علم التشريح (الجهــــاز الهيكلــــي )

الجهــــاز الهيكلــــي
Skeletal System
يتركب الجهاز الهيكلي من غضروف cartilage وعظم bone وأوتار tendons وأربطة ligaments يبقى الهيكل كله غضروفياً في حالة الأسماك الغضروفية ، ويتم ترسيب أملاح الكالسيوم لتدعيمه وتقويته . في الأسماك العظمية ورباعيات القدم ، يتكون معظم الهيكل من العظم ؛ عظم بديل replacing bone يحل محل عظام الجنين الغضروفية ، وعظم غشائي dermal bone يتكون مباشرة في النسيج الضام دون المرور على الطور الغضروفي .

ينقسم الهيكل عموماً إلى هيكل محوري axial skeleton وهيكل طرفي appendicular skeleton ؛ الهيكل المحوري عبارة عن الجمجمة التي تتكون حول الدماغ والعمود الفقري Vertebral column الذي يتكون حول الحبل الظهري وقد يحل محله كلية ويدعم الحبل الشوكي ، وذلك بالإضافة إلى القص sternum والضلوع ribs والهيكل الطرفي يشمل هيكل الحزام الصدري والحزام الحوضي وهيكل الأطراف الأمامية والخلفية .




أ- الجهاز الهيكلي المحوري Axial Skeleton

1- العمود الفقري :
يتكون العمود الفقري من فقرات vertebrae تتفصل مع بعضها لتكون مرونة العمود الفقري ، فيسمح بالحركة التموجية الجانبية في جذع الأسماك، وفي رباعيات القدم ، بالإضافة إلى الحركة الجانبية فإن الحياة على الأرض تستلزم حركة ظهرية بطنية يؤديها العمود الفقري .















































الفقرات Vertebrae


تتركب الفقرة من جسم الفقرة centrum والقوس العصبي neural arch بالإضافة إلى بروزات عرضية transverse processes تمتد جانبياً في الحاجز الأفقي الذي يفصل بين العضلات الظهرية والبطنية . وتوجد زوائد ذات أسطح تمفصل zygapophyses فوق فقرات الجذع أساساً في رباعيات القدم ، زوج أمامي prezygapophysis وآخر خلفي postzygapophysis ، وذلك لاتصال الفقرات مع بعضها البعض .


ذلك التمفصل بمثل هذه الأسطح يحد من الحركة الظهرية البطنية لمنطقة الجذع . في رباعيات القدم ، تغيب تلك البروزات من فقرات الذيل ، ولذلك فهو مرن إلى درجة كبيرة ، توجد بروزات جانبية تسمى بروزات جار فقرية parapophyses من فقرات بعض الرهليات ، خصوصاً الثعابين ، وهي تمثل اتصال بعض الأوتار والعضلات


الضلوع Ribs


تتمفصل الضلوع مع الفقرات ، وتمتد في جدار الجسم ، الجزء القريب للفقرة يتكون بين القطع الميزودرمية .
في الإنسان والقردة العليا apes – ما عدا إنسان الغابة Orang utan يوجد أثنا عشر زوجا ً من الضلوع الصدرية ، والقردة العليا لديها ضلعان إضافيان قصيان . الإنسان كثيراً ما يكون لديه زوج إضافي عنقي أو قطني .


القص Sternum

القص في الثدييات يتكون من قطع عظمية تسمى عظيمات القص sternebrae . العظيمة الأخيرة تسمى العظمة القصبة السيفية xiphisternum ، وتحمل بروزا غضروفياً أو عظمياً يسمى البروز السيفي xiphoid process . في جميع الرهليات ، يتصل بالقص عدد مختلف من الضلوع عن طريق غضاريف ضلعية costal cartilages ، قد تسمى ضلوع قصية sternal ribs ، وتلك – بجانب القص والعمود الفقري- تزود الأحشاء الصدرية بإغلاق هيكلي .


الجمجمة skull


تنشأ الجمجمة في جنين الفقاريات على خط أو نموذج واحد ، مكونة من جزءين رئيسين : الجمجمة العصبية وهي تحيط بالدماغ وتحميها كما يحيط أعضاء الحس المزدوجة ، والجمجمة الحشوية التي تنشأ مزدوجة في جدر البلعوم ؛ ولذلك تسمى أقواساً بلعومية pharyngeal arches أو أقواساً حشوية visceral arches القوس الأول هو القوس الفكي mandibular arch الذي يكون الفكوك ( فيما عدا اللافكيات ) ، والثاني هو القوس اللامي hyoid arch الذي يدعم منطقة اللسان ويعلق الفكوك في الأسماك ، أو يتحور إلى أجزاء أخرى في رباعيات القدم .








































ب- الجهاز الهيكلي الطرفي Appendicular skeleton :


يضم هذا الجهاز – كما ذكر من قبل – عظام الأطراف limbs أو الزعانف fins وعظام الحزام الصدري pectoral girdle والحزام الحوضي pelvic girdle .


أطراف رباعيات القدم Tetrapod limbs (pentadacty limbs)


رغم أن تعبير رباعيات القدم يعني وجود أربعة أطراف ، إلا أن البعض منها قد فقد أحد الزوجين أو كليهما . وفي الأخرى تحور الطرف الأمامي إلى أجنحة أو مجاديف paddles


والقائمة التالية توضح تلك القطع والأجزاء التي تقابلها في الطرف الأمامي والطرف الخلفي .






اسم القطعة

اسم الهيكل






الذراع العليا upper arm: branchlum

العظم العضدي humerus


الطرف الأمامي
Fore limb



الذراع الأمامية fore arm
(antebrachium)


العظم الكعبري radius
وعظم الزند ulna






المعصم أو الرسغ (carpus) wrist

العظم الرسغي carpals




اليد

الكتف (metacarpus) palm
العظم المشطي matacapais




manus

الأصابع (digits ) fingers

العقل phalanges






الفخذ thigh (femur)

العظم الفخذي femur


الطرف الخلفي
hind limb



الساق shank (crus)

عظم الساق الأكبر tibls
والشظية flbula




مشط

الكاحل ankle (tarsus)

عظم الكاحل tarsals




القدم

مشط القدم instep (metatarsus)

عظم مشط القدم metatarsals




pes

الأصابع (digits)

العقل phalanges


التأقلم على القبض Adaptation for grasping


وتوجد خطوة أخرى في تطور اليد في الثدييات ، وهي تكون إبهام مقابل Opposable thumb ، يكون قادراً على لمس أطراف كل من الأصابع الأخرى، وقد تم ذلك بتكون مفصل سرجي saddle joint عند قاعدة الإبهام حيث يقابل الكف ، وبوضع الإبهام عند زوايا تزداد اتساعاً وتزداد حتى نحو السبابة index finger ، وبتطور عضلات الإبهام المقربة القوية adductor pollicis m. ورغم أن المقابلة الحقيقة توجد في قردة العالم القديم ؛ إلا أن اليد ليس لديها المدى الكافي للقدرة الوظيفية التي تطورت في الإنسان فلا قردة العالم القديم ولا القردة العليا شبيهة الإنسان Pes a anthropoid لديها إبهام مقابل بشكل مكتمل . بمثل تلك اليد كان الإنسان قادراً على أن يشكل باستمرار الآلات المعقدة ، بدءاً من الحجارة ومستمراً حتى الكمبيوتر الإلكتروني.

الأنسجـــة العضليـــــة
Muscular tissues


تنشأ الأنسجة العضلية من طبقة الميزودرم mesoderm أثناء نمو الجنين ، ووظيفتها الأساسية هي إحداث الحركة سواء للجسم ككل أو لأجزاء الجسم بالنسبة لبعضها البعض . والنسيج العضلي يختلف عن باقي الأنسجة الأخرى في الجسم في قدرته على الانقباض contraction والانبساط relaxation ، لذا فالأنسجة العضلية قابلة للإثارة excitable ، وهذا الاختلاف أو التميز يشمل أيضاً بعض الخصائص التركيبة والوظيفية لكل أنواع العضلات في الجسم . فالنسيج العضلي يتكون من خلايا طويلة لذا تسمى بالألياف العضلية muscle fibers ( الليفة fiber تناظر الخلية في الأنسجة الأخرى ) وتحتوي الألياف العضلية على خيوط سيتوبلازمية لها القدرة على الانقباض ، ولذا تتميز العضلات بالمرونة elasticity ويطلق على السيتوبلازم اسم السركوبلازم sarcoplasm وغلاف الخلية العضلية يسمى الصفيحة اللحمية sarcolemma والعضلات جميعها تتميز باحتوائها على شبكة من الشعيرات الدموية التي تقوم بإمدادها بالأكسجين والمواد الغذائية كما تتصل بها نهايات الألياف العصبية التي تنقل إليها الإشارات العصبية .
وطبقاً للوظيفة والتركيب والشكل وأيضاً الموقع في الجسم تقسم الأنسجة العضلية إلى ثلاثة أنواع هي :

- العضلات الملساء ( الحشوية أو غير المخططة أو اللا إرادية) .
Smooth muscles (visceral, unstriated or involuntary)

- العضلات الهيكلية (المخططة أو الإرادية) .
Skeletal muscles ( striated or voluntary)

- عضلة القلب ( اللاإرادية المخططة ) .
Cardiac muscle ( or striated involuntary)
1. العضلات الملساء Smooth muscles

معظم العضلات الملساء في الجسم تنشأ أثناء التطور الجنيني من الخلايا الميزنكيمية mesenchymal cells ، ولكونها تحت سيطرة الجهاز العصبي اللاإرادي autonomic nervous system والجهاز الهرموني hormonal system ؛ لذا فهي تسمى أيضاً العضلات اللاإرادية involuntary muscles وألياف العضلات الملساء مغزلية الشكل مدببة الطرفين ويتراوح طولها بين 2و0، 5و0 مليمتر وقطرها بين 4 و 7 ميكرون . وتحتوي بداخلها على لييفات عضلية myofibrils دقيقة جداً ، والنواة بيضاوية أو أسطوانية الشكل وتقع في منتصف الليفة العضلية ، والعضيات السيتوبلازمية قليلة وتكون قريبة من النواة ولا تظهر بها أي تخطيطات ومن هنا تسمى أيضاً العضلات غير المخططة 0


































وتوجد ألياف العضلات الملساء منفردة أو في مجموعات صغيرة . وهي منتشرة في الأحشاء حيث تكون الجزء المنقبض من جدار القناة الهضمية digestive tract وقنوات الغدد الملحقة بالقناة الهضمية . ويوجد أيضاً هذا النوع من العضلات في الأجهزة التنفسية respiratory والبولية urinary والتناسلية genital كذلك توجد هذه العضلات في جدار الشرايين arteries والأوردة veins والأوعية الليمفية الكبيرة large lymphatic vessels ، هذا بالإضافة إلى وجودها في الأدمة dermis في الجلد وفي القزحية iris والجسم الهدبي ciliary body في العين .


ووظيفة العضلات الملساء تكون مرتبطة بالجزء الحشوي الموجودة فيه هذه العضلات ، فمثلاً في القناة الهضمية تعمل على دفع الغذاء من البلعوم وعلى طول القناة الهضمية ، كما تعلم على طرد الفضلات من فتحة الشرج . وفي جدار الرحم فإن انقباض هذه العضلات يساعد على خروج الجنين عند الولادة ، وفي الأوعية الدموية تساعد على انسياب الدم blood flow .


2- العضلات الهيكلية Skeletal muscles


تنشأ العضلات الهيكلية من طبقة الميزودرم mesoderm أثناء نمو الجنين، وسميت هيكلية لأن معظمها يكون متصلاً بالهيكل العظمي . وهي أكثر الأنسجة العضلية انتشاراً في الجسم . وألياف العضلات الهيكلية طويلة وأسطوانية الشكل وتحتوي كل ليفة عضلية على عديد من الأنوية تكون قريبة من الغلاف الخارجي.


تركيب العضلة الهيكلية Organization of the skeletal muscle


ترتب الألياف العضلية في العضلة الهيكلية في حزم (fascicles ) bundles حيث تكون كل حزمة محتوية على عدد من الألياف العضلية يفصل بينها نسيج ضام رقيق يسمى غلاف الليفة العضلية endomysium أيضاً تحاط كل حزمة من الألياف العضلية بنسيج ضام ليفي يسمى غلاف الحزمة perimysium هذا بالإضافة إلى وجود غلاف سميك من النسيج الضام يحيط بالعضلة كلها يسمى غلاف العضلة eqimysium .


وعند دراسة الألياف العضلية في قطاع طولي للعضلة الهيكلية باستخدام المجهر الضوئي light microscope تظهر خطوط أو أشرطة عرضية ، وهي بالتبادل شريط معتم dark band ، وشريط مضيء light band ويسمى الشريط المعتم A band والشريط المضيء I band ويوجد في منتصف الشريط المعتم منطقة باهتة تسمى H zone ، وفي منتصف الشريط المضيء خط غامق يسمى Z line والمسافة بين خطين متتاليين من هذه الخطوط ( 2Z lines ) تكون وحدة انقباض العضلة ؛ ولذا تسمى القطعة العضلية Sarcomere .


ويوجد داخل السركوبلازم في الليفة العضلية وحدات صغيرة من الليفات العضلية myofibrils ، ولقد أظهر المجهر الإلكتروني أنها عبارة عن نوعين من الخيوط سيمت الخيوط العضلية myofilaments يختلفان في الحجم والتركيب الكيميائي . أحدهما سميك thick ويتكون من بروتين يسمى الميوسين myosin ، والآخر رفيع thin ويتكون من بروتين يسمى الأكتين actin وأن الشرائط المعتمة تتكون من خيوط الميوسين مع جزء من خيوط الأكتين، أما الشرائط المضيئة فلا تحتوي إلا على خيوط الأكتين.

ونظرية تفسير عملية انقباض العضلات الهيكلية تسمى نظرية انزلاق الخيوط sliding filament theory وهي تفترض أنه عند وصول الإشارة العصبية إلى الألياف العضلية يؤدي ذلك إلى انزلاق الخيوط البروتينية المكونة للييفات العضلية ( الميوسين والأكتين ) الواحد فوق الآخر مما يسبب انقباض العضلة ، وهذا يحتاج إلى استهلاك جزء من الطاقة ويعقب ذلك انبساط العضلة والذي يلزمه طاقة أيضاً.

والجدير بالذكر أنه يوجد في الجسم بعض العضلات المخططة ولا ترتبط بجزء من الهيكل مثل عضلة اللسان tongue فهي عضلة مخططة ، ولذا ولا يطلق عليها اسم عضلة هيكلية ولكن تسمى عضلة إرادية voloutary muscle أيضاً الجزء العلوي من جدار مرئ الإنسان يحتوي على عضلات مخططة وفي نفس الوقت فهذه العضلات غير مرتبطة بجزء من الهيكل وأيضاً فهي عضلات لا إرادية.


الشبكة الاندوبلازمية اللحمية Sarcoplasmic reticulum :



هي شبكة تتكون من أكمام ممزقة تحيط باللييفات العضلية و تتكون من أغشية ملس تحيط بتجويف يحتوي على أيونات الكالسيوم . ويوجد حول المنطقة A كم به ثقوب عند المنطقة H وأنابيب تتحد عند نهايتي الكم مكونة منطقة منتفخة قليلا . كما يوجد حول المنطقة I كم آخر يختلف قليلا في شكله العام و لكن له منطقتين نهائيتين منتفختين . و يفصل الاكمام عن بعضها أنيبوبات عرضية تقع عند الحد الفاصل بين المنطقتين I و A و تخرج الانيبوبات من غشاء الخلية و مكونة امتداداً له و تلتف حول اللييفة ثم تتفرع لتلتف حول اللييفات الأخرى . و يوجد ازدواجات كهربية تربط نهايات الاكمام بالانيبوبة المستعرضةT-tubule لتكون معابر للسيالات العصبية .


وعندما تحفز الليفة العضلية بواسطة النهايات العصبية المحركة التي تقع عليها فإن السيالات العصبية تنتشر على غشاء الليفة و منه إلى الأنيبوبة المستعرضة ثم عبر الازدواج الكهربي إلى غشاء الأكمام الذي يصبح منفذا لأيونات الكالسيوم الموجودة في تجاويفها . وتخرج أيونات الكالسيوم إلى سيتوبلازم الليفة حيث تتحد مع بعض بروتينات الخيوط الرفيعة و يتسبب عن ذلك إعادة ترتيب باقي بروتيناتها بحيث تصبح حبيبات الحركين مقابلة و قريبة من خطاطيف الخيوط السميكة التي تتحد معها و تتحرك في اتجاه المنطقة H و تجر الخيوط الرفيعة في هذا الاتجاه لتتداخل أكثر مع الخيوط السميكة و في هذه الاثناء تتفكك جزيئات ATP لتطلق الطاقة اللازمة لهذه العملية و ينتج جزيئات من ADP
وبتداخل الخيوط الرفيعة داخل المنطقة A تقصر القطعة العضلية و تقصر تبعا لذلك اللييفة و الليفة و بالتالي العضلة ككل .

وعندما ينتهي الحفز العصبي و يتوقف السيال تقوم أغشية الاندوبلازمية اللحمية بسحب أيونات الكالسيوم من السيتوبلازم عن طريق مضخات خاصة في الغشاء وبذلك تتحرر الخيوط الرفيعة و تعود اللييفة إلى طولها الأصلي و ترتخي العضلة ككل .
ومن هنا تأتي أهمية المايوجلوبين الذي يقوم بإمداد الميتوكندريا بالكميات اللازمة من الاكسجسن لانتاج الطاقة في هيئة جزيئات ATP


3- عضلة القلب Cardiac muscle


يوجد هذا النوع من الألياف العضلية في جدار القلب فقط وهي تشبه في تركيبها إلى حد كبير العضلات الهيكلية ولكنها لا إرادية وتشبه في ذلك العضلات الملساء ومن هذا يطلب عليها اسم العضلة المخططة اللا إرادية striated involuntary muscle








خصائص عضلة القلب Characteristics of cardiac muscle


1- الألياف العضلية أسطوانية ولكنها قصيرة مقارنة بألياف العضلة الهيكلية.

2- الألياف متفرعة وتتصل الفروع ببعضها البعض ، ولذا تبدو عضلة القلب كوحدة واحدة .


3- الاتصالات بين الألياف العضلية تساعد على توصيل الإشارات العصبية إلى كل ألياف العضلية ،
وهذا يؤدي إلى أن عضلة القلب إما أن تنقبض أليافها جميعا أو لا تنقبض أي من الألياف على الإطلاق
وهذه الخاصية تعرف باسم قانون الكل أو العدم all or non law .

4- الأنوية موجودة في وسط الألياف العضلية أي يمكن القول بأنها مركزية.

5- تظهر في القطاع الطولي لعضلة القلب أجزاء يطلب عليها اسم الأقراص البينية intercalated discs
وهي تبدو كخطوط قائمة dark lines وقد أوضحت الدراسات بالمجهر الإلكتروني أن هذه الأقراص عبارة عن
أغشية membranes توضح حدود الخلايا عند اتصال الألياف معها .

الف شكر ع المجهود يا روما