Під словом «суглоб» розуміють не тільки пасивне зчленування кісток між собою, а й складну систему, що об’єднує в собі кістки, судини, нерви, зв’язки, м’язи, сухожилки, слизові сумки, апоневрози і навіть відповідну частину шкірного покриву. Функції суглобів пов’язані з моторними ділянками кори головного мозку, спинним мозком. Тому реактивні зміни в організмі тварини супроводжуються відповідними змінами і в тканинах суглобів.
За будовою суглоби бувають прості та складні, а за функцією – одно- і багатовісні. Основними анатомічними елементами їх є капсула, епіфізарні та метафізарні кінці кісток, внутрішньосуглобові хрящі, синовіальна рідина, нервово-судинна система і періартикулярні тканини (рис. 39). Всі вони з’єднані між собою фіброзним шаром капсули суглоба, боковими, а інколи і внутрішньосуглобовими зв'язками. Капсула являє собою одну або декілька камер, заповнених синовіальною рідиною. Вони можуть з’єднуватися з розташованими поряд синовіальними бурсами чи сухожилковими піхвами.
Капсула суглоба – це продовження періосту. Вона починається біля суглобових кінців кісток і має різну товщину: у малорухливих суглобах – товста, рухливих – тонка. У капсулі розрізняють два основних шари: поверхневий (фіброзний) і внутрішній – синовіальний (синовіальна оболонка). Фіброзний шар побудований із щільної сполучної тканини, а в окремих ділянках він укріплений боковими зв’язками, фасціями, сухожилками, апоневрозами. Між ними розташований шар пухкої клітковини, звідки судини направляються до ворсинок синовіальної оболонки.
Синовіальна оболонка, суглобовий хрящ та синовіальна рідина складають “синовіальне середовище суглоба”. Вони підтримують оптимальні біофізичні умови для руху сполучених кісток та їх амортизації, здійснюють обмінні процеси між суглобовою порожниною і судинами та сумісно забезпечують існування суглоба як органа.
Синовіальна оболонка являє собою внутрішній шар, який складається з клітин і основної речовини містить кровоносні, лімфатичні судини, нервові волокна та їх закінчення. Вона має численні ворсини різноманітної форми і розміру, що збільшує площу її поверхні в сотні разів. Встановлено, що у тварин, які користуються активним моціоном, формування ворсин відбувається більш інтенсивно.
У синовіальній оболонці розрізняють покривний шар, який вистилає синовіальну порожнину, та колагеново-еластичний, що містить пучки колагенових волокон і петлі еластичних мереж. Різкої межі між шарами немає. Основними клітинами покривного шару є синовіоцити, фібробласти, а також адвентиціальні, плазматичні, гладкі клітини, лімфоцити і моноцити.
Синовіоцити – це спеціально диференційовані клітини фібробластичного ряду, поставлені у специфічні умови. Відомі їх два види: одні продукують ферменти і здатні до фагоцитарної діяльності (А-клітини, чи макрофагальні синовіоцити); інші – гіалуронову кислоту, цей обов'язковий компонент синовіальної оболонки та синовіальної рідини (В-клітини, чи фібробластичні синовіоцити). Розташовуються вони між синовіальною оболонкою і синовіальною рідиною та є учасниками обміну між ними.
Обмінні процеси між суглобовою порожниною і судинним руслом організму тісно пов’язані зі складом і властивостями синовіальної рідини. Синовіальна оболонка не має на своїй поверхні епітеліальної чи ендо-теліальної мембрани. У проміжках між синовіоцитами знаходиться сполучна тканина – ретикулярні волокна, що утворюють каркас внутрішнього шару, який заповнюється протеогліканами і глікопротеїдами.
У багатьох місцях, особливо в ділянці виворотів, синовіальна оболонка утворює жирові вирости і синовіальні ворсини різної довжини (1–1,5 см), розташовані у місцях з'єднання синовіальної оболонки з періостом на межі суглобового хряща. Вони інтенсивно забезпечуються кров'ю і відіграють важливу роль у продукуванні синовії.
Судини капсули входять у загальну кровоносну систему всіх тканин суглоба. Вони проникають із фіброзного шару і розташовуються по всій її товщині. Капіляри покривного шару знаходяться безпосередньо в міжклітинній основі, внаслідок чого синовіальна порожнина відмежована від кровоносного русла синовіоцитами, матриксом покривного шару і ендотелієм капілярів, що відіграє важливу роль в обміні між кров'ю і синовією. Разом з кровоносними капілярами проходять і лімфатичні, сумарна площа яких вдвоє більша, ніж кровоносних.
Капсула іннервується тими ж нервами, що й інші елементи суглоба: аферентні нерви представлені інкапсульованими і вільними закінченнями, а симпатичні відіграють важливу роль у регуляції живлення тканин суглоба. Особливості васкуляризації та іннервації, а також значний вміст у капсулі макрофагів та імунокомпетентних клітин сприяють втягненню суглоба в алергічні реакції (Борисевич В.Б.).
Синовіальна рідина – клейка, тягуча, прозора або солом'яно-жовтого кольору заповнює суглобову порожнину, іноді з дрібними білими пластівцями. У літературі недостатньо висвітлені механізми її утворення. Існує багато гіпотез і поглядів, але найбільш сприйнятливою є синтетична комплексна теорія, запропонована В.Н. Павловою (1980), яка вважає, що синовіальна рідина утворюється з трьох основних джерел:
– транссудат крові, який приносить у синовію електроліти, цукор та ін.;
– продукти розпаду і зміни клітин основної речовини синовіальної оболонки та суглобового хряща, які постійно проникають у порожнину в процесі нормальної життєдіяльності суглоба і збагачують синовію кислими протеогліканами;
– ферменти і продукти життєдіяльності клітин синовіальної оболонки, хряща, самої синовіальної рідини, які сприяють розчиненню й розщепленню матеріалу, що проникає в порожнину.
Стосовно кількості синовії, то залежно від віку тварини, умов утримання й експлуатації, а також від форми і топографії самого суглоба, вона коливається від 0,2 до 30 мл. Склад синовії у тварин не постійний, і співвідношення її складових частин знаходиться в тісній залежності від функціонального стану суглобів та віку тварини.
Синовія, як і кров, містить клітини та екстрацелюлярну рідку субстанцію, яка за своїми біохімічними і фізичними показниками схожа із плазмою крові, особливо вмісту води та електролітів. Вона містить 94–98% води та 2–6% твердих речовин, з яких солі становлять 0,7–0,88% (Павлова В.Н., 1980; Березкин, А.Г.,1987).
Однак суглобова синовія значно відрізняється від плазми крові меншим умістом білків і присутністю специфічного компонента протеоглікану – гіалуронової кислоти. Вважається, що її протеїни за електрофоретичними та імунологічними показниками ідентичні протеїнам плазми. Але сумарна концентрація білка і співвідношення його фракцій у синовіальній рідині значно відрізняються від плазми крові –вміст загального білка у синовії втричі нижчий, ніж у плазмі, а співвідношення альбуміну і глобуліну становить 3:1, тоді як у плазмі крові – 1:1.
Різниця у білковому складі синовії і плазми пояснюється бар’єрними функціями синовіальної оболонки та властивостями самої синовії: вона забезпечує легке проникнення протеїнів з низькою молекулярною масою і не пропускає білкові молекули з молекулярною масою більше 160 тис.
На відміну від плазми синовія містить протеоглікан - гіалуронову кислоту. Вона зв’язує і утримує воду, сполучається з катіонами багатьох молекул, має високу в’язкість, тенденцію формувати тримірні молекулярні комплекси з консистенцією гелю і високою еластичністю, що сприяє зменшенню тертя в суглобі. Здоровий суглоб містить від 1,5 до 6 мг/мл гіалуронової кислоти, яка справляє протективний вплив на клітини хрящової тканини – хондроцити.
До складу синовіальної рідини входять також ліпіди (пальмітинова, міристинова, олеїнова та стеаринова кислоти, холестерин), ферменти, а також хрящовий протеїнополісахарид, що утворюється внаслідок деградування і руйнування суглобового хряща.
Ферментний склад синовії дуже схожий з плазмою крові. Вона містить до 30 різних ферментів, які відіграють важливу роль в обмінних процесах та підтримці гомеостазу внутрішньосуглобового середовища. Вони можуть проникати в синовію з плазми крові або вироблятися в цитоплазмі синовіальних клітин покривного шару. Основні з них – лужна та кисла фосфатаза, ферменти гліколізу (альдолаза, лактатдегідрогеназа), ферменти антиоксидантного захисту (Калиновский Г.Н., 1991). Нейтралізацію токсичних вільних радикалів здійснює металофермент церулоплазмін, концентрація якого у синовії тварин коливається в межах 0,3 – 1,5 ммоль/л. Дані зарубіжних вчених підтверджують, що синовіальна рідина містить також внутрішньоклітинний фермент з антиоксидантними властивостями – супероксиддисмутазу.
У функціонуванні суглоба важливу роль відіграють глікопротеїди, як специфічні маркери сполучної тканини (сіалові кислоти, глікозамінглікани; (Чорнозуб М.П., 1999).
Протеолітичний ферментний потенціал синовіальної рідини, до якого належать їх активатори та інгібітори, мало вивчений. В ній інгібітори протеолітичних ферментів розглядаються як компоненти універсальної системи, що оберігає організм від надлишків протеолізу в крові і тканинах (Рубленко С.В., 1997). Їй притаманні також фібринолітичні властивості. Основними компонентами фібринолітичної системи є плазміноген і його активна форма – плазмін, активатори та інгібітори. Останні дані свідчать, що синовіальна рідина також має імунобіологічні та антибактеріальні властивості.
Крім екстрацелюлярної рідкої субстанції синовіальна рідина містить клітини крові, синовіоцити і гістіоцити.
Синовіоцити не відрізняються від клітин покривного шару синовіальної оболонки. Вони значні за розміром, неправильно овальної форми з великим овальним і округлим ядром та чітко вираженими грудками хроматину. Цитоплазма більшості клітин ортохроматична, здатна до синтезу гіалуронової кислоти.
У синовії нормальних суглобів є синовіальні покривні клітини, що знаходяться у стані дистрофії і розпаду.
Гістіоцити (тканинні макрофаги) зустрічаються в синовії рідше, ніж синовіальні покривні клітини. Мають округле компактне ядро, дрібнозернисту цитоплазму. У них виявляються глікопротеїни і піронінофільна субстанція. Клітини крові представлені лімфоцитами, меншою мірою – моноцитами і нейтрофілами.
Синовія містить і так звані некласифіковані клітини, які важко віднести до певної групи, оскільки їх морфологічні ознаки не типові.
Головні функції синовіальної рідини:
а) локомоторна – забезпечення разом з хрящем за рахунок пружнов'язких і еластичних властивостей гіалуронової кислоти вільного переміщення суглобових поверхонь кісток;
б) метаболічна – разом з тканинами суглоба бере участь у процесах обміну між синовіальною оболонкою та судинною системою, у переміщенні і ферментативному розпаді клітин та великомолекулярних сполук з обов'язковим їх видаленням із порожнини через лімфатичне і венозне русло;
в) трофічна – особливо стосовно поверхневих безсудинних шарів хряща;
г) бар'єрна – участь ферментів синовії, її живих клітин та імунокомпетентних агентів в інтернуванні, розчиненні, знешкодженні чужорідних клітин, які проникли у суглоб із крові або при його ушкодженні.
Суглобовий хрящ – третій компонент синовіального середовища, що обмежує суглобову щілину, приймає на себе головне механічне навантаження під час руху і є джерелом деяких компонентів синовіальної рідини. Товщина його в різних суглобах коливається в межах від 0,5 до 1,2 мм, залежно від тиску на нього. Така закономірність зберігається у тварин різного віку. У дорослих організмів він не містить кровоносних судин і має два джерела живлення – синовіальна рідина (омиває оголений хрящ суглобових поверхонь) і кров, принесена кровоносними капілярами гаверсових каналів, що проникають до хряща з боку субхондральної кістки. Більшість дослідників вважають, що вирішальну роль у живленні хряща виконують речовини, які надходять із синовіальної рідини. Тісний контакт хряща і синовіальної рідини та можливість проникнення її компонентів у матрикс забезпечують їх участь у локомоторній функції суглоба. У нормально функціонуючому суглобі хрящові поверхні не стикаються одна з одною, процеси тертя відбуваються в межах мастильної речовини, кількість і концентрація якої змінюються залежно від навантаження.
Хрящ амортизує механічні поштовхи між кістками, забезпечує гладеньке з’єднання суглобових кінців і полегшує рух суглобових поверхонь. Він надто чутливий до зміни кислотно-лужного балансу синовії, оскільки це приводить до порушення його живлення. Під впливом токсичних речовин, мікроорганізмів, які проникли в суглоб, швидко настають дистрофічні дегенеративні зміни у хрящі, що спричинює його руйнування. Травмований або зруйнований патологічним процесом хрящ майже не відновлюється.
Вважається, що неушкоджений суглоб не проникний для мікроорганізмів. Усмоктування різних речовин з порожнини суглоба проходить швидше, ніж проникнення їх у суглоб. Але розвиток запалення, руйнування синовіальної оболонки прискорює всмоктування речовин із порожнини суглоба. Всмоктувальна здатність капсули суглоба значно посилюється під впливом масажу, активних рухів у суглобі, підвищеного внутрішньосуглобового тиску.