Functional morphology of the sphincter apparatus of the rectum

Galina N. Suvorova; Суворова Г. Н.; Sergei N. Chemidronov; Чемидронов Сергей Николаевич; Antonina S. Pronina; Пронина А. С.; Yuliya V. Grigoryeva; Григорьева Ю. В.; Galina A. Sevryugina; Севрюгина Г. А.

doi:10.35693/SIM701831

Functional morphology of the sphincter apparatus of the rectum

Authors: Suvorova G.N.¹, Chemidronov S.N.¹, Pronina A.S.¹, Grigoryeva Y.V.¹, Sevryugina G.A.¹
Affiliations:
1. Samara State Medical University
Pages: 98-104
Section: Human Anatomy
Published: 13.04.2026
URL: https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/701831
DOI: https://doi.org/10.35693/SIM701831
ID: 701831

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Pelvic floor dysfunction has recently become one of the most common problems. Typical clinical manifestations of pelvic dysfunction include urinary and fecal incontinence and pelvic organ prolapse. The musculo-fascial structure of the pelvic floor plays a major role in these risks. Recognized potential factors for the development of pelvic dysfunction include age, obesity, and childbirth.

An analysis of over 50 literature sources demonstrates the importance of the muscular, mucosal, submucosal, and vascular-nerve components of the rectum in sphincter function. This knowledge will enable clinicians to perform diagnostic and therapeutic procedures with minimal adverse effects on the patient, taking into account the morpho-functional characteristics of each sphincter compartment.

Keywords

external anal sphincter, internal anal sphincter, levator ani muscle, muscle fiber

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Изучение сфинктерных устройств организма человека важно не только с чисто теоретической точки зрения, но и имеет большое значение для практической медицины. Л.Л. Колесников, уделявший особое внимание в своих научных изысканиях различным сфинктерам, выделял «сфинктерологию» как отдельное актуальное и перспективное направление в медицине [1]. Особое место среди запирательных устройств имеет сфинктерный аппарат прямой кишки [2]. Это обусловлено высокой распространенностью нарушений континенции: до 11–15% у взрослых, чаще у женщин после родов, и у пожилых людей, что значимо влияет на качество жизни и трудоспособность [3–16].

Детальное знание анатомически сложной архитектуры сфинктерной системы прямой кишки необходимо для понимания фундаментальных механизмов как аноректальной, так и урогенитальной дисфункций. Особенно важно это знание для хирургов: выбор хирургической тактики, определение возможности выполнения сфинктеросберегающих операций требуют понимания анатомического и гистологического устройства сфинктерного аппарата прямой кишки [13–18].

Для написания данного обзора был проведен поиск литературы в базах данных PubMed, Scopus и РИНЦ. Глубина поиска составила 50 лет (1975–2025 гг.). Такой широкий временной диапазон обусловлен целью работы: представить целостную картину морфологии сфинктерного аппарата, базирующуюся как на фундаментальных классических исследованиях, заложивших основы понимания анатомии и гистологии этой области (работы Л.Л. Колесникова, Е.П. Мельмана, A. Shafik), так и на современных данных, полученных с применением новейших методов визуализации (МРТ, 3D-реконструкция, электронная микроскопия) и отражающих взгляд на проблему с позиций доказательной медицины.

Включение монографий обусловлено необходимостью описания системной анатомии и устоявшихся концепций, которые в полном объеме редко представлены в отдельных статьях. Предпочтение отдавалось источникам с высоким индексом цитирования и работам, опубликованным в рецензируемых журналах. Такой подход позволил нам проследить эволюцию взглядов на строение сфинктерного комплекса и обобщить данные разных методологических уровней – от макроскопической анатомии до ультраструктуры тканей.

СФИНКТЕРНЫЙ АППАРАТ ПРЯМОЙ КИШКИ

Рельефные и клапанные устройства

Согласно определению морфологов, сфинктер – это утолщение окружности пищеварительного тракта. Но сфинктерный аппарат не ограничивается мышечными сфинктерами как исполнительными механизмами, а включает рельефные устройства и систему кровеносных сосудов, способных регулировать просвет органа [13–19].

К рельефным клапанным устройствам, обеспечивающим относительную анатомическую и функциональную автономию прямой кишки, относятся изгибы ее стенки, которые формируются во фронтальной и сагиттальной плоскостях [1, 13–18]. В сагиттальной плоскости различают два изгиба: сакральный и промежностный. Первый изгиб находится на передней поверхности крестца и копчика, приблизительно на 2 см впереди верхушки копчика, его вогнутая сторона обращена к лобковому симфизу. Второй изгиб появляется при прохождении прямой кишки через диафрагму таза, где кишка образует короткую дугу, вогнутой стороной обращенную кзади и кверху. Во фронтальной плоскости различают три изгиба. Верхний находится в области перехода сигмовидного отдела в ампулу, средний – в середине ампулы, обращен вправо, нижний – расположен слева, располагается непосредственно над тазовым дном.

Следующая система, участвующая в клапанной функции, – продольные и поперечные складки слизистой оболочки прямой кишки, которые образуются благодаря наличию в подслизистой основе пучков эластических волокон и гладких миоцитов [18–21]. Из складок, имеющих поперечное направление, наиболее выражены три – верхняя, средняя и нижняя, находящиеся в ампулярной части кишки. Верхняя и нижняя складки располагаются на левой, а средняя – на правой полуокружностях кишки. Наиболее развита средняя складка, которая содержит больше, чем другие складки, гладких миоцитов [13]. Складки спиралевидно переходят друг в друга, создавая определенную поддержку для каловых масс. Во время процесса дефекации эти рельефные структуры придают движению содержимого вращательный характер, что препятствует слишком быстрому движению кала к заднему проходу, способствует всасыванию воды и оформлению каловых масс [17–20].

Определенный вклад в выполнение клапанной функции прямой кишки вносят и продольные складки слизистой оболочки прямой кишки, расположенные ближе к заднепроходному каналу, которые называют заднепроходными столбами. Их количество колеблется от 4 до 12, в дистальной части анальные столбы соединяются складкой слизистой оболочки, которая называется анальной заслонкой. В результате формируются продольно расположенные заднепроходные (анальные, морганьевы) крипты – пазухи, ограниченные снизу полулунными заднепроходными заслонками, которые Е.П. Мельман и И.Г. Дацун называют клапанами [23]. Эти заслонки формируют гребень, его свободный край обозначается как зубчатая аноректальная линия, которая является границей между столбовой и промежуточной зонами анального канала. Кроме постоянных (анатомических) складок, имеющих поперечное направление, можно обнаружить множество временных (физиологических) складок, имеющих продольное направление [24].

Мышечный компонент. Внутренний анальный сфинктер

Непосредственно мышечные запиратели образованы двумя сфинктерами – внутренним и наружным. Внутренний сфинктер, образованный гладкой мышечной тканью, по сути представляет собой утолщение внутреннего циркулярного слоя мышечной оболочки прямой кишки. Этот сфинктер непосредственно отвечает за невозможность случайного прохождения газов и жидких фекалий [25–27]. Считается, что в покоящемся состоянии именно он обеспечивает 60–80% давления. Пучки миоцитов внутреннего сфинктера располагаются как циркулярно, так и по пологой спирали. Мышечная ткань этого сфинктера достаточно мономорфна, доминирующей субпопуляцией являются компактно расположенные темные миоциты. Среди них встречаются одиночно расположенные малые миоциты, а также клетки Кахаля. В дистальной части внутреннего сфинктера между компартментами миоцитов встречаются прослойки продольно расположенных пучков миоцитов наружного слоя мышечной оболочки, что, вероятно, не только способствует его фиксации, но и поднимает сфинктер во время дефекации [25, 26].

Исследование мышечных компартментов внутреннего сфинктера обнаруживает, что образующие его светлые и темные миоциты располагаются без определенной концентрации, интегрируясь в единую систему [27]. Миоциты одноядерные, чаще всего ядра имеют палочковидную или овальную форму, в зависимости от функционального состояния клетки конфигурация ядра может изменяться, в этом случае ядерная оболочка образует инвагинации. Цистерны эндоплазматической сети и свободные рибосомы в основном локализуются в околоядерных участках, в то время как митохондрии в основном располагаются между миофиламентами и под плазмолеммой (рисунок 1). Основной объем миоцитов занимает сократительный аппарат, организованный в виде плотно упакованных актиновых и миозиновых миофиламентов. Плотные тельца многочисленны, располагаются как между миофиламентами, так и на внутренней поверхности плазмолеммы.

Рисунок 1. Ультраструктура фрагмента гладкого миоцита внутреннего сфинктера прямой кишки: 1 – ядро; 2 – ядрышко; 3 – митохондрии; 4 – десмосома. ТЭМ. Увеличение х6000 (фото А.С. Прониной, 2025).

Figure 1. Ultrastructure of a fragment of a smooth muscle cell of the internal sphincter of the rectum: 1 – nucleus; 2 – nucleolus; 3 – mitochondria; 4 – desmosome. TEM. ×6000 magnification (photo by A.S. Pronina, 2025).

Светлые миоциты составляют около 17% от популяции мышечных клеток, отличаются более рыхлым расположением сократительных филаментов, часто содержат свободную от миофиламентов подплазмолеммную зону, что, по мнению В.А. Говырина и Т.Е. Корнеевой (1994), является признаком расслабления мышечных клеток [28].

В миоцитах хорошо развита система везикул, представленная кавеолами, расположенными под плазмолеммой. В целом миоциты формируют единую функциональную систему, которая обеспечивается различными типами взаимодействий. На боковых поверхностях и концевых участках часто встречаются интердигитации. Наиболее частыми являются простые неспециализированные контакты, их протяженность в среднем составляет 2-3 мкм. Между простыми контактами, особенно в зонах интердигитаций, встречаются специализированные контакты – десмосомы и нексусы [29]. В зонах контакта в виде десмосом под плазмолеммой часто концентрируются везикулы и элементы гладкой эндоплазматической сети, которая, как известно, является местом депонирования несвязанного кальция [30, 31].

Мышечные компартменты внутреннего сфинктера отделены друг от друга прослойками интерстиция, который представлен коллагеновыми и эластическими волокнами, расположенными в аморфном матриксе. Коллагеновые фибриллы и волокна располагаются вдоль продольной оси миоцитов, интимно вплетаясь в их сарколемму. Кроме того, по мнению A.S. Ilyasov, F.S. Turaev (2021), соседние компартменты миоцитов обмениваются эластическими волокнами. Далее эти волокна проходят через сфинктер и выходят на поверхность, обращенную к просвету кишечника, где фиксируются на мышечном основании анальных столбов, формируя эластический каркас гребенчатой зоны [30]. Эти эластические волокна частично перекидываются через нижний край внутреннего анального сфинктера в латеральном направлении снизу вверх и заканчиваются в межсфинктерной зоне.

Кроме этого, внутренний сфинктер в отдельных местах подкрепляется пучками продольно расположенных миоцитов, которые изгибаются и в виде дуг пересекают циркулярно расположенные пучки мышечных клеток. Внутренний сфинктер находится в состоянии постоянного тонического сокращения, он тонко реагирует на возрастание внутрибрюшного давления, контролируется как симпатическими, так и парасимпатическими волокнами [20–23]. Расслабление внутреннего сфинктера не зависит от поступающей в анальный отдел перистальтической волны, а вызывается растяжением ампулярной части прямой кишки, предшествуя дефекации.

Мышечный компонент. Наружный анальный сфинктер и мышца, поднимающая задний проход

Вокруг внутреннего сфинктера расположен наружный сфинктер прямой кишки, которому одни авторы отводят ведущую роль в герметизации прямой кишки [30, 31], другие считают, что он обеспечивает 20–25% давления в покоящемся анальном канале [32]. Этот сфинктер заканчивается ниже внутреннего, его волокна охватывают нижний край внутреннего сфинктера таким образом, что последний как бы «включен» в наружный [33]. Мышечные элементы наружного сфинктера вплетаются в дерму кожи, в сухожильный центр промежности, а у мужчин они соединены с гладкой мускулатурой перепончатой части уретры. Также есть работы, показывающие, что мышечные петли этого сфинктера переходят одна в другую, прикрепляются к лобковой мышце прямой кишки, а также к лобковой кости и копчику.

Фиксация наружного и внутреннего сфинктеров обеспечивается мышцей, поднимающей задний проход, большинство волокон которой прочно вплетены в нижнюю часть прямой кишки [34–43]. Более того, пучки m. levator ani переплетаются с пучками наружного слоя мышечной оболочки, которую некоторые авторы называют объединенной продольной мышцей. Эта объединенная мышца проникает в слой между наружным и внутренним сфинктером [39, 44]. В дистальном направлении объединенная продольная мышца формирует центральное сухожилие, которое делит наружный сфинктер на три части: глубокую, поверхностную и наружную подкожную.

Наиболее поверхностно располагается подкожная порция, которая фиксирована в дерме кожи. Глубже располагается поверхностный слой наружного сфинктера, который фиксируется на сухожильном центре промежности. Глубокий слой в виде кольца охватывает внутренний сфинктер.

Мышечные волокна всех порций наружного сфинктера имеют строение, типичное для поперечнополосатой скелетной мышечной ткани (рисунок 2). Они представляют собой клеточно-симпластические структуры, снаружи покрытые базальной мембраной [21, 29].

Рисунок 2. Фрагмент мышечного волокна поперечнополосатой мышечной ткани наружного сфинктера прямой кишки. Контрольная группа. ТЭМ. Увеличение х5000 (фото Г.Н. Суворовой).

Figure 2. Fragment of a muscle fiber of striated muscle tissue of the external sphincter of the rectum. Control group. TEM. ×5000 magnification (photo by G.N. Suvorova).

Центральная часть волокон содержит плотно расположенные миофибриллы, между которыми находятся одиночно расположенные митохондрии и цистерны саркоплазматической сети. Миосателлитоциты достаточно редки, располагаются между плазмолеммой симпласта и базальной мембраной мышечного волокна. Эндомизий содержит в основном коллагеновые волокна, в небольшом количестве – эластические.

Самая сильная фиксация сфинктерного аппарата, по мнению большинства авторов, обеспечивается мышцей, поднимающей задний проход [26–29, 36–38]. Эта мышца образована поперечнополосатой скелетной мышечной тканью, мышечные волокна которой состоят из миосимпласта и миосателлитоцитов. Следует отметить, что в ультраструктурной организации мышечной ткани нет зависимости от пола человека. Миосимпласты покрыты плазмолеммой и базальной мембраной (рисунок 3).

Рисунок 3. Фрагмент мышечного волокна мышцы, поднимающей задний проход: А – ядро миосимпласта, Б – миофибриллы, В – скопление митохондрий вокруг ядра и под сарколеммой. Увеличение х10 000 (фото С.Н. Чемидронова).

Figure 3. Fragment of a muscle fiber of the levator ani muscle: A – myosymplast nucleus, B – myofibrils, C – accumulation of mitochondria around the nucleus and under the sarcolemma. ×10000 magnification (photo by S.N. Chemidronov).

Ядра миосимпластов имеют различную электронную плотность, чаще всего в них преобладает мелкодисперсный хроматин, гетерохроматин располагается под кариолеммой, вокруг ядер, а также в виде скоплений под сарколеммой располагаются митохондрии (рисунок 4). Миосателлитоциты располагаются крайне редко, в соответствии с единой характеристикой скелетной мышечной ткани, отделены от миосимпласта плазмолеммой, снаружи покрыты базальной мембраной.

Рисунок 4. Фрагмент мышечного волокна мышцы, поднимающей задний проход.: А – митохондрии, расположенные между миофибриллами, Б – липидная капля. Увеличение х10 000 (фото С.Н. Чемидронова).

Figure 4. Fragment of a muscle fiber of the levator ani muscle: A – mitochondria located between myofibrils, B – lipid droplet. ×10000 magnification (photo by S.N. Chemidronov).

Миофибриллы, занимающие основной объем миосимпласта, располагаются по его продольной оси, одиночно расположенные митохондрии располагаются на уровне светлых дисков. Эндомизий содержит коллагеновые фибриллы, вплетающиеся в базальную мембрану. Мышечные волокна подчас располагаются настолько плотно, что коллагеновые фибриллы вплетаются в сарколемму соседних волокон.

Следует отметить, что в мышечных тканях сфинктеров и мышцы, поднимающей задний проход, волокнистые структуры эндо- и перимизия, перестраиваясь в различных направлениях, не просто окружают пучки миоцитов и мышечных волокон, но объединяют сфинктеры в единое анатомическое образование, тем самым, возможно, обеспечивая синхронность работы внутреннего и наружного сфинктеров.

Сосудистый компонент как вспомогательный запирательный механизм

Кроме перечисленных рельефных и мышечных устройств, сфинктерный аппарат имеет в качестве вспомогательных элементов подслизистые вены. Последние, расположенные над сфинктерами, образуют венозные сплетения большой емкости, которые, по мнению ряда авторов, например, В.Ф. Байтингера и соавт. (1993), являются своеобразными «подушками» при открывании и закрывании сфинктера [39–46].

Прямокишечное венозное сплетение включает внутреннюю часть –подслизистое венозное сплетение и наружную часть – вены наружной оболочки. В подслизистой основе вены неодинакового калибра соединяются между собой многочисленными разнонаправленными анастомозами. В отдельных местах они расширяются, формируя ампулы и лакуны. Кроме того, на уровне анальных заслонок могут появляться артериоловенулярные анастомозы. Согласованное наполнение и дренаж сосудистого сплетения анального канала обеспечивается «сфинктерным» механизмом, присущим сосудам [47–52].

В целом в этой области формируются кавернозные структуры, богатые механо- и барорецепторами, которые не просто регулируют дренаж и депонирование крови, но и обеспечивают гидравлическую герметизацию прямой кишки: после опорожнения прямой кишки кавернозные вены заполняются кровью, подслизистая основа утолщается, и происходит эластическое смыкание анального отверстия.

ВЫВОДЫ

Таким образом, конструктивная основа сфинктерного устройства анального отдела прямой кишки характеризуется как макроскопической, так и микроструктурной оригинальностью, и сложностью его архитектуры. Эти особенности необходимо учитывать при проведении хирургического, рентгенологического или эндоскопического обследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ	ADDITIONAL INFORMATION
*Источник финансирования.* Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.	*Study funding.* The study was the authors’ initiative without external funding.
*Конфликт интересов.* Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.	*Conflict of interest.* The authors declare that there are no obvious or potential conflicts of interest associated with the content of this article.
*Участие авторов.* Суворова Г.Н.: разработка концепции, дизайн исследования. Чемидронов С.Н.: редактирование рукописи. Пронина А.С., Григорьева Ю.В., Севрюгина Г.А.. подбор научной литературы, ее анализ, написание текста рукописи. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.	*Contribution of individual authors.* Suvorova G.N.: concept development, study design. Chemidronov S.N.: editing of the manuscript. Pronina A.S., Grigoryeva Yu.V., Sevryugina G.A.: selection of scientific literature, its analysis, writing of the manuscript. The authors gave their final approval of the manuscript for submission, and agreed to be accountable for all aspects of the work, implying proper study and resolution of issues related to the accuracy or integrity of any part of the work.
*Оригинальность.* При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).	*Statement of originality.* No previously published material (text, images, or data) was used in this work.
*Доступ к данным.* Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима.	*Data availability statement.* The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work.
*Генеративный искусственный интеллект.* При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.	*Generative AI.* No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.
*Рассмотрение и рецензирование.* Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали 2 внешних рецензента.	*Provenance and peer review.* This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved 2 external reviewers.