بحث عن الجهاز الهيكلي مفصل ومفهرس

الجهاز الهيكلي

محوَر حديث وبحث اليوم سيكون عن الجهاز الهيكلي. وبداية، نقول أنه توجد عظمة القضيب في معظم الثدييات المشيمية، ولكن ليس عند البشر. أما جمجمة الدب القطبي فهي أكثر انسيابية للسباحة في الماء من جمجمة الدب الأشهب؛ أما جمجمة وحيد القرن تكون عملاقة، وذلك لأنه من الحيوانات الضخمة التي يُمكنها قتال الحيوانات المفترسة.

فهناك بالطبع أسباب أخرى لكبر حجم رأس وحيد القرن. أما جمجمة الظبي الأمريكي تتفرع منها قرون تكون مغطاة بأغماد كيراتينية Feathers sheaths تتقشر مرة واحدة كل سنة.

جميع هذه العظام هي أجزاء من الهياكل العظمية لحيوانات مختلفة، وجميعها مثيرة للاهتمام.

تكيفت كل هذه العظام لمساعدة الحيوانات على البقاء، فالقرون الموجودة لدي الظبي الأمريكي تساعده في عروض التنافس على التزاوج وللدفاع عن النفس، أما الجمجمة الانسيابية للدب القطبي فتساعده على السباحة في الماء، وعظمة القضيب في حيوان الفظ تضمن استمرارية النوع.

الجهاز الهيكلي

يعتبر الكثير من الناس أن الهياكل العظمية هي الأجزاء الميتة من الجسم وذلك لأن العظام هي الأجزاء التي تبقى بعد الموت وتتحلل جميع أجزاء الجسم الأخرى. ولكن في الواقع عظام الجسم تُشكل جهازاً حيوياً يتكون من أعضاء مختلفة.

ولا نقصد بكلمة حيوي أي أنه ضروري لإعطاء الجسم شكله فحسب فبدونه يصبح الجسم مجرد كومة رخوة من اللحم. ولكن نقصد كذلك بكلمة حيوي أنه حي.

ويحمي الجهاز الهيكلي Skeletal System الأعضاء الحيوية المختلفة في الجسم، ويسمح للجسم بالحركة. كما أنه مسؤول عن تصنيع الدم، وبالإضافة إلى كل ذلك فهو يتكفل بصيانة وإصلاح ذاته تلقائياً.

وتذكرون أن الهيكل العظمي هو جزء حي من الجسم وعظمة القضيب في حيوان الفظ هي مجرد مثال على أنواع العظام المختلفة لدى الحيوانات.

هياكل هيدروستاتيكية

لا شك أنكم تعرفون ما هي العظام، ولكن هل تعرفون أنه لا يشترط أن يكون الحيوانات من الفقاريات أو حتى من الحبليات ليكون لديه هيكل، فعلى سبيل المثال؛ تمتلك قناديل البحر والديدان هياكل هيدروستاتيكية تتألف من تجاويف جسمية مملؤة بالسوائل، ومن خلال الضغط على العضلات حول هذه التجاويف فإنها تُغير أشكالها وتتحرك من مكان لآخر.

الهياكل الخارجية

أما بالنسبة للحشرات فلديها هياكل خارجية مصنوعة من مادة الكيتين؛ وهي عبارة عن كربوهيدرات نيتروجينة.

تمتلك معظم الرخويات هياكل خارجية كذلك على شكل أصداف تكون من كربونات الكالسيوم.

الهيكل الداخلي

عندما يتعلق الأمر بالأجهزة الهيكلية يُعد أنجح أنواع الهياكل هو الهيكل الداخلي، وعلى الرغم من أن فكرة تغطية الجسم من الخارج بصفائح مدرعة قد تبدو أكثر أماناً مثل فكرة الرجال الحديديين.

إلا أن وجود الهياكل العظمية داخل الجسم سمحت بكبر حجم الحيوانات، كما وفرت لها المزيد من الحريات في الحركة/ وهذه سمات مفيدة جداً، فمن الأسباب العديدة في عدم وجود نمل بحجم الخيول هي أنها؛ لن تكون قادر على التنفس ولكن الأهم من ذلك هو أنه كلما زاد حجم الجسم سيحتاج إلى هيكل خارجي اسمك بكثير.

وبالتالي؛ أثقل حتى يتمكن من دعم الجسم، وبالتالي؛ تسمح الهياكل الداخلية للحيوانات بأن تُصبح أكبر حجماً، وذلك سبب قدرة هذه الهياكل على تحمل كتلة جسمية أكبر.

بالإضافة إلى ذلك؛ فإن وجود الهياكل في الداخل يستغنى عن الحدث لعملية الانسلاخ.

عظام جسم الإنسان

إن عدد عظام جسم الإنسان البالغ هي 206 عظام ذات أشكال وأحجام مختلفة، وتشمل هذه العظام؛ ثلاثة عظيمات صغيرة في كل أذن بالإضافة إلى عظمة غريبة الشكل تُشبه حدوة الحصان في منطقة الحلق، و 27 عظمة في اليد و26 عظمة في كل القدم. كما يمتلك الإنسان ما لا يقل عن 32 سناً إلا إذا وقع بعضها  يسبب ما.

وعلى الرغم من أن الأسنان تصنف من ضمن الجهاز الهيكلي إلا لأنها لا تعتبر عظاماً، لأنها مصنوعة من مواد مختلفة وهي؛ العاج والمينا التي تعتبر من أقصى المواد في جسم الإنسان.

وقد يعتقد البعض أن الجمجمة هي عبارة عن عظمة واحدة كبيرة، ولكنها في الواقع تتألف من عدة عظام منفصلة تشمل ثمانية صفائح تغطي الدماغ و 14 عظمة أخرى في الوجه.

وهنا أيضًا: بحث عن الجهاز الإخراجي “البولي” – مُدَقَّق ومستفيض

عالم التشريح أندرياس فان فيسل

قد يعتقد البعض أن العلماء قد اكتشفوا كل ما يمكن اكتشافه عن الهيكل العظمي البشري منذ زمن طويل، وذلك لأن الأسنان والعظام هي الأجزاء الأكبر والأقصى في الجسم، وبعد موت الإنسان فهي تستغرق وقتاً طويلاً لتتحلل؛ مما يعني أنه من السهل العثور عليها ودراستها.

فمن المنطقي افتراض أن جميع هؤلاء الأطباء القدماء الذين أسسوا العلوم الطبية  قد أعدوا قائمة من جميع العظام الموجودة في الجسم فورا بعد اكتشافهم أن الجسم يتألف من عظام، أليس كذلك، فلو كانت الإجابة نعم لما تطرقنا لهذا الموضوع من الأساس.

إن مصدر جميع المعلومات المتوفرة لدينا عن الجهاز الهيكلي البشري هو عالم التشريح أندرياس فان فيسل الذي ولد في بلجيكا عام 1514

في تلك الفترة كان لمعظم العلماء اسم لاتيني، ولذلك يُعرف هذا العالم باسم “أندرياس فيزاليوس” كان أجداد فيزاليوس أطباء وملوك وأباطرة، وأثناء دراسته في باريس قضى وقته في المقابر واهتم بدراسة ما يعرف الآن بـ “علم العظام”.

وربما من أهم الأمور التي ساهم بها هو أنه بين للجميع أن كل المعلومات التي كانت متداولة عن علم العظام هي معلومات غير صحيحة، إذ أنه في تلك الفترة إذا أراد أحدهم أن يصبح طبيباً فإنه لما يضطر لدراسة الأجسام على أرض الواقع ورؤية مرضى بل ما كان عليه فعله هو قراءة الكتب التي كتبها الرومان القدماء التي كما تعتبر حينها غير قابلة للجدال.

فكان هناك إجماع في الثقة بكل ما توصل إليه الرومان ولكن أثناء إجرائه لبعض الأبحاث اكتشف أن النصوص الرومانية التي تتحدث عن الهيكل العظمي وتحديداً تعاليم الفيلسوف الدكتور جالين كانت خاطئة إلى حدٍ كبير.

تشريح الإنسان

كان القانون الروماني يحظر تشريح الأجسام البشرية مما يعني أن هؤلاء العلماء لم يدرسوا أحشاء الإنسان على الإطلاق، وبدلاً من ذلك قاموا بتشريح القرود والخنازير والحمير، واستخدموا تلك البيانات لبناء فرضياتهم حول جسم الإنسان وكانت النتيجة هي تدريس هذه الفرضيات للأطباء على مدى خمسة عشر قرناً.

ولكن فيزاليوس أحدث ثورة في علم العظام والعلوم الطبية بأكملها عندما استحدث ممارسة جديدة؛ وهي تشريح الإنسان، حيث قام بتعليم طلابه عن طريق بتر أجزاء مختلفة من الجثث أمامهم، ومن ثم إعداد القوائم بهذه الأجزاء مما أعطى الطلاب الفرصة لتفحص أعضاء الجسم من الداخل لأول مرة في التاريخ.

ولفت هذا الأسلوب الجديد في تدريس الطب انتباه الكثيرين، فقام قاضٍ محلي بالتبرع بأجسام المجرمين الذين تم إعدامهم لفيزاليوس مما سمح للعالم بدراسة أجسام العديد من اللصوص والقتلة.

وعندما بلغ الثامنة والعشرين من عمره كان قد أجرى القدر الكافي من الأبحاث التي سمحت له بنشر كتابه حول بنية جسم الإنسان؛ وهو كتاب يتألف من سبعة مجلدات تتحدث عن تشريح جسم الإنسان. بما في ذلك أول وصف شامل للهيكل العظمي البشري على الإطلاق. وكانت رسوماته التوضيحية المفصلة جميلة جداً، ويُعتقد أن هذه الرسومات رسمها رسام عصر النهضة تيتيان.

حيث أظهرت هذه الرسومات جثثاً مشرحة مرسومة في وضعية رمزية، والعديد من هذه المجلدات التي ألفها فيزاليوس والتي لا تزال موجودة حتى اليوم تم تغليفها بجلد الإنسان.

والهدف من كل ما ذكرناه قبل قليل هو ليُثبت لكم أنه على الرغم من كبر حجم وقساوة العظام إلا أنها أنها ليست بالوضوح التي يفترضه البعض.

وعلى الرغم من أن الكثير منكم يرى العظام على أنها جامدة وثابتة، إلا أن الجهاز الهيكلي لا يقل ديناميكية وحيوية عن أي جهاز آخر في جسم الإنسان حيث يتم بناء العظام من العدم بمساعدة المكونات الموجودة في الدم، وهي تنمو بناءً على الأوامر التي ترسلها الغدد الموجودة في الدماغ.

وربما الأمر الأروع بين كل هذه الأمور هو أنها تكسر وتُعيد بناء نفسها مراراً وتكراراً طوال فترة حياة الإنسان.

الخلايا الغضروفية

تبدأ معظم الأنسجة العظمية الجديدة على هيئة غضاريف مثل تلك الموجودة في الأنف والأذن، وهي مصنوعة من خلايا متخصصة تسمى الخلايا الغضروفية.

وفي العظام حديثة التشكل تبدأ هذه الخلايا بالانقسام بشكل سريع، وتفرز الكولاجين والبروتينات الأخرى لتشكيل قالب غضروفي أو إطار لتشكيل العظام عليه.

واقرأ أيضًا عن: الجهاز الدوري والجهاز التنفسي – بحث جامع

عملية التعظم / تكوين العظام

تدخل الأوعية الدموية داخل هذه الغضاريف وتجلب معها خلايا صغيرة تُسمى الخلايا البانية للعظم، وتُسمى العمليات التي تقوم بها هذه الخلايا بـ “التعظم”  أو تكوين العظام؛ حيث تبدأ هذه الخلايا بإفراز مادة هلامية هي عبارة عن مزيج من الكولاجين ونوع من السكريات المتعددة، وتعمل هذه المادة بمثابة مادة لاصقة عضوية ثم تبدأ هذه الخلايا بامتصاص العديد من المعادن والأملاح من الدم والشعيرات الدموية المحيطة بها.

وكما هو متوقع فهي تمتص الكالسيوم والفوسفات بالأخص وتبدأ بتجميع هذه المعادن داخل القالب، وبمساعدة الأنزيمات التي تفرزها الخلايا البانية للعظم تتحد هذه المواد الكيميائية لتشكيل فوسفات الكالسيوم الذي يتبلور ليكون النسيج العظمي، وتكون النتيجة النهائية هي أن ثلثي النسيج العظمي للإنسان يتكون من البروتينات مثل الكولاجين والثلث المتبقي هو فوسفات الكالسيوم.

ويعني ذلك أن الجزء الأكبر من تركيب العظام لا يتألف من المعادن وحتى الجزء الذي يتألف من المعادن فهو نسيج حي لأنه غني بالأوعية الدموية التي تسمح للخلايا البانية للعظم والخلايا الأخرى في أداء وظائفها. فعلى عكس الهيكل الخارجي للحشرات تُعد الأجزاء الأشد صلابة من العظام أجزاء حية.

ولا شك في أن العظام تتنوع في أحجامها وأشكالها فهناك الصفائح المسطحة الكبيرة التي تحمي الدماغ وعظيمة الركاب الصغيرة في الأذن إلا أن جميع هذه العظام تمتلك نفس البنية الأساسية وعند قطعها من الوسط سترون أنها تتألف من طبقتين؛

الطبقة الخارجية تسمى العظم القشري وهي طبقة صلبة وكثيفة تُشكل حوالي 80% من كتلة العظم.

الطبقة الوسطية؛ وتسمى العظم الإسفنجي / العظم التربيقي وتكون هذه الطبقة أخف وأكثر مسامية. وفي العظام الكبيرة فهي تحتوي على النخاع والأنسجة الدهنية.

عملية تكون الدم

أما بالنسبة للنخاع العظمي فهو مسؤول عن صنع خلايا الدم الحمراء الجديدة بالإضافة إلى جميع خلايا الدم المختلفة من خلال عملية تكون الدم وهي عملية في غاية التعقيد، إن الخلايا الجذعية المكونة للدم تتواجد داخل أحشاء العظام الأكبر في الجسم، ويمكن لهذه الخلايا الجذعية أن تنتج تريليون خلية دم في اليوم الواحد؛ أي 10 للأس 12 .

إن التركيب الخارجي للعظام الكبيرة في جسم الإنسان متشابه؛ انظروا إلى عظمة الفخذ؛ فهي أكبر عظمة في الجسم. يُسمى الجزء الأسطواني الرئيسي  “الجذل أو جسم العظم” وتسمى كل نهاية مستدير من العظم المشاشة.

وعندما تنمو العظام مع نمو الطفل تشكل الأنسجة الجديدة بـ “الصفيحة المشاشية Epiphyseal plate” وتتكرر عندها عملية التعظم مرة أخرى وبنفس الطريقة التي تشكل فيها النسيج العظمي الأصلي، فتبدأ الخلايا الغضروفية في تكوين غضاريف جديدة ثم تأتي الخلايا البانية للعظم وتنتج المزيد من الكولاجين وفوسفات الكالسيوم؛ مما يعني إنه أثناء نمو الإنسان فإن نهاية العظام تنمو وتتباعد عن بعضها البعض ويستمر ذلك حتى عمر 25 عاماً عندما تتصلب هذه الصفائح.

وتجدر الإشارة؛ إلى أن هذه العملية بأكملها تتم نتيجة لتحفيز هرمونات النمو والتي تفرزها الغدد المنتشرة في جميع أنحاء الجسم، ولكن بتحديد أوامر من الغدة النخامية التي يبلغ حجمها حجم حبة البازلاء، وهي موجودة في الجزء السفلي من الدماغ، وعند الإنسان البالغ يقل إنتاج هذه الغدة والغدد الأخرى لهرمون النمو مما يبطئ استطالة العظام.

ولكن على الرغم من عملية استطالة العظام تستمر لفترة محدودة من الوقت إلا إنه يجب أن يستمر الجسم في الحفاظ على سماكة وقوة العظام طوال الوقت، وذلك لأن الخلايا العظمية مثل جميع خلايا الجسم الأخرى تتعرض للتآكل والتلف، ويجب أن تكون قادرة على التكيف مع الظروف المتغيرة.

عملية تجدد العظام

على مدار كل عام من حياة الإنسان البالغ يتلف حوالي 10 % من الهيكل العظمي ثم يتم إعادة بنائه من جديد في عملية تُسمى “تجدد العظام”.

للخلايا البانية للعظم دور رئيسي في هذه العملية بالإضافة إلى نوع آخر من الخلايا التي تقوم بوظيفة معاكسة تماماً، ويطلق عليها “الخلايا الهادمة للعظم”.

قد يفترض البعض أن هناك صراع مستمر في الجسم بين الخلايا التي تشكل الأنسجة العظمية وتلك التي تدمرها، ولكنها تعمل جنباً إلى جنب من خلال عملية تجدد العظام؛ حيث تتواصل فيما بينها بشكل فعال، فالعلاقة بينها تعاونية على الرغم من تناقضها.

الارتشاف العظمي

تبدأ عملية تجدد العظام عندما يتم إرسال الخلايا الهادمة للعظم إلى مواقع الكسور المجهرية في النسيج العظمي استجابة لإشارات الهرمونية التي وصلت لها عبر الشعيرات الدموية، وعند وصولها إلى المكان المستهدف تفرز هذه الخلايا خليط من المواد الحمضية التي تتألف من أيونات الهيدروجين لإذابة فوسفات الكالسيوم وتحويله إلى أيونات الكالسيوم وفوسفات وماء وغيرها من المواد.

ثم تعيد هذه المواد إلى الشعيرات الدموية القريبة، وبعدها تفرز هذه الخلايا أنزيمات متخصصة في هضم الكولاجين، تُسمى هذه العملية  “الارتشاف العظمي” وعند الانتهاء من تنظيف النسيج العظمي القديم تُرسل الخلايا الهادمة للعظم هرمونات لتنبيه الخلايا البانية للعظم لتبدأ بعملية التعظم لتجديد النسيج العظمي.

إن عملية تجدد العظام هي بالفعل عملية مذهلة ويتم تنظيم هذه العملية من خلال الهرمونات التي تحافظ على مستويات الكالسيوم في الدم. والغدد المسؤولة عن تنبيه الخلايا الهادمة للعظم خلال عملية تجدد العظام هي الغدد جارات الدرقية الموجودة في منطقة الرقبة.

وعند انخفاض مستويات الكالسيوم في بلازما الدم عن المستوى الذي يحقق الاتزان الداخلي تنبه الغدد جارات الدرقية الخلايا الهادمة للعظم بسحب الكالسيوم من العظام وإطلاقه مرة أخرى في الدم، وعلى نحو مماثل عن ارتفاع مستويات الكالسيوم في الدم تقوم الغدة الدرقية المجاورة لـ جارات الدرقية بإرسال إشارة إلى الخلايا البانية للعظم بسحب الكالسيوم من الدم وتجميعه على الكولاجين العظمى من خلال عملية التعظم.

هل تذكرون مع سردناه في الموضوعات السابقة عن إعادة امتصاص الكليتين للأملاح والمعادن، تقوم كذلك الغدة الدرقية بتنظيم كمية الكالسيوم التي يجب إعادة امتصاصه في هذه العملية بالإضافة تنظيمها لمستويات فيتامين د، لأن فيتامين د يساعد الجسم في امتصاص الكالسيوم عبر الأمعاء الدقيقة، ولهذا السبب كثيرا ما تسمعون أن فيتامين د مفيد للعظام.

يمكن أن يتغير نشاط الخلايا البانية للعظم والخلايا الهادمة للعظم عند تغير الظروف التي يتعرض لها الجسم فكلما ازداد الإجهاد على العظام كلما زاد نشاط الخلايا الهادمة للعظم للتخلص من النسيج العظمي التالف حتى يتم إعادة بنائه.

ومن الأمثلة على حالة الإجهاد هذه هي كسور العظام، ولكن بالطبع يمكن أن يكون الإجهاد أقل خطورة وأكثر استدامة؛ حيث تُجهد التمارين الرياضية الهيكل العظمي مما يحفز عملية تجدد العظام، لذلك عند ممارسة التمارين الرياضية فإن الجسم لا يبني العضلات فحسب بل إنه يبني العظام كذلك.

اترك تعليقًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

error: