что придает прочность костям

Что придает прочность костям

Кость, os, ossis, как орган живого организма состоит из нескольких тканей, главнейшей из которых является костная.

Химический состав кости и ее физические свойства.

Строение кости

Структурной единицей кости, видимой в лупу или при малом увеличении микроскопа, является остеон, т. е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального канала, содержащего сосуды и нервы.

Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функциональных условий кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей.

Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа.

Костный мозг бывает двух родов: красный и желтый.

Желтый костный мозг, medulla ossium flava, обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.

В периоде развития и роста организма, когда требуются большая кроветворная и костеобразующая функции, преобладает красный костный мозг (у плодов и новорожденных имеется только красный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно замещается желтым, который у взрослых полностью заполняет костномозговую полость трубчатых костей.

Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, periosteum (периост).

Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.

Источник

Полезные продукты и другие факторы укрепления костей

Здоровье костей крайне важно для полноценной жизнедеятельности. Вместе с суставами и мышцами кости дают человеку опору, движения, силу. Череп, позвоночник и грудная клетка защищают внутренние органы от физических воздействий. Но этим их функции не ограничиваются. Это еще и хранилище фосфора, кальция. Наконец, костный мозг выступает основным органом кроветворной системы.
С возрастом кости теряют свою прочность. Примерно с 32-34 лет запускаются необратимые процессы, в которых резорбция (разрушение) протекает быстрее, чем восстановление тканей.
Задача человека — замедлить их и как можно дольше сохранить опорно-двигательный аппарат здоровым и крепким. В этом материала мы расскажем, какие факторы способствуют укреплению костной ткани.

Какие факторы влияют на формирование костей?

Первичное окостенение происходит на третьем месяце внутриутробного развития. Полностью этот процесс завершается к 25 годам. Параллельно происходит активный рост костей. Хотя костная ткань образуется на протяжении всей жизни, со временем этот процесс замедляется. В среднем полный цикл ремоделирования (перестройки) занимает 10 лет.
Основным показателем качества остеогенеза выступает плотность костной ткани, на которую влияют:
• Количество минералов: кальция, фосфора, магния, кремния.
• Присутствие в организме витаминов (C, D и K).
• Поступление веществ, помогающих усваиванию минералов и витаминов.
• Исключение веществ, способствующих потере кальция.

Нельзя исключать и генетические факторы. При мутации гена, отвечающего за кодирование рецептора кальцитриола (1,25-дигидроксивитамина D), плотность костной ткани будет низкой даже при достаточном поступлении витамина D.

Значение кальция

Этот минерал имеет ключевое значение для поддержания нормальной плотности костной ткани. Спектр его действий довольно широк:
• участвует в образовании инсулиноподобного фактора роста-1;
• активирует деление остеобластов (молодых клеток кости);
• замедляет скорость ремоделирования;
• регулирует фосфорный метаболизм.

В разные периоды развития предпочтительные источники его различаются. Первые порции человек получает из плаценты, потом минерал поставляется через грудное молоко. В детстве и юности (в период активного роста тела) важен рацион, богатый кальцием.
У недоношенных детей часто диагностируются остеопения и сниженная минеральная плотность костной ткани. Без двухмесячной кальциевой терапии переломы у них возможны даже при взятии на руки.
После 35 лет пищевых источников часто становится недостаточно, и приходится принимать витамины и минералы. В противном случае возрастает риск переломов даже при незначительных физических воздействиях.

Значение фосфора

Фосфор (его соли) — это важный компонент костной ткани. Он входит в состав гидроксиапатита — минеральной составляющей кости, которая образует около половины костной массы. В среднем на фосфаты, содержащиеся в скелете человека, приходится от 500 до 700 грамм от его веса.
Когда гидроксиапатиты выстраиваются между фибриллами (нитевидными белковыми структурами) коллагена, запускается биоминерализация — исходный пункт остеогенеза. Это указывает на прямое участие фосфора в формировании костной ткани.

Усвоение минералов для укрепления костей

Кальций и фосфор — основные минералы, которые придают прочность костной ткани. Они необходимы ребенку для нормального роста, взрослому — для предотвращения переломов. Но непосредственного поступления этих веществ в организм недостаточно. Не менее важно их усвоение, которому способствуют:
• Витамин D. Регулирует процесс всасывания кальция.
• Белок. Способствует усвоению и накоплению минералов.
• Магний. Улучшает кальциевый метаболизм.
• Кремний. Важен для усвоения фосфора.

Есть мнение, будто лактоза необходима для усвоения минералов. Но ее значение следует оценивать с другого ракурса.
Молочные продукты содержат большое количество кальция и фосфора (преимущественно в виде лактатов, хорошо усваивающихся и легко обеспечивающих суточную норму). При непереносимости лактозы человек их употреблять не может, поэтому вынужден восполнять дефицит иными способами (принимая препараты).
Какие продукты могут восполнить запасы кальция?
99% этого минерала содержится в костях и зубах. Независимо от мер, принимаемых человеком для их укрепления, без кальция плотность будет снижаться, что чревато переломами.

Для здоровья костей важно получать это вещество в достаточном количестве. Кроме молочных продуктов его источниками являются:
• рыба (особенно сардина и лосось);
• морепродукты (крабы, креветки);
• кунжут;
• все виды капусты;
• орехи;
• бобовые;
• твердые сыры;
• яйца;
• зелень (базилик, петрушка, кресс-салат);
• халва подсолнечная.

Многие из них (рыба, яйца, молоко) также выступают источниками витамина D. Поэтому они не только дают человеку кальций, но и помогают его усвоить.

Какие продукты могут навредить здоровью костей?

Рацион нужно тщательно планировать. Эффект от полезных продуктов может быть нивелирован действием вредных — тогда придать прочность костям не получится. Во избежание этого стоит минимизировать употребление:
• Сахара. Большое его количество негативно влияет на микрофлору кишечника, что препятствует всасыванию минералов.
• Кофеина. Он ускоряет выведение с мочой минералов из организма.
• Алкоголя. С одной стороны, он вызывает потерю жидкости, солей, с другой — оказывает токсическое воздействие на костную ткань.

Препятствует усвоению минералов и фитиновая кислота. Это вещество, содержащееся в злаках, блокирует пищеварительные ферменты. Однако это не значит, что овсянка, гречка или кукуруза попадают под запрет. Перед употреблением зёрна ферментируют или обжаривают для нейтрализации фитиновой кислоты.

Рекомендации по укреплению здоровья костей

Остеопороз, при котором снижается плотность костной ткани, не возникает мгновенно.

Поэтому даже при появлении первых его признаков можно принять меры, замедляющие процесс:
• скорректировать диету, включив больше полезных продуктов и исключив вредные;
• отказаться от курения;
• увеличить двигательную активность, что благотворно повлияет не только на кости и суставы, но и на организм в целом;
• посетить эндокринолога для назначения гормональной заместительной терапии (для женщин в период менопаузы);
• начать принимать витамин D и препараты, влияющие на фосфорно-кальциевый обмен.

В более серьезных ситуациях, когда общими полезными рекомендациями проблему не решить, врач назначает лечение антирезорбтивными средствами. Это бисфосфонаты (алендронат, ибандронат, ризедронат), замедляющие метаболизм костной ткани и подавляющие ее разрушение.

Значение гормональной заместительной терапии для костной ткани

Снижение уровня эстрогенов — один из факторов риска остеопороза. Это женские половые гормоны, которые в небольшом количестве присутствуют и в мужском теле. Они являются естественными антирезорбтивными агентами (то есть веществами, препятствующими разрушению костной ткани).
У мужчин гормональный статус остается относительно стабильным. У женщин же с наступлением менопаузы количество эстрогенов резко снижается, поэтому они более склонны к остеопорозу.
На фоне климакса костный метаболизм ускоряется на 30%. В силу возраста темпы восстановления ткани не успевают за темпами ее разрушения. В результате скелет женщин старше 60-65 лет становится очень хрупким.

Своевременное начало гормональной заместительной терапии позволяет это предотвратить. Обеспечивая нормальный уровень эстрогенов, она препятствует и снижению плотности костной ткани.
Как укрепить кости через физические упражнения?
Регулярная двигательная активность помогает не только нарастить мышечную массу или улучшить подвижность суставов, но и замедлить дегенеративные процессы костной ткани.
Существуют специальные комплексы упражнений для профилактики остеопороза, но можно начать с минимума:
• пешей ходьбы;
• подъема по лестницам;
• растяжки;
• висении на турнике.

Придать дополнительную плотность костям помогают танцы, плавание, йога. При наличии признаков деминерализации важно, чтобы упражнения не предполагали резких движений и риска падений во избежание переломов.
Если остеопороз уже проявился, больные страдают от болей в спине и конечностях. В этом случае следует воздержаться от подъема тяжестей, что может усугубить синдром.

Источник

Укрепление здоровья костной ткани

Эта информация поможет вам узнать, что такое остеопения и остеопороз и как укрепить здоровье костной ткани.

Об остеопении и остеопорозе

Такие состояния костной ткани, как остеопения и остеопороз, влияют на здоровье костей, снижая их прочность.

Минеральная плотность костной ткани — это показатель плотности ваших костей. Плотность костной ткани определяет прочность костей. Остеопения — это состояние, при котором минеральная плотность костной ткани ниже нормы. Некоторые пациенты с остеопенией могут укрепить здоровье костной ткани, изменив образ жизни, соблюдая принципы здорового питания и иногда с помощью лекарств, если это необходимо. Иногда наличие остеопении может приводить к остеопорозу. Остеопороз — это болезнь, при которой кости становятся более хрупкими и ломкими.

Остеопороз часто называют скрытым заболеванием, поскольку на его ранних стадиях обычно отсутствуют какие-либо признаки или симптомы. Так как в результате остеопороза кости становятся хрупкими, у вас могут появиться следующие симптомы:

Остеопороз бывает 2 типов:

Причины и факторы риска остеопении и остеопороза

Ваш организм постоянно вырабатывает новую костную ткань и освобождается от старых тканей. Если количество костной ткани, вырабатываемой организмом, меньше количества костной ткани, от которой организм освобождается, развивается остеопороз.

Следующие факторы, связанные с образом жизни, которые могут повышать риск остеопороза:

К другим возможным причинам потери костной массы относятся:

Диагностирование остеопении и остеопороза

Если ваш врач полагает, что у вас есть риск развития остеопении или остеопороза, он порекомендует вам пройти исследование плотности костной ткани. В ходе этого исследования измеряется плотность костной ткани в запястье, позвоночнике и бедре. Это безболезненное исследование, похожее на рентген, однако для его проведения используется значительно меньше излучения.

Предотвращение и методы лечения остеопении и остеопороза

Существует ряд мер, которые можно предпринять для снижения риска развития остеопороза и риска переломов.

Изменение образа жизни

Вы можете внести изменения в свой образ жизни, чтобы снизить риск развития остеопороза и его последствий.

Физические упражнения для крепких костей

Физические упражнения помогут сохранить кости крепкими. Кроме того, они способны снизить риск падений и переломов.

Проконсультируйтесь со своим медицинским специалистом перед началом любой программы физических упражнений.

Физические упражнения с высокой ударной и весовой нагрузкой помогают укрепить кости и поддерживать их в форме. Примеры физических упражнений с высокой ударной и весовой нагрузкой:

Физические упражнения с низкой ударной и весовой нагрузкой также могут помочь сохранить кости крепкими. Кроме того, они могут оказаться более безопасными для людей, которые не могут выполнять упражнения с высокой ударной нагрузкой. Примеры физических упражнений с низкой ударной и весовой нагрузкой:

Продукты питания, богатые кальцием

Не забывайте проверять маркировку на продуктах, так как количество кальция может быть разным.

Источник

Что придает прочность костям

Структура костной ткани и кровообращение

Кость представляет собой сложную материю, это сложный анизотропный неравномерный жизненный материал, обладающий упругими и вязкими свойствами, а также хорошей адаптивной функцией. Все превосходные свойства костей составляют неразрывное единство с их функциями.

Форма и структура костей являются различными в зависимости от выполняемых ими функций. Разные части одной и той же кости вследствие своих функциональных различий имеют разную форму и структуру, например, диафиз бедренной кости и головка бедренной кости. Поэтому полное описание свойств, структуры и функций костного материала является важной и сложной задачей.

Структура костной ткани

«Ткань» представляет собой комбинированное образование, состоящее из особых однородных клеток и выполняющих определенную функцию. В костных тканях содержатся три компонента: клетки, волокна и костный матрикс. Ниже представлены характеристики каждого из них:

Клетки: В костных тканях существуют три вида клеток, это остеоциты, остеобласт и остеокласт. Эти три вида клеток взаимно превращаются и взаимно сочетаются друг с другом, поглощая старые кости и порождая новые кости.

Костные клетки находятся внутри костного матрикса, это основные клетки костей в нормальном состоянии, они имеют форму сплющенного эллипсоида. В костных тканях они обеспечивают обмен веществ для поддержания нормального состояния костей, а в особых условиях они могут превращаться в два других вида клеток.

Остеобласт имеет форму куба или карликового столбика, они представляют собой маленькие клеточные выступы, расположенные в довольно правильном порядке и имеют большое и круглое клеточное ядро. Они расположены в одном конце тела клетки, протоплазма имеет щелочные свойства, они могут образовывать межклеточное вещество из волокон и мукополисахаридных белков, а также из щелочной цитоплазмы. Это приводит к осаждению солей кальция в идее игловидных кристаллов, расположенных среди межклеточного вещества, которое затем окружается клетками остеобласта и постепенно превращается в остеобласт.

Остеокласт представляет собой многоядерные гигантские клетки, диаметр может достигать 30 – 100 µm, они чаще всего расположены на поверхности абсорбируемой костной ткани. Их цитоплазма имеет кислотный характер, внутри ее содержится кислотная фосфотаза, способная растворять костные неорганические соли и органические вещества, перенося или выбрасывая их в другие места, тем самым ослабляя или убирая костные ткани в данном месте.

Костные волокна в основном состоит из коллагенового волокна, поэтому оно называется костным коллагеновым волокном, пучки которого расположены послойно правильными рядами. Это волокно плотно соединено с неорганическими составными частями кости, образуя доскообразную структуру, поэтому оно называется костной пластинкой или ламеллярной костью. В одной и той же костной пластинке большая часть волокон расположена параллельно друг другу, а слои волокон в двух соседних пластинках переплетаются в одном направлении, и костные клетки зажаты между пластинками. Вследствие того, что костные пластинки расположены в разных направлениях, то костное вещество обладает довольно высокой прочностью и пластичностью, оно способно рационально воспринимать сжатие со всех направлений.

Морфология кости

С точки зрения морфологии, размеры костей неодинаковы, их можно подразделить на длинные, короткие, плоские кости и кости неправильной формы. Длинные кости имеют форму трубки, средняя часть которых представляет собой диафиз, а оба конца – эпифиз. Эпифиз сравнительно толстый, имеет суставную поверхность, образованную вместе с соседними костями. Длинные кости главным образом располагаются на конечностях. Короткие кости имеют почти кубическую форму, чаще всего находятся в частях тела, испытывающих довольно значительное давление, и в то же время они должны быть подвижными, например, это кости запястья рук и кости предплюсны ног. Плоские кости имеют форму пластинок, они образуют стенки костных полостей и выполняют защитную роль для органов, находящихся внутри этих полостей, например, как кости черепа.

Кость состоит из костного вещества, костного мозга и надкостницы, а также имеет разветвленную сеть кровеносных сосудов и нервов, как показано на рисунке. Длинная бедренная кость состоит из диафиза и двух выпуклых эпифизарных концов. Поверхность каждого эпифизарного конца покрыта хрящом и образует гладкую суставную поверхность. Коэффициент трения в пространстве между хрящами в месте соединения сустава очень мал, он может быть ниже 0.0026. Это самый низкий известный показатель силы трения между твердыми телами, что позволяет хрящу и соседним костным тканям создать высокоэффективный сустав. Эпифизарная пластинка образована из кальцинированного хряща, соединенного с хрящом. Диафиз представляет собой полую кость, стенки которой образованы из плотной кости, которая является довольно толстой по всей ее длине и постепенно утончающейся к краям.

Костный мозг заполняет костномозговую полость и губчатую кость. У плода и у детей в костномозговой полости находится красный костный мозг, это важный орган кроветворения в человеческом организме. В зрелом возрасте мозг в костномозговой полости постепенно замещается жирами и образуется желтый костный мозг, который утрачивает способность к кроветворению, но в костном мозге по-прежнему имеется красный костный мозг, выполняющий эту функцию.

Надкостница представляет собой уплотненную соединительную ткань, тесно прилегающую к поверхности кости. Она содержит кровеносные сосуды и нервы, выполняющие питательную функцию. Внутри надкостницы находится большое количество остеобласта, обладающего высокой активностью, который в период роста и развития человека способен создавать кость и постепенно делать ее толще. Когда кость повреждается, остеобласт, находящийся в состоянии покоя внутри надкостницы, начинает активизироваться и превращается в костные клетки, что имеет важное значение для регенерации и восстановления кости.

Микроструктура кости

Костное вещество в диафизе большей частью представляет собой плотную кость, и лишь возле костномозговой полости имеется небольшое количество губчатой кости. В зависимости от расположения костных пластинок, плотная кость делится на три зоны, как показано на рисунке: кольцевидные пластинки, гаверсовы (Haversion) костные пластинки и межкостные пластинки.

Кольцевидные пластинки представляют собой пластинки, расположенные по окружности на внутренней и внешней стороне диафиза, и они подразделяются на внешние и внутренние кольцевидные пластинки. Внешние кольцевидные пластинки имеют от нескольких до более десятка слоев, они располагаются стройными рядами на внешней стороне диафиза, их поверхность покрыта надкостницей. Мелкие кровеносные сосуды в надкостнице пронизывают внешние кольцевидные пластинки и проникают вглубь костного вещества. Каналы для кровеносных сосудов, проходящие через внешние кольцевидные пластинки, называются фолькмановскими каналами (Volkmann’s Canal). Внутренние кольцевидные пластинки располагаются на поверхности костномозговой полости диафиза, они имеют небольшое количество слоев. Внутренние кольцевидные пластинки покрыты внутренней надкостницей, и через эти пластинки также проходят фолькмановские каналы, соединяющие мелкие кровеносные сосуды с сосудами костного мозга. Костные пластинки, концентрично расположенные между внутренними и внешними кольцевидными пластинками, называются гаверсовыми пластинками. Они имеют от нескольких до более десятка слоев, расположенных параллельно оси кости. В гаверсовых пластинках имеется один продольный маленький канал, называемый гаверсовым каналом, в котором находятся кровеносные сосуды, а также нервы и небольшое количество рыхлой соединительной ткани. Гаверсовы пластинки и гаверсовы каналы образуют гаверсову систему. Вследствие того, что в диафизе имеется большое число гаверсовых систем, эти системы называются остеонами (Osteon). Остеоны имеют цилиндрическую форму, их поверхность покрыта слоем цементина, в котором содержится большое количество неорганических составных частей кости, костного коллагенового волокна и крайне незначительное количество костного матрикса.

Межкостные пластинки представляют собой пластинки неправильной формы, расположенные между остеонами, в них нет гаверсовых каналов и кровеносных сосудов, они состоят из остаточных гаверсовых пластинок.

Внутрикостное кровообращение

В кости имеется система кровообращения, например, на рисунке показа модель кровообращения в плотной длинной кости. В диафизе есть главная питающая артерия и вены. В надкостнице нижней части кости имеется маленькое отверстие, через которое внутрь кости проходит питающая артерия. В костном мозге эта артерия разделяется на верхнюю и нижнюю ветви, каждая из которых в дальнейшем расходится на множество ответвлений, образующих на конечном участке капилляры, питающие ткани мозга и снабжающие питательными веществами плотную кость.

Кровеносные сосуды в конечной части эпифиза соединяются с питающей артерией, входящей в костномозговую полость эпифиза. Кровь в сосудах надкостницы поступает из нее наружу, средняя часть эпифиза в основном снабжается кровью из питающей артерии и лишь небольшое количество крови поступает в эпифиз из сосудов надкостницы. Если питающая артерия повреждается или перерезается при операции, то, возможно, что снабжение кровью эпифиза будет заменяться на питание из надкостницы, поскольку эти кровеносные сосуды взаимно связываются друг с другом при развитии плода.

Кровеносные сосуды в эпифизе проходят в него из боковых частей эпифизарной пластинки, развиваясь, превращаются в эпифизарные артерии, снабжающие кровью мозг эпифиза. Есть также большое количество ответвлений, снабжающих кровью хрящи вокруг эпифиза и его боковые части.

Верхняя часть кости представляет собой суставный хрящ, под которым находится эпифизарная артерия, а еще ниже ростовой хрящ, после чего имеются три вида кости: внутрихрящевая кость, костные пластинки и надкостница. Направление кровотока в этих трех видах кости неодинаково: во внутрихрящевой кости движение крови происходит вверх и наружу, в средней части диафиза сосуды имеют поперечное направление, а в нижней части диафиза сосуды направлены вниз и наружу. Поэтому кровеносные сосуды во всей плотной кости расположены в форме зонтика и расходятся лучеобразно.

Поскольку кровеносные сосуды в кости очень тонкие, и их невозможно наблюдать непосредственно, поэтому изучение динамики кровотока в них довольно затруднительно. В настоящее время с помощью радиоизотопов, внедряемых в кровеносные сосуды кости, судя по количеству их остатков и количеству выделяемого ими тепла в сопоставлении с пропорцией кровотока, можно измерить распределение температур в кости, чтобы определить состояние кровообращения.

В процессе лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов безоперационным методом в головке бедренной кости создается внутренняя электрохимическая среда, которая способствует восстановлению нарушенной микроциркуляции и активному удалению продуктов обмена разрушенных заболеванием тканей, стимулирует деление и дифференциацию костных клеток, постепенно замещающих дефект кости.

Источник