Для чего нужны кости человеку
Кости: основы
Кости – это больше, чем просто опора, удерживающая части тела вместе. Это живая ткань, которая постоянно изменяется. Кости бывают разной формы и разного размера.
Кости выполняют разнообразные функции. Они поддерживают структуру организма, защищают внутренние органы от механических повреждений, обеспечивают движение, депонируют кальций и прочие минералы. Кроме этого, кости создают собой окружение для костного мозга, в котором образуются клетки крови.
В теле новорожденного ребенка находится 270 мягких костей. По мере роста некоторые из них срастаются, к совершеннолетию их общее количество составляет 206.
Самая большая кость человеческого организма – бедренная, самая маленькая – стремечко во внутреннем ухе, его длина составляет всего 3 мм.
Кости состоят из коллагена – белка, формирующего упругую основу кости. Прочность ей придают соединения кальция, они заполняют пространство между волокнами коллагена. Более 99% кальция организма человека содержится именно в костях.
Кости имеют ячеистую структуру, поэтому при их достаточной прочности они очень легкие.
Кости состоят из двух типов тканей: компактного и губчатого веществ.
Компактное вещество – прочный плотный наружный слой, составляет около 80% массы кости.
Губчатое вещество – внутренний слой, представляющий собой сеть гибких трабекул, которые придают кости упругость.
Костная ткань состоит из следующих компонентов:
· остеобласты и остеоциты – ответственные за рост костной ткани;
· остеокласты – отвечают за разрушение кости;
· остеоид – смесь из коллагена и других белков;
· неорганические минеральные соли;
· нервы и кровеносные сосуды;
· оболочки, включая эндост и периост (надкостницу).
Клетки костной ткани
Кости не являются постоянной и неизменяющейся материей, в них все время протекают процессы формирования и разрушения костной ткани. В этих процессах участвуют три вида клеток.
Остеобласты. Эти клетки отвечают за построение новой ткани и восстановление уже имеющейся. Остеобласты синтезируют ряд белков, которые вместе составляют остеоид. Остеоид впоследствии минерализуется и превращается в костную ткань. Кроме того, остеобласты синтезируют биологические активные вещества (простагландины).
Остеоциты. Эти клетки представляют собой остеобласты в неактивной форме. Они остаются в «костной ловушке», которую сами же создали, и перестают функционировать. Но при этом они постоянно поддерживают связь с остеокластами и другими остеобластами.
Остеокласты. Это крупные многоядерные клетки, задача которых – разрушить кость. Они вырабатывают ферменты и кислоты, которые растворяют минеральные вещества в кости. Минералы поглощаются остеокластами. Этот процесс называется резорбцией кости. Остеокласты помогают разрушить неправильно растущую костную ткань, «проложить» путь для нервных волокон и кровеносных сосудов.
Костный мозг располагается внутри губчатого вещества кости. Его задача – создание форменных элементов крови. Каждую секунду в нем образуется 2 миллиона эритроцитов
Кость, по сути, представляет собой живые клетки, встроенные в минерально-органический матрикс. Этот матрикс – есть межклеточное вещество. Его компоненты:
· органические: основную массу его составляет коллаген 1 типа;
· неорганические: гидроксиапатит, соли кальция и фтора и другие.
Коллаген придает кости упругость, а именно устойчивость к растяжению, гидроксиапатит – прочность, а именно устойчивость к сжатию.
Кости выполняют ряд жизненно важных функций.
Механическая. Кости создают опору, удерживающую тело. К ним крепятся мышцы, связки и сухожилия. Если бы мышцы не были фиксированы к костям, движения были бы невозможны. Кости защищают внутренние органы от механического повреждения: череп защищает головной мозг, ребра – легкие и так далее.
Кроветворная. В губчатой ткани находится красный костный мозг, в котором синтезируются клетки крови. Часть старых и дефектных эритроцитов разрушается в костном мозге.
· депо минералов (карбонаты, фосфаты и прочие), факторов роста (инсулиноподобный фактор роста), липидов;
· поддержание кислотно-щелочного баланса крови за счет поглощения или высвобождения щелочных солей;
· детоксикация – кости могут поглощать из крови тяжелые металлы и другие токсические соединения;
· эндокринная – клетки костной ткани синтезируют биологически активные вещества, влияющие на углеводный и жировой обмен;
· поддержание нормального уровня кальция в крови за счет процессов резорбции и формирования костной ткани.
В человеческом теле выделяют пять видов костей.
Длинные кости – главным образом состоят из компактного вещества, образуют верхние и нижние конечности.
Короткие кости – содержат небольшое количество компактного вещества, это кости кисти и стопы.
Плоские кости – содержат компактное и губчатое вещество, это кости черепа, грудина.
Сесамовидные кости – к ним не прикрепляются сухожилия, например, надколенник. Они защищают суставные поверхности от стирания и износа.
Смешанные кости – не относятся ни к одному из перечисленных видов, это позвонки и тазовые кости.
Кости скелета подразделяют на две группы:
· осевые – кости черепа, позвоночника, грудной клетки;
· периферические – кости конечностей, плечевого и тазового поясов.
В костях постоянно происходит двухкомпонентный процесс перестройки: резорбция кости остеокластами и формирование новой кости остеобластами.
Ежегодно у взрослого человека заменяется около 10% костной ткани.
Реконструкция позволяет организму исправить повреждения, формировать скелет во время роста, регулировать уровень кальция в крови.
Если нагрузка приходится длительно на определенный участок кости, например, во время занятий спортом, он становится толще.
Процесс реконструкции кости регулируется несколькими гормонами: кальцитонином, паратиреоидным гормоном, эстрогеном у женщин и тестостероном у мужчин.
Что такое остеопороз?
Остеопороз – это заболевание костной ткани, при котором происходит снижение минеральной плотности костной ткани. Это повышает риск переломов даже при небольшом механическом воздействии. Чаще всего остеопороз развивается у женщин в постменопаузальном периоде, но он также возможен у женщин до менопаузы и у мужчин.
Остеопороз возникает в случаях, когда резорбция кости происходит слишком быстро, когда образование кости затормаживается или при сочетании обеих причин. Он может быть вызван недостатком кальция, дефицитом витамина D, чрезмерным потреблением алкоголя и курением. Вопросы возникновения и лечения остеопороза в настоящее время активно изучаются по всему миру.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Medical News Today: Bone: The basics.
Читать статьи по темам:
Читать также:
Анкета выявляет тех, кому грозит перелом
Несложный скрининг поможет на треть снизить вероятность перелома шейки бедра у пожилых женщин.
Остеопороз
Чаще всего при остеопорозе встречаются компрессионные переломы позвонков, костей предплечья и бедренной кости.
Новый метод регенерации костей
Исследование, проведенное in vitro, открывает новые перспективы для восстановления твердых тканей – костей, зубов и хрящей.
Кость вместо металла
Австрийские исследователи разработали методику изготовления хирургических винтов из плотной и твердой средней части бедренной кости человека.
Генотерапия переломов
Новый метод, проверенный пока только на мини-свиньях, должен будет помочь в тяжелых случаях несращения переломов, когда часть кости отсутствует или же сильно повреждена.
Электронное СМИ зарегистрировано 12.03.2009
Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-35618
Зачем нам кости
Мы собрали в одном месте и максимально сжали несколько медицинских энциклопедий, чтобы можно было за пару минут выяснить все, что спортсмену необходимо знать о своем скелете: строение, развитие, состав костей и их самые распространенные травмы.
Что умеет наш скелет
Совокупность костей тела называется скелетом. Скелет состоит максимум из 208 костей (бывает и меньше). Он, наравне с мышцами, является частью опорно-двигательной системы человека. Этим его функции не ограничиваются.
Из чего состоят кости
60-70% всех костей организма и около 96% веса зубов приходится на распространенный в природе минерал гидроксилапатит (он же – фосфат кальция). Минерал имеет неорганическое происхождение, но в природе его тоже можно добыть – из кораллов Porites. Он абсолютно инертен к человеческим тканям и постоянно используется стоматологами для восстановления наших зубов. Таким образом, гидроксилапатит – своеобразный костерост нашего волшебного мира.
Остальные 30-40% — это органическое вещество (преимущественно, белок коллаген). Кость под микроскопом выглядит как пластинки клеток минерального вещества, соединенные между собой белковыми волокнами.
Интересно то, что при рождении скелет преимущественно состоит из коллагена – он мягкий и податливый, быстро растет. Чем старше мы становимся, тем больше на смену коллагену приходит гидроксилапатит. Мы становимся крепче, но легче получаем травмы. В старости скелет на 7/8 состоит из минералов.
Из чего растут кости
Четверть, а то и треть жизни наш скелет растет и развивается. Мы становимся больше и сильней вместе с нашими костями.
Развитие костей происходит двумя путями:
В первом случае коллаген (основной материал соединительных тканей нашего тела) сгущается, формируют костные клетки. Между ними откладываются известковые е соли, которые становятся гидроксилапатитом.
Во втором случае кости встают на место хряща, который имел точно такую же форму, как и сама кость. Хрящевая ткань разрушается и при помощи особого слоя клеток (надкостницы) на ее месте формируются минералы.
Что такое «костный мозг»?
Костный мозг – это рыхлый клеточный материал, который находится в некоторых полых костях нашего тела. Он делится на красный и желтый. Первый занимается производством стволовых клеток и крови, второй – производством жира.
Распространенные травмы костей
Большинство травм кости (переломы, суставные повреждения) происходят из-за неравномерной нагрузки на участок тела. Самые травмоопасные участки скелета – ключица, коленные суставы и кисти.
Два способа избежать травм
Застраховать от всех травм мы вас не можем, но взамен предлагаем два способа уменьшить риск разрыва и растяжения связок, перелома и других травм.
Костям, как и мышцам, свойственно укрепление и рост под влиянием равномерных физических нагрузок и атрофирование, уменьшение объема костной ткани — при их отсутствии. Чем больше мы лежим на диване, тем больше шанс сломать себе ногу, добираясь до холодильника.
Толщина костей зависит от плотности минералов в костной ткани, вырабатывающейся надкостницей – соединительной пленкой, которая сначала окружает хрящ, а потом кость. Эффективность работы надкостницы зависит от накопления в самой пленке кальция и фосфора. Чем быстрее происходит обмен веществ, тем быстрее они накапливаются и превращаются в кости. Чем больше мы занимаемся, тем быстрее происходит обмен веществ под влиянием возросшей температуры тела.
Не нужно разрабатывать специальный комплекс упражнений для укрепления костей и суставов. Достаточно равномерно распределять нагрузки по всему телу. И не прогуливать тренировки.
Рацион для укрепления костей: какие продукты добавить?
В нашем организме 206 костей, но насколько они прочные и крепкие? Когда мы говорим о хорошем самочувствии, здоровье скелета – это последнее, о чем мы вспоминаем.
Кости скелета накапливают прочность и силу до 25 лет, а после 30-ти они постепенно начинают терять свою прочность, если постоянно не поддерживать физическую активность и баланс необходимых минералов – кальция, магния, фосфора.
Почему важно помнить о здоровье костей?
Здоровье костей не менее важно, чем здоровье любых других органов тела, особенно для женщин, так как плотность костей уменьшается после менопаузы. У женщин остеопороз встречается почти в 50% случаев. Потеря плотности кости может привести к остеопорозу, который, в свою очередь, грозит переломами при малейших нагрузках, тем самым уменьшая подвижность. Остеопорозом страдают и мужчины, но гораздо реже (всего около 4% населения) и в более позднем возрасте – около 70 лет.
Чем опасно это заболевание? Кости при нем становятся пористыми и хрупкими, поэтому, компрессия (сжатие) или резкие воздействия (при падениях, неловких движениях) могут вести к переломам. Чаще всего страдают позвонки, шейка бедра и плечевая кость.
Как и при всех других болезнях, профилактика – это основа борьбы с остеопорозом. Важно обращать внимание на здоровье ваших костей сейчас, независимо от того, сколько вам лет. Прочность костей достигается за счет регулярных упражнений (особенно силовых тренировок в комбинации с аэробными нагрузками) и включения в свой рацион продуктов для крепких костей.
Что влияет на наши кости?
Начнем с того, что костная масса на 80% определяется генетикой, а на остальное влияют такие факторы окружающей среды, как диета и физические упражнения. Поэтому 20% проблем со скелетом зависит от того, что происходит в детском и подростковом возрасте. В течение всей фазы роста скелета, крайне важно получить достаточное количество кальция и витамина D для наращивания костной массы. Кальций наиболее активно откладывается в костях именно в этот период. В дальнейшем кости только реминерализуются, то есть обновляются, но уже не растут.
Одного только кальция для крепости скелета недостаточно. Нужен еще и витамин D. Поступая с пищей или образуясь в коже после пребывания на солнце, он подвергается серии преобразований в организме, но, в конечном счете, активная форма витамина D связывается с рецептором витамина D в кишечнике, и это необходимо для всасывания кальция из кишечника в кровь.
Что важно знать об усвоении минералов?
Итак, для здоровья костей нужны не только источники кальция в рационе, но и витамин D, чтобы кальций мог усвоиться. Между тем, важно избегать приема железосодержащих добавок или даже употребления продуктов, богатых железом вместе с кальций-содержащими продуктами, поскольку железо и кальций препятствуют усвоению друг друга.
Помимо кальция, в построении костной ткани участвуют фосфор и магний. Они придают костям прочность и эластичность, формируют их пористую структуру. Чтобы кости были одновременно прочными и эластичными, важен баланс этих веществ в питании, а если одной только пищи недостаточно – нужно принимать добавки с кальцием, магнием и фосфатами.
Какие продукты могут пополнить запасы кальция, а также дают порцию необходимых витамина D, магния и фосфора?
Традиционное коровье (козье, кобылье, верблюжье молоко) все чаще заменяют растительными альтернативами (миндаль, три ореха, соя, овес, банан, кунжут и т. д.) важно помнить, кальций содержится и хорошо усваивается только из настоящих молочных продуктов.
Причем, чтобы кальций полноценно усвоился, эти продукты не должны быть с 0%-ной жирностью. Без жира не будет витамина D, а значит, кальций не будет полноценно усваиваться организмом. Поэтому, если вам нужно укрепить кости скелета и пополнить запасы кальция – помимо цельного молока, которое переносят не все люди, обратите внимание на греческий йогурт, сыр, творог и кефир.
Белок: но лучше – животный!
Специалисты рекомендуют для пациентов с остеопорозом животный белок, поскольку есть научные доказательства [1] того, что диеты с высоким содержанием белка важны для здоровья костей. Эксперты рекомендуют получать дозу белка из сардин и анчоусов, так как они богаты кальцием и витамином D. Менее полезным, но все еще хорошим источником белка будет стейк, поскольку высокое содержание железа может препятствовать усвоению кальция.
Продукты питания, использующиеся в средиземноморской диете
Исследования показали [2], что женщины, которые придерживались этого плана питания, имели более высокую плотность костной ткани. Средиземноморская диета включает: овощи и фрукты, рыбу, морепродукты, оливковое масло, сыр и йогурт, цельное зерно.
Овощи семейства крестоцветных
Существуют некоторые доказательства, что плотность костей у веганов не такая хорошая, как у тех, кто придерживается «более сбалансированной диеты», но необходимы дополнительные исследования. Есть растительная пища, которая также может укрепить кости. Овощи семейства крестоцветных, такие как брокколи, капуста и цветная капуста, богаты кальцием. То, что их потребление снижает количество переломов у женщин в постменопаузе [3], является еще одной причиной, чтобы принять на вооружение новые рецепты с этой группой овощей.
Овощи, богатые витамином К
Грибы, выращенные под влиянием ультрафиолета
Какие продукты богаты витамином D?
Яйца, лосось, молоко, йогурт, сардины и сельдь – это продукты, которые полезны для скелета. И конечно, пока лето, нужно чаще бывать на солнышке. Тем не менее, метаболизм витамина D является сложным процессом, и даже адекватное потребление, регулярные прогулки под солнцем могут привести к дефициту витамина D. В этом случае, на помощь придут добавки витамина D и кальция.
Сколько в граммах?
Взрослые должны получать 1000 мг кальция и 200 международных единиц (МЕ) витамина D в день. Если вам за 50 лет, принимайте 1200 мг кальция и 400–600 МЕ витамина D в день. Хотя кальций и витамин D можно принимать в виде добавок, лучше всего получать их за счет естественной диеты.
Влияние алкоголя
Любителям алкоголя стоит задумать о здоровье скелета. Известно, что алкогольные напитки вредны для здоровья костей. Алкоголь вымывает кальций из костей в мочу. Это справедливо для тех, кто пьет более 2 стаканов пива в день или более 50 г крепкого алкоголя.
[1] Mangano KM, Sahni S, Kerstetter JE. Dietary protein is beneficial to bone health under conditions of adequate calcium intake: an update on clinical research. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2014;17(1):69‐74. doi:10.1097/MCO.0000000000000013
[2] Maltais ML, Desroches J, Dionne IJ. Changes in muscle mass and strength after menopause. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2009;9(4):186‐197.
[3] Blekkenhorst LC, Hodgson JM, Lewis JR, et al. Vegetable and Fruit Intake and Fracture-Related Hospitalisations: A Prospective Study of Older Women. Nutrients. 2017;9(5):511. Published 2017 May 18. doi:10.3390/nu9050511
Зачем нужен скелет человеку? Поговорим о строении тела
Изучением тела человека занимались с самых древних времен. Однако до сих пор, несмотря на то что медицина продвинулась, все еще остаются вопросы: сколько костей на самом деле и к какой системе органов относится скелет – костной или все же к эндокринной?
Что такое скелет
Под скелетом понимают совокупность костей, служащих опорой тканям и органам. Вес всех костей организма составляет 15-18% от общей массы тела. У взрослого человека порядка 208 костей, и все они объединены в единую систему посредством суставов и связок, за единственным исключением – подъязычная кость, она прикрепляется к слою мышц.
Точно подсчитать «общее» число костей невозможно. Как правило, их 203-208, в зависимости от индивидуальных особенностей. Еще один распространенный миф: у новорожденного больше костей, чем у взрослого человека. В скелете есть кости, которые с возрастом срастаются между собой, и, как предполагают, некоторые из 2-х становятся одной, но такое понимание ошибочно.
Зачем нужен скелет?
Понимание функций скелета сложилось давно, но с проведением исследований открылись новые обстоятельства, повлиявшие на трактовку функций скелета. Сегодня принято выделять следующие функции скелета:
Прежде всего, скелет – это опора для органов. Благодаря мышцам, связкам, крепящимся к костям, органы и системы удерживаются в своем положении.
Кости – это рычаги, участвующие в двигательных актах.
Все в организме продумано на самом высоком уровне. Благодаря сводчатому строению стопы, связкам, хрящам, расположенным внутри суставов, изгибам позвоночника удается смягчить толчки при столкновении с твердыми объектами во время передвижения. Таким образом, снижается и даже исключается сотрясение жизненно важных органов.
Костями образуются полости (клетки): грудная, тазовая, череп, позвоночный канал, защищающие жизненно важные органы.
Кости – это место скопления минералов и солей: кальция, фосфора и др, активно задействованных в минеральном обмене.
Красный костный мозг, сосредоточенный в некоторых костях, вырабатывает клетки крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
В августе 2007 года международная группа ученых обнаружила, что кости скелета играют роль в контроле уровня сахара в крови и участвуют в ряде метаболических процессов. Этот процесс происходит способом, ранее неизвестным и полностью меняющим представления о функциях скелета и дающим новый аспект понимания энергетического обмена. Это дает возможность предположить, что скелет – часть эндокринной системы, и это очередной раз доказывает, что в организме все взаимосвязано.
On Kyung Lee, Hideaki Owl и Eiichi Hina – авторы исследования, используя лабораторных грызунов, обнаружили ранее неизвестные метаболические процессы. Остеокальцин, регулирующий минерализацию, высвобождается в костеобразующих клетках (остеобластах), регулирует уровень сахара в крови и отложение жировой ткани. Удалось доказать, что увеличение остеокальцина эффективно предотвращает развитие сахарного диабета II типа и ожирения (фактора риска). Отмечается, что это открытие может стать многообещающим способом лечения пациентов с данным заболеванием.
Как и у других позвоночных, скелет человека можно условно разделить на 2 отдела: осевой, образующий ось, остов человеческого тела и добавочный.
Строение осевого скелета
Это мощная защита для мозга, глаз и др. Череп разделен на 2 отдела, образованные 23-ю костями. Мозговой отдел образован затылочной, лобной, клиновидной, решетчатой, височной и теменной костями. А лицевой — сошником, верхней и нижней челюстью, подъязычной, скуловой, носовой и слезной костями.
Помимо этого, присутствуют еще 3 парные слуховые кости: молоточек, наковальня, стремечко. Последняя, кстати, – самая маленькая кость человеческого организма – всего 3-4 мм и весом около 2,5 мг.
Является вместилищем для сердца и легких и образована 12-ю позвонками и парами ребер, а также грудиной. Внешний вид и некоторые анатомические особенности грудной клетки зависят от пола и ряда других факторов.
Кстати, существует множество различий между женским и мужским скелетом. Речь не идет о дополнительных костях, а об их особенностях. Например, у мужчин более выражены надбровные дуги, а грудная клетка у женщин податлива, подвижна, что необходимо для вынашивания плода.
Опора всего скелета. Внутри позвоночника расположен спинной мозг, и позвонки защищают его от внутренних и внешних повреждений. Весь позвоночник можно разделить на несколько отделов, образованных определенным количеством позвонков: шейный – 7, грудной – 12, поясничный – 5, крестцовый – 5, эти позвонки образуют крестец, и копчиковый – 3-4. Между позвонками расположена хрящевая прослойка – межпозвоночные диски, выполняющие роль амортизаторов.
В него входят лопатка и ключица, обеспечивающие при помощи мышц двигательную активность верхней конечности.
В руке выделяют следующие кости: плечевую, предплечье, состоящую из локтевой и лучевой костей. А также кисть, имеющую сложное строение: запястье (8 костей), пясть образована 5 костями, а пальцы образованы 14-ю фалангами на одной руке.
В анатомическом строении таза выделяют несколько костей: тазовые, к числу которых относят подвздошную, лобковую, седалищную, крестец и копчик. Между парными тазовыми костями расположен лобковый симфиз, играющий исключительную роль в процессе родов.
Таз – одна из областей скелета, имеющая наибольшее число различий по половому признаку, а также анатомо-физиологических особенностей. И опытный специалист лишь по одному взгляду скажет, кому принадлежали кости.
Анатомически в нижней конечности выделяют несколько областей: бедро, оно образовано самой длинной и прочной костью – бедренной и надколенником. Голень – большеберцовой и малоберцовой костью. Стопа, как и кисть, образована множеством мелких костей и состоит из 3-х отделов: предплюсна (7 костей), плюсна (5 костей), кости пальцев – 14 фаланг на одной ступне.
Понимание того, как устроен скелет человека, нужно не только врачам хирургической специализации и травматологам, имеющим дело с переломами, но и артрологам, и ревматологам, и неврологам, занимающимся заболеваниями, связанными с деформацией костей, деградацией костной ткани (остоопорозом), аутоиммунными, воспалительными и другими заболеваниям, затрагивающими кости, специалистам по движению, физической культуре и спорту. А также всем, кому важно понимать, что происходит с его организмом, чтобы как можно дольше оставаться здоровым и предупреждать или вовремя лечить болезни.
Врач-стоматолог, консультант по здоровому питанию, ГВ, детскому, женскому и мужскому здоровью, профилактике болезней, здоровому образу жизни и активному долголетию.
