Cấu tạo và chức năng của gân đối với cơ thể con người

Các loại gân được phân loại và đặt tên dựa trên vị trí mà chúng kết nối, ví dụ như gân tay hay gân chân. Gân tồn tại ở nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, thay đổi tùy thuộc vào vai trò cụ thể mà cơ đó đảm nhận. Hãy cùng Nhà thuốc Long Châu tìm hiểu xem gân là gì? Cấu tạo cũng như chức năng của gân thông qua bài viết dưới đây.

Gân là gì?

Gân là một phần cấu trúc màu trắng sáng, nằm giữa xương và cơ, chủ yếu bao gồm các sợi đàn hồi để cung cấp sức mạnh cần thiết để truyền đạt các lực cơ học đáng kể. Mỗi cơ thể có hai gân - một gần và một xa. Điểm nơi gân kết nối với cơ được gọi là điểm nối cơ, trong khi đó điểm nối với xương được gọi là điểm nối xương.

Chức năng chính của gân là chuyển truyền lực từ cơ đến xương và kích thích sự chuyển động của các khớp xương. Phần gần của gân được biết đến là gốc, trong khi phần xa được gọi là phần chèn.

Gân có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, phụ thuộc vào vai trò của từng cơ. Phân loại và đặt tên cho gân dựa vào vị trí mà chúng kết nối, ví dụ như gân tay hay gân chân. Các cơ bắp lớn tạo ra nhiều lực, thường có gân bám ngắn và rộng hơn so với những cơ tham gia vào các chuyển động tinh vi. Các gân tương ứng với những cơ này thường có hình dạng dài và mỏng.

Cấu tạo của gân

Thành phần tế bào của gân

Các tế bào tạo thành gân được gọi là nguyên bào sợi và tế bào hình sợi, chiếm khoảng 90 - 95% tổng số tế bào trong gân. Phần còn lại, khoảng 5 - 10% bao gồm các tế bào sụn, tế bào hoạt dịch và tế bào mạch máu.

Nguyên bào sợi là tế bào gân chưa trưởng thành, ban đầu có kích thước và hình dạng đa dạng nhưng khi lão hóa, chúng trở nên dài và có hình trụ. Các tế bào hình trụ đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc duy trì chất nền ngoại bào. Chúng phản ứng với tải trọng cơ học của gân, tạo ra sự thích nghi và được sắp xếp thành các hàng dọc, tạo sự tiếp xúc rộng rãi với các tế bào lân cận thông qua các điểm nối.

Các mối nối là cấu trúc phức tạp, bao gồm hai bán kênh được gọi là connexons (gồm sáu đơn vị protein liên kết). Chúng có một lỗ ở vùng trung tâm và khi connexons ở trạng thái mở, chúng tạo ra các kênh cho phép chất chuyển hóa và ion di chuyển tự do giữa các điểm nối khoảng trống. Các connexons quan trọng trong giao tiếp tế bào và tái tạo gân được đánh số là 26, 32 và 43.

Connexin 43 đặt ở điểm giao nhau giữa các tế bào theo hàng dọc của sợi collagen. Các kết nối 26 và 32 có kiểu lan tỏa hơn. Connexin 43 đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế tổng hợp collagen trong các tế bào hình trụ, đáp ứng với tải cơ học. Connexin 32 có thể có vai trò kích thích nhưng chúng chủ yếu hỗ trợ giao tiếp giữa các tế bào trong gân, đóng góp vào quá trình tái tạo và thích nghi.

Cấu trúc ma trận ngoại bào

Gân chủ yếu được hình thành từ các sợi collagen, chủ yếu là loại 1. Mặc dù cũng có sự hiện diện của các loại sợi khác cùng với proteoglycan. Các sợi collagen loại 1 đảm nhận vai trò quan trọng trong việc cung cấp độ bền cho gân, trong khi proteoglycan đóng vai trò quan trọng trong tính chất đàn hồi của chúng. Cấu trúc của gân được xác định bởi sự hướng dẫn của các sợi collagen, bao gồm các dạng như chạy song song, bắt chéo đơn giản, bắt chéo hai sợi với một sợi thẳng, hình thành bện của ba sợi và kiểu đan chéo lên của hai sợi chạy song song. Hướng dẫn và sắp xếp của các sợi collagen khác nhau giữa các loại gân và vị trí trong cơ thể, tùy thuộc vào yêu cầu chức năng cụ thể của từng loại gân. Ví dụ, các gân cần chống lại lực kéo xoay sẽ có sự hướng dẫn đặc biệt của sợi collagen để đáp ứng các yêu cầu này.

Cấu trúc của các phân tử collagen bao gồm chuỗi polypeptide, trong đó 3 chuỗi này kết hợp với nhau để tạo thành một phân tử tropocollagen xoắn chặt. Năm trong số những phân tử này kết hợp với nhau để tạo thành một microfibril, sau đó các sợi microfibril này tụ lại với nhau để tạo thành các sợi nhỏ hơn. Các sợi này sau đó được nhóm lại thành bó sợi và cuối cùng tạo thành cấu trúc chính của sợi gân.

Sợi gân có đường kính nhỏ khi còn non nhưng khi trưởng thành chúng phát triển về kích thước, đạt đến cực đại ở độ tuổi từ 20 - 29. Ngược lại, khi gân già đi đường kính trở nên nhỏ hơn, điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng giữ sức mạnh của cơ. Đồng thời, đường kính gân cũng có thể giảm đi nếu bị tổn thương.

Mạch máu nuôi gân

Mạch máu chuyển hóa của gân đóng vai trò quan trọng trong quá trình hồi phục vết thương. Việc đảm bảo cung cấp máu cho các khu vực cụ thể được thực hiện thông qua các mạch máu đa dạng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vị trí ròng rọc xương thường làm giảm nguồn cung mạch máu đáng kể cho gân. Đặc biệt, các đoạn mạch máu ở những điểm kết nối giữa hai gân có thể bị chen lấn, đặc biệt là khi gân trải qua quá trình thoái hóa hoặc bị đứt như trong trường hợp đứt gân ngón tay, gân chân,...

Thần kinh

Dây thần kinh của gân xuất phát từ da, màng gân và dây thần kinh cơ. Tại điểm nối giữa gân và cơ, các sợi thần kinh bắt đầu chéo trước khi xâm nhập vào gân. Tiếp theo, đa số sợi thần kinh kết thúc và kết thúc ở bề mặt phía trên của gân. Các đầu của dây thần kinh có thể được phân loại thành hai loại: Dây thần kinh có bao myelin và không có bao myelin. Các sợi thần kinh được bao bọc bởi myelin thường là các cơ quan thụ cảm cơ học chuyên biệt như cơ quan Golgi của gân, chịu trách nhiệm cho việc cảm nhận sức căng và áp lực trong gân. Chúng thường nằm gần cơ. Trong khi đó, các sợi thần kinh không có myelin đảm nhận vai trò trong việc cảm nhận và truyền tải cảm giác đau.

Các cấu trúc xung quanh gân

Các cấu trúc xung quanh gân có thể được phân loại thành nhiều loại với mục đích chính là giảm ma sát và tạo điều kiện cho sự trượt nhẹ nhàng của gân. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quá trình chuyển động lực diễn ra một cách hiệu quả nhất.

Gân có vai trò gì?

Vậy gân đóng vai trò như thế nào trong cơ thể chúng ta? Có cần thiết phải có phần gân hay không? Hãy cùng chúng tôi đi tìm câu trả lời nhé!

Trong thời gian dài, gân đã được coi là cấu trúc chủ yếu kết nối cơ với xương và cả giữa các cơ, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực. Kết nối này cho phép gân điều chỉnh các lực thụ động trong quá trình chuyển động của khớp, tạo ra sự ổn định.

Tuy nhiên, trong hai thập kỷ gần đây, nghiên cứu đã tập trung vào các đặc tính đàn hồi của một số loại gân và khả năng hoạt động của chúng như lò xo. Không phải tất cả các gân đều phải thực hiện vai trò chức năng như nhau, với một số chi chủ yếu đóng vai trò trong việc định vị, như gân định vị trong khi viết (ví dụ ngón tay), trong khi những gân khác hoạt động như lò xo để tối ưu hóa vận động (ví dụ gân tích trữ năng lượng). Gân có khả năng lưu trữ và phục hồi năng lượng một cách hiệu quả cao. Chẳng hạn, trong sải chân của con người, gân Achilles kéo dài khi khớp mắt cá chân co lại. Trong phần cuối cùng của sải chân, khi bàn chân uốn cong, năng lượng đàn hồi dự trữ được giải phóng. Đồng thời, vì gân có khả năng co giãn, cơ có thể hoạt động với độ dài ít hơn hoặc thậm chí không thay đổi, giúp cơ tạo ra nhiều lực hơn.

Các đặc tính cơ học của gân phụ thuộc vào đường kính và hướng sắp xếp của các sợi collagen được tổ chức một cách song song và kết nối chặt chẽ. Trong cấu trúc của gân, sợi collagen có sự linh hoạt, do thiếu gốc hydroxyproline và proline tại vị trí cụ thể trong trình tự axit amin, cho phép thực hiện các chức năng như uốn cong hoặc vòng lại. Các nếp gấp trong sợi collagen tạo ra tính mềm dẻo và độ cứng nén thấp cho gân. Do gân là một cấu trúc nhiều sợi được tạo thành từ nhiều sợi và sợi tơ độc lập một phần, nó không hoạt động như một thanh duy nhất, điều này cũng đóng góp vào tính linh hoạt của nó.

Các thành phần proteoglycan của gân cũng đóng một vai trò quan trọng trong các đặc tính cơ học. Trong khi sợi collagen giúp gân chống lại lực kéo, proteoglycan giúp chống lại ứng suất nén. Những phân tử này có khả năng hấp thụ nước cao, tăng khả năng trương nở của chúng. Điều này có thể liên quan đến khả năng của sợi gân dài ra và giảm đường kính khi bị căng. Tuy nhiên, proteoglycan cũng có thể đóng vai trò trong đặc tính kéo của gân.

Cấu trúc của gân thực sự là một vật liệu tổng hợp sợi, được hình thành như một hệ thống đa cấp. Tại mỗi cấp độ của hệ thống phân cấp này, các đơn vị collagen kết nối với nhau thông qua các liên kết chéo collagen hoặc proteoglycan, tạo ra một cấu trúc có khả năng chống chịu lực kéo cao. Đặc biệt, độ giãn dài và độ căng của các sợi collagen được chứng minh là thấp hơn nhiều so với độ giãn dài và độ căng của toàn bộ gân dưới cùng một áp lực, cho thấy rằng chất nền giàu proteoglycan cũng phải trải qua biến dạng.

Các gân tích trữ năng lượng đã được chứng minh sử dụng lượng trượt đáng kể giữa các sợi cơ để tạo ra đặc tính căng dãn cao mà chúng cần. Ngược lại, các gân định vị phụ thuộc nhiều hơn vào sự trượt giữa các sợi collagen và sợi xơ. Các nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng các gân tích trữ năng lượng có thể chứa các tua cuốn xoắn, một cấu trúc có lợi để cung cấp hành vi giống như lò xo cần thiết trong các gân này.

Như vậy, bài viết trên đã chia sẻ chi tiết về cấu trúc và chức năng của gân. Nếu có thêm bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để nhận được sự hỗ trợ chi tiết hơn. Chúc các bạn luôn giữ gìn sức khỏe!