пластинки. Из компактного вещества построены тела трубчатых костей. Основу компактного вещества составляет промежуточное вещество, в котором расположены остеоны – структурные единицы кости. Что это такое? Остеон представляет собой от 4 до 20 трубок промежуточного вещества, вставленных одна в другую. В центре остеона имеется канал диаметром 10—110 мкм, по которому проходит кровеносный капилляр. Длинником своим остеоны ориентированы перпендикулярно к плоскости давления. Остеоны не соприкасаются друг с другом, между ними имеются вставочные пластинки, которые и объединяют остеоны в единое целое.
Каждая кость содержит огромное число остеонов. В бедренной кости их насчитывается около 3200. Если считать, что в среднем каждый остеон состоит из 12 трубок, то в диафизе бедра их будет 384 000, вставленных одна в другую. Поэтому при подобной архитектуре бедренная кость выдерживает нагрузку от 750 до 2500 кг.
Особенности строения кости при сравнительно небольшой затрате материала обеспечивают наибольшую ее прочность. Число, толщина и форма (круглая, овальная, неправильная) трубок остеона могут изменяться под влиянием работы мышц, сил давления и растяжения или других факторов, связанных с профессией, условиями питания, обмена веществ. Перестройка остеонов будет отражаться и на прочности костей. Чем обусловлен такой запас прочности костной ткани, должно быть понятно: кости иногда испытывают довольно большие нагрузки, например при прыжках с разбега или с высоты.
Губчатое вещество находится под компактным и построено из костных тонких перекладин, своими краями располагающихся перпендикулярно линиям сжатия и растяжения. Эти перекладины образуют друг с другом столбики, перекрещивающиеся под углом 90°, и под углом 45° пересекают длинную ось кости. Перекладины ориентированы одним концом по направлению сил давления, а другим опираются на компактное вещество кости. В результате этого происходит разложение сил на две составные, являющиеся сторонами параллелограмма силы, по диагонали которого происходит распространение усилия равномерно на стенки трубчатой кости из любой суставной поверхности.
Наиболее объемной частью кости является промежуточное (основное) вещество, представляющее продукт остеобластов.
Остеобластов в растущей кости очень много, особенно под надкостницей и в области эпифизарного хряща. У взрослого человека, когда рост костей закончен, эти клетки встречаются только в участках восстановления костной ткани (при переломах и трещинах костей). Таким образом, в каждой кости в различные возрастные периоды имеется определенное количественное сочетание клеточных элементов: остеобластов, остеоцитов и остеокластов, которые создают новое костное вещество, разрушают старое и обеспечивают стабильность обмена кости.
Промежуточное вещество состоит из коллагеновых волокон (органическое) и минеральных солей (неорганическое), которые пропитывают пучки коллагеновых волокон. При сочетании органических и неорганических веществ создается упругая и твердая конструкция.
На примере строения костной ткани хорошо видны взаимоотношения структуры и функции. Это особенно легко заметить, когда нарушается или изменяется функция движения. При этом происходит существенная перестройка архитектуры компактного и губчатого вещества. При уменьшении нагрузки на кость часть костных пластинок атрофируется и архитектурно перестраивается и, наоборот, увеличение нагрузки на кость оказывает формирующее влияние.
Ну что, худенькие женщины, теперь понятно, почему вам показаны занятия атлетической гимнастикой? Костям не хватает весовой нагрузки, чтобы быть крепкими. Есть такой термин в медицине – «риск развития заболевания». При остеопорозе существует длинный перечень того, что повышает вероятность этого заболевания. Мы с вами по возможности рассмотрим, как же именно тот или иной фактор может вызывать возникновение остеопороза, чтобы вы потом сами могли решать, насколько для вас все это существенно. Сознательный подход возможен, когда есть понимание сути, а нам сейчас требуется именно такой подход.
Надкостница – наружная поверхность кости (за исключением суставных поверхностей и мест прикрепления сухожилий), представляет собой тонкую (100—200 мкм) пластинку. Надкостница плотно крепится к кости благодаря наличию специальных волокон, перпендикулярно проникающих в компактное вещество кости. Надкостница состоит из двух слоев – наружного и внутреннего. В наружном слое много коллагеновых волокон, среди них располагаются нервы, сплетения мелких артерий, вен, лимфатических сосудов. Кровеносные сосуды придают надкостнице розовый оттенок. Волокнистый слой надкостницы прилежит к кости и содержит остеобласты, которые при росте кости в толщину образуют общие (генеральный) наружные пластинки промежуточного вещества.
В состав живой кости взрослого человека входит воды 50 %, жира 15,75 %, оссеина (коллагеновых волокон) 12,4 %, неорганических веществ 21,85 %. Высушенная кость состоит на 1/3 из органического и на 2/3 из неорганического вещества. Неорганические вещества – это различные соли (фосфат извести – 60 %, карбонат извести – 5,9 %, сульфат магния – 1,4 %). Кроме того, в костях имеются различные химические элементы. Минеральные соли легко растворяются в слабом растворе соляной или азотной кислоты. Этот процесс называется декальцинацией. После такой обработки в костях остается только органическое вещество, сохраняющее форму кости. Оно пористо и эластично, как губка. При удалении органических веществ путем сжигания кость также сохраняет первоначальную форму, но становится хрупкой и легко крошится. Только сочетание органических и неорганических веществ делает кость твердой и упругой. Ее прочность значительно возрастает благодаря сложной архитектуре компактного и губчатого вещества.
Кости обладают пластичностью, легко перестраиваются под действием тренировок (лучше всего умеренных и регулярных), что проявляется в изменении количества остеонов и толщины костных пластинок. Перестройка кости происходит за счет образования новых костных клеток и межклеточного вещества на фоне разрушения кости остеокластами. Недостаток нагрузки ведет к ослаблению и истончению кости. Кость становится крупноячеистой и частично рассасывается – это и есть остеопороз.
А сейчас коротко повторим технологию реконструкции костной ткани. Разрушают кость остеокласты, делают они это по запросу организма, когда ему требуется дополнительное количество кальция. Остеокласты выделяют специальное вещество (кислоту), которое и растворяет старую кость. В результате такого растворения в кровь поступают многие минеральные вещества, в их числе и кальций.
Как вы понимаете, результатом такой работы является полость. Оставлять это так нельзя, и команда для ремонта поступает другим клеткам (думаю, что вы уже догадались каким) – остеобластам. Остеобласты сначала выстилают образовавшуюся полость коллагеном – вязким клейким веществом (как клеем покрывают), а потом оттягивают кальций и другие микроэлементы из крови, образуя на поверхности «клея» кристаллы. Все это постепенно отвердевает, превращаясь в кость. А остеобласты после такой работы перестают быть остеобластами, они теряют свою активность, замуровываются в кости и с этого момента называются зрелыми клетками – остеоцитами. Весь цикл реконструкции занимает от 3 до 6 месяцев, прямо скажем, происходит небыстро.
Если остеокласты по разным причинам активнее остеобластов, то рассасывание кости идет несравнимо быстрее, чем ее восстановление. Так и теряется костное вещество. Хотелось бы узнать, что же может изменить активность клеток в сторону разрушения кости. Это по сути и есть ответ на вопрос, по какой причине запускается этот никому не нужный механизм, для возникновения остеопороза. Давайте разбираться.
В процессах реконструкции костной ткани участвует много факторов. В первую очередь это эндокринная система. Гормон паращитовидных желез – паратиреоидный гормон усиливает разрушение кости, активизируя остеокласты. Гормон кальцитонин, который образуется в щитовидной железе и является противоположным по действию паратиреоидному, усиливает процессы образования кости, стимулируя активность остеобластов. Тироксин, гормон щитовидной железы, и кортизол, основной гормон надпочечников, усиливают процессы разрушения костной ткани. Определенную роль в кальциевом обмене и, следовательно, в развитии остеопороза играет витамин D, который участвует в регуляции всасывания кальция в кишечнике.
Какая же роль при этом отводится женским половым гормонам? А роль эта благородная – защитная, и реализуется она следующим образом.
1. Женские половые гормоны способны подавлять активность паратиреоидного гормона.
