomány, amelynek üregeit a vörös csontvelő tölti ki, amely a vérsejtek képzésében vesz részt. A szivacsos állomány szerkezete a terhelésnek megfelelően alakul, és szükség esetén átépül, így a szivacsos állomány nagy teherbírású, de mégis könnyű. A lapos és a szabálytalan csontokban csak tömör és szivacsos csontállomány van. A csöves csontok végdarabjai hasonló szerkezetűek, középső részükön viszont velőüreg található, amelynek belsejét főként zsírszövetből álló sárga csontvelő tölt ki.

Vörös csontvelő felnőttekben csak a lapos csontok szivacsos csontállományában (szegycsont, medencecsontok, csigolyák) található, s ez a vérsejtképzés helye. Ha a szervezetnek szüksége van rá, a sárga csontvelőből is képződhet. A felnőtt csontok nagyobb része sárga csontvelős, ugyanis a vörös csontvelő felnőtt korra fokozatosan átalakul sárga csontvelővé.

A csontok és a vázrendszer sokféleképpen kapcsolódhatnak egymáshoz. Megkülönböztethetünk folytonos csontkapcsolatokat és megszakított összeköttetéseket. Folytonos kapcsolat lehet szalagos/kötőszövetes összeköttetés, itt az érintkező csontokat mikroszkopikus kötőszöveti szalagok kapcsolják össze. Ilyenek például a koponya varratai vagy a fogak gyökereinek rögzülése a fogmederben. Az agykoponya csontjait varratok kötik össze. A hullámos széllel egymásba illeszkedő csontszéleket kötőszövet rögzíti. Ez a mozdulatlan kapcsolódás védi az agyvelőt, és lehetővé teszi a koponya növekedését. Folytonos csontkapcsolat még csontösszenövés, amelynek során az eredetileg önálló csontok összenőttek, ez történt a keresztcsonttal (5 csigolyából) és a medencecsonttal, amely a csípőcsontból, a szeméremcsontból és az ülőcsontból nőtt össze. Illetve ilyen csontkapcsolat még a porcos összeköttetés, amelyek esetében a csontokat a közéjük ékelődő porc köti össze: ilyen pl. a csigolyák közötti porckorongok vagy szeméremcsont között. Míg az összenövés és a varratos kapcsolat mereven rögzít, addig a porcos csontkapcsolat bizonyos elmozdulást engedélyez, tehát „félmerev”. Megszakított összeköttetések az ízületi kapcsolatok. Ez esetben a csontok kapcsolódása nem folyamatos, hanem ízületi rés választja el őket egymástól, ez egy-, két vagy többirányú mozgás lehetőségét biztosítja. Az ízület teszi lehetővé a legnagyobb mértékű mozgást.

Az ízület felépítése:

Az ízesülő csontok felszínét üvegporc/porcszövet borítja, a köztük lévő résben vékony folyadék réteg van, ez az ízületi nedv, amelyet az ízületi tok sejtjei termelnek. Ez a nedv csökkenti a csontok közötti súrlódást, és megakadályozza hogy a csontok egymáshoz érjenek. A kapcsolódó csontokat erős, ízületi szalagok rögzítik egymáshoz. Ízület típusai: feszes ízületek tartják össze pl. a bordákat a szegycsonttal. Mozgathatóbb ízületek lehetnek egytengelyű hengerízületek (könyök, térd, kéz-és láb ujjpercei), kéttengelyű nyereg (hüvelykujj kézközép és kéztőcsontja között) vagy tojásízület (csukló), és soktengelyű gömbízület (csípőízület, vállízület)

A csontváz:

Az emberi vázrendszer több mint 200 csontból áll. Az emberi vázrendszer a fejvázból, a törzsvázból és a végtagvázból áll.

A fejvázat az agykoponya és arckoponya alkotja. Az agykoponya védi az agyvelőt. Alsó, nyakszirti része a nyakcsigolyához ízesül. A koponya nyakszirti nyílásán, az öreglyukon keresztül kapcsolódik egymáshoz az agy- és a gerincvelő. Az agykoponyát páros és páratlan lapos csontok alkotják, amelyek között varratos összeköttetés van. Páratlan a homlokcsont, az ékcsont és a nyakszirtcsont. Páros a falcsont és a halántékcsont.

Az arckoponya páros csontjai: felső állcsont, járomcsont és az orrcsont, páratlanok közé tartozik rostacsont (szemüreg közét foglalja el) és az állcsont, amely a koponya többi csontjától eltérően ízülettel kapcsolódik egy másik koponyacsonthoz (halántékcsonthoz).

A törzsvázat a gerincoszlop, a bordák és a szegycsont alkotja. A gerincoszlop rugalmasságát, a felegyenesedés következtében létrejött, jellegzetes kettős S görbülete biztosítja. A gerincoszlop csigolyákból épül fel. A csigolyatestek, közöttük a porckorongokkal, egymás alatt helyezkednek el, és az egymást követő csigolya lyukak hozzák létre a gerinccsatornát, amelyben a gerincvelő húzódik. A csigolyákat a csigolyatest, a csigolyaív, a csigolyalyuk, a harántnyúlvány és a tövisnyúlvány alkotja, ez utóbbi izomtapadási helyül szolgál. A gerincoszlop négy részre tagolható: nyaki, mellkasi, ágyéki és keresztcsonti szakaszra. Az első nyakcsigolyához, fejgyámhoz vagy atlaszhoz, ízesül a koponya, jellegzetesség pedig, hogy hiányzik a csigolyateste. Az alatta lévő 2. nyakcsigolya pedig a forgó, amely szintén eltér a többitől, csigolyatestéről egy nyúlvány áll felfelé, amely a fejgyám nyílásába illeszkedik, ez teszi lehetővé a fej jobbra-balra forgatását.

A mellkast 12 pár borda és az elől elhelyezkedő szegycsont alkotja. Valódi bordának nevezzük azt a 7 párat, amely porccal kapcsolódik a szegycsonthoz.  Az ezt követő 3 pár álborda, mert a felettük elhelyezkedő borda porcához kötődnek: és végül legutolsó a 2 pár, lengő borda, amelyek nem kapcsolódnak a szegycsonthoz.

A végtagvázat alsó- és felső végtagokra oszthatjuk. A végtagok váza függesztő övön keresztül kapcsolódik a törzsvázhoz. A felső végtag függesztő öve a vállöv, szabad végtagja a kar. A vállöv a lapockából és a kulcscsontból áll, ezekhez ízesül a felkarcsont. Az alkar vázát a hüvelykujj felől az orsócsont, a kisujj felül pedig a singcsont alkotja. Az alkarcsontok a könyökízületben a felkarcsonthoz, a csuklóízületben pedig a kéztőcsontokhoz ízesülnek. A kéz csontjai a kéztő- és a kézközépcsontok, valamint az ujjpercek.

Az alsó végtag függesztő öve a medenceöv, amely a keresztcsontból és a két medencecsontból áll. A combcsont a csípőízületben csatlakozik a medencecsonthoz. A combcsont és a sípcsont között található a térdízület. A lábszár csontjai a sípcsont és a szárkapocscsont, amelyek a bokaízületben ízesülnek a lábtőcsontokkal. A lábfejet a lábtő- és a lábközépcsontok, valamint a lábujjpercek képezik. A férfiak és nők medencéje jellegzetesen eltér, a nőknél a csípőcsont jobban kiszélesedik, hogy elősegítse az utód tartását, emiatt a szeméremcsont a nőknél tompa szöget zár be, míg a férfiaknál hegyesszöget.

Vázizomzat:

A mozgás szervrendszer aktív része a vázizomzat. Feladatuk a csontok, vázrendszer mozgatása, de szerepet játszanak a hangképzésben és arc mimikájának megformálásában is, ezek az izmok nem a csontvázhoz rögzülnek, hanem a bőrhöz. Működésüket a harántcsíkolt izomszövet teszi lehetővé. A csontokhoz inakkal kapcsolódnak a harántcsíkolt izomszövetből álló vázizmok, amelyek összehúzódva és elernyedve a csontokat egymáshoz képest közelítik és távolítják.

Felépítése:

Az izmok alapegysége az izomrost. Az izomrostokat kötőszövet fogja össze izomnyalábokká, majd azokat izmokká. Az izmokat az izompólya burkolja be, amelynek kötőszövetében a szervet ellátó erek és idegek haladnak.

Az izmok elvékonyodó végét inak rögzítik a csontokhoz. Az inak nagy szakítószilárdságú, de kevéssé rugalmas tömött rostos kötőszövetből állnak. A szövet sejt közötti állományában sok párhuzamos lefutású kötőszöveti rost húzódik. A kézfejen, a tenyéren, a lábfejen és a talpon az inak hosszan húzódnak a csontok felületén, és nagy súrlódásnak vannak kitéve. Ezeken a helyeken az inakat ínhüvelyek védik.  Szarkomer: a harántcsíkolt izomrost funkcionális egysége.

Izomrendszer

Az izomrendszer a vázrendszer felépítését követi: fej-, törzs- és végtagizmokra tagolódik.

A fej izmai közé tartoznak a mimikai izmok, amelyek az arcjátékot alakítják ki. Nagy részük csonton ered és bőrben végződik. Az állkapcsot mozgató rágóizmok nagy erőkifejtésre képesek. A szájnyílás körül gyűrű alakú záróizom található.

A törzs izmai közé a nyak, a mellkas, a has és a hát izmai tartoznak. A nagy mellizmok a kar mozgatását végzik, a bordaközi izmok a légzésben vesznek részt. A hasizmok széles, lapos izmok. A törzset előre és oldalra hajlítják, valamint csavarják. Fontos szerepük van a hasfal kialakításában. A hasfal izomzatának erős összehúzódása összenyomja a zsigereket. Ez a hasprés, amely a székletürítésben is fontos. A hátizmok közül egyesek a felső végtagot mozgatják, másoknak a testtartás kialakításában van szerepük. A törzs függőleges helyzetben tartását, hátrafeszítését és a fej hátrahajtását végzik.

A végtagok izmai a kart, illetve a lábat mozgatják. A felkaron elöl helyezkednek el az alkart hajlító, hátul a feszítő izmok. Az alkarizmok az ujjakat és a kézfejet mozgatják. A láb izmai rendkívül erősek. A térdhajlító izmok a comb hátsó felszínén, a feszítők elöl helyezkednek el. A lábszárizmok a lábfej és az ujjak hajlítását, feszítését végzik.

Az izmok működése és anyagcseréje

Az izomműködés során az izmok összehúzódnak és elernyednek. Az összehúzódás ingerét az idegsejtek közvetítik. Ha az izmot egyetlen inger éri, rángás következik be, amikor az izom hirtelen összehúzódik, majd elernyed. A szervezetben ez a mozgás ritka, mert az izmokat az idegrendszeren keresztül általában ingersorozat éri. Az egymást követő ingerek olyan sűrűn érkeznek, hogy az izom nem tud elernyedni, tartós izomösszehúzódás alakul ki. A tartós izomösszehúzódás a vázizmok normális működési állapota. Az izom működést jól szemlélteti a végtagok mozgatása. A hajlítóizmok összehúzódása az ízület behajlítását eredményezi, a feszítőizmok működése pedig annak kiegyenesedését idézi elő.

Az izomösszehúzódást az izomrostban található, szabályos lefutású fehérjefonalak hozzák létre. Az izomrost vékonyabb aktin és vastagabb miozin fonalai egymás között ellenkező irányban elcsúsznak, aminek következtében az izomrost megrövidül. Elernyedéskor az izomfonalak visszatérnek eredeti helyzetükbe. tehát nem az aktin vagy a miozin szál rövidül meg, hanem maga az izomszál. Az izomfonalak összehúzódásán és elernyedésén alapszik a vázrendszer izommozgató működése.

A vázrendszer izmainak működése energiaigényes folyamat, jelentős mennyiségű ATP felhasználásával jár. Az izomrostok energiaigényét megfelelő oxigénellátás esetén a biológiai oxidáció fedezi. A lebontásra kerülő szerves anyagokat és az oxigént a vérkeringés szállítja az izmokhoz. Az izmok jelentős mennyiségű glikogént raktároznak, amelyet felhasználnak a munkavégzés során. Intenzíven működő izmokban, amikor a keringési rendszer már nem biztosít elegendő oxigént a lebontáshoz, tejsavas erjedés következik be.  Ekkor a májban elraktározódott glikogén szabadul fel, amely oxigén nélkül (anaerob módon) látja el az izomsejteket energiával. Ez a folyamat vezet el a tejsav felszaporodásához, amelynek erjedése felelős az izomlázért. Az izomban felhalmozódó tejsav felelős az izomláz kialakulásáért. A tejsav később a vérkeringéssel a májba kerül, ahol eloxidálódik, vagy glükóz képződik belőle. A könnyű mozgás fokozza az izom vérkeringését, ami segít eltávolítani a tejsavat az izomból.