Что обеспечивает легкость костей у человека
Что обеспечивает легкость костей у человека
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.
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
Физиология и основы гигиены человека
Основы анатомии и физиологии человека. Профессиональные заболевания
1. ВВЕДЕНИЕ
Анатомия и физиология человека – это важнейшие биологические науки, изучающие строение и функции человеческого организма. Как устроен человек, как функционируют его органы, должен знать не только каждый медик и биолог, но и специалист – инженер-эколог, который непосредственно занимается вопросами охраны здоровья человека и окружающей природной среды.
Организм человека представляет собой единую систему с общими законами развития, закономерностями строения и жизнедеятельности. Его функционирование подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым организмам. В то же время человек социален и отличается от животных развитым мышлением, интеллектом, наличием второй сигнальной системы, общественными взаимоотношениями. Особенности формы, строения тела человека невозможно понять без анализа функций, равно как нельзя представить особенности функции любого органа без понимания его строения. Человеческий организм состоит из большого числа органов, огромного количества клеток, но это не сумма отдельных частей, а единый слаженный живой организм. Поэтому нельзя рассматривать органы без взаимосвязи друг с другом, без объединяющей роли нервной и сосудистой систем.
Анатомия и физиология, входящие в число естественнонаучных дисциплин, составляют фундамент для последующего изучения экологии, токсикологии, микробиологии. Без этих наук о структуре и процессах, происходящих в органах и их элементах, нельзя понять любые преобразования как в здоровом организме в условиях нормы, так и при заболеваниях в условиях вредного воздействия экологических факторов на организм. Ведь особенности строения тела человека, характерные для каждого индивидуума, передающиеся от родителей, определяются наследственными факторами, а также влиянием на данного человека внешней среды (экологические факторы, питание, физические нагрузки). Человек живет не только в условиях биологической среды, но и в обществе, в условиях определенных человеческих взаимоотношений. Поэтому он испытывает воздействие коллектива, социальных факторов. В связи с этим анатомия и физиология изучают человека не только как биологический объект, но учитывают при этом влияние на него социальной среды, условий труда и быта.
Особую роль при этом приобретает знание профессиональных заболеваний, обусловленных воздействием на организм человека различных факторов химической, физической и биологической природы.
Древние греки утверждали: «В здоровом теле – здоровый дух». Зная, как работает организм, какие факторы наиболее значимы в регуляции жизнедеятельности, можно предвидеть, каким образом возможно предотвратить нарушение функций отдельных систем и органов под влиянием различных вредных веществ, с которыми контактирует человек в результате своей производственной деятельности.
Что обеспечивает легкость костей у человека
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.
Научная электронная библиотека
Глава 22. РОЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ В ПРОФИЛАКТИКЕ ОСТЕОПОРОЗА
Рядом авторов продемонстрирована вероятная связь между физической активностью и возрастными изменениями МПК костной ткани при нормальном старении [48]. Есть указания на то, что на рост и минерализацию кости влияют мышечные сокращения, а не весовая нагрузка [343]. В свою очередь низкие показатели массы тела могут иметь негативное клиническое значение. Отмечено, что худые женщины имеют более высокий риск остеопоротических переломов. Это отчасти обусловлено более тонкой прослойкой жировой ткани, которая у полных женщин распределяет энергию при падении, а также и тем, что у них более низкие показатели костной массы [91, 93]. Уменьшение физической нагрузки сопровождается уменьшением костной массы или снижением МПК костей нижней половины скелета (поясничные позвонки, проксимальная треть бедренной кости), уменьшается масса мышц в конечности и отмечается атрофия жировой ткани. [36]. Между тем, особенность осевого скелета состоит в том, что при занятии спортом, соответствующей концентрации в крови половых гормонов и хорошем всасывании минералов в кишечнике можно как задержать их убыль, так и несколько поднять возрастную величину МПК [293].
В плане реализации Всемирной Декады (2000–2010 гг.) костей и суставов данный вопрос представлялся весьма актуальным, так как население Земли повсеместно стареет и растут и без того огромные расходы на лечение переломов у пожилых и старых людей. В ближайшие 30–50 лет ни одно государство мира не сможет финансировать лечение даже переломов проксимальной трети бедренной кости. Из такой ситуации выход один – заниматься профилактикой переломов. Среди ее ключевых вопросов – изучение качества жизни и психологической нагрузки на человека и общество. Эти вопросы интенсивно разрабатываются и изучаются с 1996 года именно в нашем Центре. Накоплен уже большой опыт в этой работе.
В последние годы при лечении остеопороза явно преобладает увлеченность различными препаратами и фактически не изучается возможная роль физической культуры в профилактике переломов, забывается, что физическая активность (ФА) – определяющий фактор перестройки кости и поэтому остеопению вначале очень легко предупредить самой обычной двигательной активностью. Подтверждением этого положения является наблюдение о том, что уменьшение объема движений зимой (с января по март) ведет к уменьшению минеральной плотности (МПК) в поясничном отделе позвоночника на 1,6 ± 0,6 %, а летом (с июля по сентябрь) она увеличивается на 1,7 ± 0,5 % [221]. МПК убывает потому, что снижение двигательной активности ведет к уменьшению мышечной массы, нагрузки на кость и ослаблению гравитационной силы. Поэтому инволюционная потеря кости отражает приспособительную реакцию ее на уменьшение двигательной активности [221]. В силу этого при малоподвижном (сидячем) образе жизни частота остеопороза составляет 47 %, а среди физически работающих лиц – 23 % [221]. Есть наблюдения о том, что под влиянием систематических занятий физкультурой МПК в скелете увеличивается на 1 % за месяц. Особенно заметно увеличение у детей, она для них даже более важна, чем потребление кальция [340].
Регулярные физические упражнения могут задержать или свести до минимума потерю МПК, которая наблюдается у женщин, не занимающихся физкультурой в перименопаузном периоде [112]. Но особенно наглядно ФА регулирует скорость потери кости в позвоночнике у женщин среднего возраста [250]: при высокой работоспособности МПК в позвоночнике выше на 15 % по сравнению с группой аналогичного возраста, но с малой подвижностью. На 23 % выше плотность в шейке бедренной кости. Из этого вытекает заключение, что физическая нагрузка может быть успешно применена для предупреждения переломов в проксимальной трети бедренной кости и позвоночнике[220]. Пристальное внимание к МПК при проведении профилактики переломов обусловлено тем, что она на 80–90 % определяет механическую прочность кости [260].
Наиболее широко измерения МПК в процессе занятий физкультурой стали проводиться после внедрения дихроматических костных денситометров и метода биэнергетической рентгеновской абсорбциометрии.
Возрастные изменения МПК вначале сводятся к потере массы кости без изменения ее структуры. Механические свойства, например, позвоночника опасно снижаются при убыли минералов на 30 % [241]. Но одновременно снижается прочность и других костей, поэтому в целом возрастает предрасположенность к переломам.
Эффект снижения физической нагрузки на МПК наибольший у иммобилизированных больных [150]. Но вибрирующая кровать предотвращает отрицательный баланс кальция [186]. Для стариков, которые находятся на постельном режиме, спокойное стояние около кровати в течение 1–2 часов также дает аналогичный эффект. Но при переломах на почве остеопороза ФА не оказывает очевидного влияния [225].
В настоящее время нет доказательств того, что одна физическая нагрузка или в сочетании с кальцием может предотвратить быстрое уменьшение массы кости непосредственно в постменопаузе [109].
В возрасте 50–65 лет уровень физической активности у женщин снижается, а в 70 лет устанавливается на низком постоянном уровне. В связи с этим меняется темп снижения МПК и даже задерживается развитие остеопении [297]. Это и служит реальной платформой для профилактики инволюционной потери кости [48], главным образом за счет укрепления мышечно-связочного аппарата, умеренного давления на позвоночник и длинные кости при сокращении мышц.
При МПК в позвоночнике более 1,40 г/см2 переломы у женщин не встречаются, при 1,30–1,00 г/см2 обнаруживаются в 7 % случаев. В 40–70 лет вероятность переломов шейки может увеличиваться в 50 раз [158]. Уменьшение МПК после 45 лет свидетельствует уже не только об остеопении, но и об изменении структуры кости. При изучении рентгенограмм у женщин в возрасте 45–90 лет, которые не страдали заболеваниями скелета, установлено, что с возрастом по мере уменьшения кортикального слоя увеличивается толщина надкостницы. В связи с этим становится большим внешний диаметр кости, поперечное сечение ее и этим в какой-то мере компенсируется устойчивость кости к нагрузках [312]. При 0,60 г/см2 и ниже переломы происходят в 100 % случаев [137].
В зрелом возрасте и у стариков эффект физической нагрузки на МПК очень мал или вообще не выявляется [196], но прочность кости можно увеличить на 70–80 % за счет увеличения силы мышц и уменьшения частоты падений. Систематические занятия физкультурой наиболее важны для пяточной кости [110], они положительно влияют на уменьшение числа переломов проксимальной трети бедренной кости [322]. Это позволяет компенсировать симптомы остеопороза у старых женщин [251].
Занятия физкультурой и другие мероприятия в условиях остеопороза привлекают внимание специалистов в связи с тем, что если на 5–6 лет отсрочить время появления первых переломов, то расходы на их лечение уменьшатся в два раза [183, 231], то есть экономический эффект от относительно простых профилактических мероприятий огромен. В связи с этим представляется целесообразным проанализировать данные о влиянии физической нагрузки на МПК.
Наблюдения в эксперименте. У кроликов нагружали правую заднюю лапу силой в 1,5 раза большей веса тела по 20 минут ежедневно в течение 3 недель. О костеобразовании судили по накоплению в кости меченого тетрациклина. Обнаружено образование остеонов в позвоночнике вплоть до шейных позвонков, но в передней конечности изменений не наблюдалось. Это указывает на то, что нагрузку на нижнюю конечность (например, при ходьбе) можно использовать для профилактики остеопороза в позвоночнике.
Мartin и соавт. [231] ежедневно по 1,5 часа оказывали воздействие на поясничный отдел позвоночника собаки путем нагружения задней конечности силой в 1,3 раза большей веса тела. Эксперимент продолжался 3,5 года. Наблюдали увеличение МПК в телах 1, 2, 3 поясничных позвонков и задних конечностях. Авторы пришли к заключению, что длительная нагрузка увеличивает МПК не только в костях осевого, но и концевого скелета.
Наблюдения при занятии различными видами спорта. Ходьба – лучшее физическое упражнение для лиц среднего и пожилого возраста. При ежедневной ходьбе нормальным шагом МПК увеличивается в позвоночнике в связи с механической нагрузкой веса тела и воздействием сокращающихся паравертебральных мышц на поясничные позвонки. Кстати, они деформируются все время, в том числе и при дыхании [323]. Ремоделирование кости происходит за счет увеличения механического воздействия на критические области скелета. Желательно ежедневно ходить по 30–60 минут или бегать разминочным шагом [231]. Хороший эффект вызывают верховая езда и танцы. Применяются и простые физические упражнения для поддержания тонуса мышц плеча, груди, спины и рук. Сильные объемистые мышцы, как подушки, предохраняют кость от воздействия разрушающей внешней силы и при падении.
ФА, эквивалентная 65–80 % максимальной частоты пульса, обеспечивает нормальный остеогенез и способствует образованию кости путем увеличения механического воздействия на критические участки скелета [231].
Сделаны наблюдения за женщинами 50–63 лет, которые занимались ходьбой в течение 6 месяцев. Начинали они по 1 миле (1,6 км) два раза в неделю. Эффект выражался в том, что прекращалось возрастное снижение минералов в позвоночнике и нижних конечностях [203], как следствие увеличения мышечной нагрузки, улучшения васкуляризации, увеличения концентрации медиаторов в крови. В лучевой кости, которая не подвергалась нагрузке, изменений не наблюдалось [203, 315, 294].
При сочетании ходьбы с бегом и игрой в мяч по 1 часу 2 раза в неделю в течение 8 месяцев у 31 женщины 50–73 лет, перенесших за 9–21 месяц перед этим перелом Коллеса, МПК позвоночника увеличивалось на 3–5 %. В контрольной группе, не занимавшейся физкультурой, уменьшалась на 2–7 %. МПК в предплечье, где была травма, увеличивалась на 3–5 % [221].
Умеренная физическая нагрузка (ходьба, плаванье, наклоны тела) тормозит потерю массы кости или же МПК увеличивается на несколько процентов. В другом исследовании [189] показано, что занятия 3 раза в неделю в течение 16 недель с нетренированными мужчинами 50–70 лет увеличивали прочность конечности в целом на 45 %, МПК в позвоночнике возрастала на 2 %, в шейке бедренной кости на 4 %. Суммарная плотность тела оставалась неизменной. Но такое наблюдение единичное, так как изменения слишком быстрые и значительные.
У молодых женщин, занимавшихся бегом в течение года, МПК возрастала на 1 % [126]. В другом исследовании [312] показано, что ударная нагрузка (прыжок и перепрыгивание) в течение 6 месяцев у предменопаузных женщин не оказывала влияния на МПК в позвоночнике и шейке бедренной кости, но в большом вертеле возросла на 3 %.
Наблюдали также 2 группы женщин: одна из них в возрасте
18–40 лет, вторая – 47–55 лет, которые на протяжении 5 лет три раза в неделю бегали по 30 минут в день. МПК определяли в дистальном отделе и диафизе лучевой кости, а также в позвоночнике [221]. Регулярные занятия задерживали и уменьшали возрастную потерю минералов до 55 лет (наблюдения сделаны у 124 женщин).
У женщин-домохозяек (60–65 лет) через 3 года после занятий бегом МПК в лучевой кости возрастала на 4,2 %, в то время как в аналогичной возрастной группе, не занимавшейся бегом, уменьшалась на 2,5 % [311]. В процессе занятий лечебной физкультурой наблюдали более выраженные изменения (увеличение на 7,8 % [242]. Поэтому основной смысл занятий бегом у лиц пожилого возраста (помимо тренировки сердечно-сосудистой системы) – предупреждение инволюционной потери кости.
У мужчин (38–68 лет) удалось проследить влияние интенсивности и длительности занятий бегом на МПК. Так, при беге по 16 км за неделю в течение 9-ти месяцев МПК в шейке бедренной кости возрастала на 3,1 ± 0,4 %, а у тех кто пропустил в общей сложности один месяц занятий – на 1,1 ± 0,26 % [321]. При беге на аналогичную дистанцию на протяжении 25 лет (средний возраст таких мужчин 54,6 года) было очень четкое увеличение МПК в шейке бедренной кости и позвоночнике на 8,5 %, диафизе бедренной кости на 13 %, в трабекулярной кости дистального отдела костей предплечья, головке плечевой кости в пяточной кости – на 20 % [321].
У старых мужчин (70–80 лет) при занятии бегом в течение года МПК в позвоночнике не изменилась, а количество калия увеличивалось на 4 % [307]. У стариков (84-х лет), занимавшихся бегом по 30 минут в день три раза в неделю в течение 2,5 лет, МПК увеличивалась на 3 %, в то время как у 17 лиц такого же возраста снизилась на 2,3 % [314].
Сделаны наблюдения у 84 женщин в возрасте 49 лет (до менопаузы) и у 46 – в 55–60 лет (после нее) за влиянием физической нагрузки (на велоэргометре) на МПК в шейке бедренной кости, позвоночнике и костях предплечья. Нагрузка оценивалась по максимальной величине поглощения кислорода. Частота пульса составляла
120–170 в минуту. Обнаружен параллелизм между максимальной величиной потребления кислорода и МПК в позвоночнике и шейке бедренной кости. МПК в позвоночнике и шейке увеличивалось у женщин в возрасте 49 лет на 8 % (за 8 месяцев занятий), а у женщин 50–55 лет – на 15 % [270].
Нами [55, 72] также проведены наблюдения на практически здоровых женщинах в возрасте 51–55 лет. Именно в этот период у них происходит существенное снижение МПК, обусловленное уменьшением концентрации эстрогенов. Накануне занятий бегом было проведено тщательное обследование. Они были подразделены на три группы по 30 в каждой. В каждой группе было по две подгруппы – 15 женщин в возрасте 51 года или 55 лет. Для выяснения степени возрастного снижения МПК (на протяжении 3-х лет) наблюдали 30 женщин в возрасте 31 года (возрастной контроль в условиях максимальной МПК). Женщины бегали по 30 минут 6 раз в неделю в течение 1–3 лет. Темп бега выбирался с таким расчетом, чтобы частота пульса колебалась в пределах 120–170 в минуту.
У женщин в возрасте 51 года (контрольная группа) МПК в метафизе лучевой кости была снижена на 9 % по сравнению с аналогичной группой в возрасте 31 года. В позвоночнике – на 14, в шейке бедренной кости на 23, в пяточной кости – на 17 %. В диафизе бедренной и большеберцовых костей уменьшение МПК составило 6 %.
При наблюдении в течение 3 лет за женщинами этого же возраста, не занимавшихся бегом, отмечалось дальнейшее снижение МПК на 7–9 % в позвоночнике и пяточной кости, в остальных костях – на 4–5 %. Лишь в метафизе лучевой кости МПК оставалась неизменной.
Занятия бегом (женщины 51 года) на протяжении первого года приводили к увеличению МПК (на 3 %) только в шейке бедренной кости, а в пяточной она оказалась сниженной на 7 %. Занятие в течение 2 лет сопровождались увеличением МПК во всех костях скелета, но в большей степени оно было заметно в позвоночнике и шейке бедренной кости. В пяточной кости восстанавливалась до возрастного значения в 51 год.
Занятия в течение 3 лет привели к заметному увеличению (на 8 %) МПК в позвоночнике и шейке бедренной кости, а в остальных костях – на 3–4 %.
У женщин, начавших бегать в 55 лет, уже через год было заметно увеличение МПК (на 3–5 %) во всех изученных точках. В пяточной кости, как и в 51 год, вначале отмечено небольшое снижение МПК. Через 2 года наблюдали увеличение МПК (10 %) в позвоночнике и шейке бедренной кости, в метафизе бедренной и большеберцовой – на 5 %. В пяточной кости МПК восстанавливалась до возрастной нормы. Занятия бегом в течение 3 лет приводило к увеличению МПК в позвоночнике и шейке бедренной на 15 %, в метафизе лучевой – на 12 %, в большеберцовой и бедренной костях – на 7 %, в пяточной – на 3 %.
Из полученных нами данных вытекает заключение, что у женщин в возрасте 51–55 лет наибольшая величина снижения МПК наблюдалась в осевом скелете (позвоночнике), а также в костях, содержащих значительное количество трабекулярной ткани (пяточная, метафиз лучевой) и шейке бедренной кости. В диафизах длинных костей МПК изменялось очень незначительно. Занятия бегом в течение года предупреждали возрастную потерю кости и создавали тенденцию к увеличению МПК. Отчетливый эффект отмечался через два года, а статистически достоверный – через 3 года. Вместе с тем следует отметить, что у женщин, занимавшихся бегом, не произошло ни одного перелома.
Из приведенных данных видно, что наибольшая величина снижения МПК наблюдалась в осевом скелете (позвоночнике), а также в костях, содержащих значительное количество трабекулярной ткани (пяточная, метафиз лучевой) и шейке бедренной кости.
В связи с тем, что на пяточную кость при занятии бегом приходится значительная нагрузка, МПК в ней в течение первого года снижено, на втором – приближалось к возрастной норме, а затем увеличивалась на несколько процентов.
Гимнастика. Проведены наблюдения за изменением МПК у женщин 53 ± 5,6 года, которые занимались по 1 часу в день 3 раза в неделю на протяжении года. Определения сделаны до начала занятий и в конце методом нейтронно-активационного анализа. Счетчиком всего тела подсчитывали величину калия во всем теле. Методом фотонной абсорбциометрии измеряли количество МПК в диафизе лучевой кости. Содержание кальция во всем теле увеличивалось с 781 ± 95 г до 801 ± 118 г, то есть положительный баланс кальция составил + 42 мг/день, а у тех, кто не занимался гимнастикой и вел малоподвижный образ жизни (контрольная группа), он был равен – 43 мг/день. Эти результаты показывали, что систематические занятия гимнастикой могут смягчать инволюционную потерю кости [273].
У молодых гимнастов масса тела обычно меньше на 5 кг за счет жира. Интенсивная тренировка в течение 6 месяцев увеличивала МПК в позвоночнике на 1 % [324], а в бедренной кости суммарная величина не изменялась.
Аэробика. Женщины 50–63 лет занимались аэробикой в течение 6 месяцев. Начинали с двух танцев в день 2 раза в неделю и на протяжении 11 недель постепенно увеличивали их число до 5 танцев в день 4 раза в неделю. Измерения МПК проводили в диафизе лучевой кости. Обнаружено прекращение возрастной потери МПК [269].
Есть наблюдение, в котором МПК изучали в симметричных точках диафиза левой и правой лучевой костей у 200 женщин
(45–65 лет). Группа из 80 женщин не занималась физкультурой (контрольная группа), а 120 – на протяжении 4-х лет – аэробикой по 45 минут в день 3 дня в неделю, 50 недель в году. В контрольной группе потеря минералов во всех указанных костях составляла 2,44 % за каждый год наблюдения. У занимавшихся аэробикой – на первом году уменьшалось на 3,77 %, а на втором – четвертом – МПК увеличивалась на 1,39 % (за каждый год), поэтому конечный результат статистически достоверно отличался от контроля [139].
В течение трех лет тренировали 86 женщин 40–75 лет по 1 часу 3 раза в день на протяжении 8 месяцев в году. У женщин 40–55 лет величина МПК в метафизе лучевой кости увеличивалась на 6 %. Более высокие цифры – 12 % были у женщин 56–75 лет [135].
Женщины в возрасте 65 лет в условиях госпиталя занимались аэробикой и укреплением силы мышц по 1 часу 3 раза в неделю. Большинство из них в течение 2-х лет принимало фтористый натрий. Массу костного минерала определяли методом нейтронно-активационного анализа в позвоночнике и костях таза. Физическая нагрузка определялась по максимальной величине поглощения кислорода. До занятий кальциевый индекс составлял 0,66–0,68 (нор-
ма – 1,00 ± 0,12). После занятий наблюдалось значительное его увеличение (0,81 ± 0,09, р > 0,05) в том числе и поглощения кислорода. У тех, кто занимался в условиях госпиталя, количество кальция было на 21 % выше по сравнению с теми, кто занимался дома. Авторы [164] считают, что увеличению костной массы способствовал прием фтористого натрия. Они также предполагают, что физическая нагрузка может потенцировать его действие.
Теннис, плаванье, игра в гольф. Тренировка 86 женщин
(40–75 лет) включала 1 час занятий три раза в день на протяжении 8 месяцев в году и не менее 3 лет подряд. Большинство из них (52) занималось теннисом, плавало (18), играло в гольф (16). У женщин 40–55 лет МПК в позвоночнике увеличивалась на 11 %, в плечевой кости – на 4 %. В возрасте 56–75 лет эти величины составили соответственно 23 и 8 % [135].
При плаванье в диафизе и метафизе лучевой кости МПК незначительно увеличивалась, но не возрастала в позвоночнике [241], так как нагрузка приходится в основном на концевой скелет. Занятия лишь предотвращали возрастную потерю минералов в осевом скелете [233]. Но плаванье способствует укреплению мышц, в част-
ности спины, что благоприятно сказывается на реабилитации после переломов.
Таким образом анализ приведенных работ показывает, что с помощью ежедневной физической активности можно предупреждать развитие остеопороза за счет усиления обмена веществ в костной ткани и стимуляции активность остеобластов. Физкультура изменяла характер или даже задерживала изменения в строении тела, которые сопровождают возрастной процесс. Локальная потеря массы кости обратима, но время восстановления в несколько раз больше, чем при потере ее. В процессе восстановления имеются широкие индивидуальные различия.
При правильно подобранных интервалах между нагрузками происходит сращение микропереломов и даже увеличение прочности костей. Регулярные занятия способны обеспечить желаемый эф-
фект – задерживают потерю массы кости до 55 лет. Вполне реально выиграть 10 лет (с 45 до 55 лет), чтобы уменьшить число переломов не менее чем в 2 раза.
В процессе занятий физкультурой нужно помнить, что хотя она и приемлема для предотвращения остеопороза, но должна применяться с осторожностью, без опасной нагрузки на кости, которые чувствительны к переломам. Для ремоделирования кости важна динамическая (импульсная, ударная) нагрузка [302]. Статическая (постоянная) – неэффективна в образовании кости. Скорость нагружения должна быть большой, а время воздействия – продолжительным. Они – решающие условия в профилактике переломов. Сильные нагрузки более благоприятные, чем слабые. Ходьба менее эффективна, чем бег. Баллистические упражнения (бросание) вызывают значительный положительный эффект при профилактике переломов. При ударных нагрузках продолжительность воздействия существенного значения не имеет. Рост кости начинает стимулироваться при частоте воздействия 36 раз в день и 1800–2000 микронапряжений [154]. Импульсная нагрузка (длительность – 50 мс
1000–12000 раз в день при величине, превышающей массу тела в 1,5 раза) увеличивает образование остеонов в два раза. Нагрузка 1000 раз в день задерживает, но не предотвращает потерю МПК [154]. Приложенная прямо к позвоночнику, она не предупреждает развитие остеопороза у подвижных больных, а у неподвижно лежащих – увеличивает.
Минеральная плотность костей при длительных и интенсивных тренировках
Интересные наблюдения сделаны на 268 новобранцах в возрасте 18–21 года. Они в течение 40 недель занимались энергичной физической тренировкой (ходьба, бег трусцой, бег с грузом и без него, без армейского обмундировании, а также в нем, включая вещевой мешок. Тренировки проводились по 8 часов в день шесть дней в неделю. Изучено МПК на расстоянии 8 см от голеностопного сустава. Через 4 недели у 40 % тренировавшихся возникли переломы: из них у 56 % новобранцах – большеберцовой кости, 34 % – бедренной,
8 % – предплюсны и плюсны. Через 5–8 недель число переломов составило 22 %, после 8-й недели – 15 % [185]. У 60 % новобранцев без переломов (158 человек) в результате тренировки МПК в левой ноге увеличилась на 11,1 %, в правой – на 5,2 %. Это же подтверждено в эксперименте на животных. Показано, что большая величина нагрузки в длинных костях приводит к переломам от усталости кости или к массивной гипертрофии [160]. При несколько меньшей нагрузке она небольшая, а повреждения – микроскопические.
Сравнивали две группы мужчин: первая в возрасте 25 лет тренировалась в течение 3-х месяцев. Среди них 10 мужчин – бегали по 3 км пять раз в неделю и 9 – по 5 км три раза в неделю. Интенсивная ходьба и бег в течение 3-х месяцев не приводили к увеличению МПК в костях нижних конечностей [170]. Во вторую группу входили спортсмены-чемпионы, которые бегали на аналогичные дистанции в течение 25 лет (средний возраст 54,6 года). Контролем служили лица такого же возраста, но не занимавшиеся физкультурой. Изменения были выражены очень четко: в теле пяточной МПК увеличивалась на 20 %, в позвоночнике и шейке бедренной кости – на 8,5 %, в лучевой и локтевой (трабекулярная кость) – на 20 %. Такие изменения обусловлены большой длительностью тренировок, так как даже при занятии бегом по 16 км в день (наблюдали 20 мужчин 38–68 лет до начала и в конце занятий), но в течение 9-ти месяцев, сдвиги были выражены в меньшей мере: у тех, кто бегал регулярно и не пропустил ни одной тренировки, МПК возрастала на 3,11 ± 0,24 %, а у пропустивших в общей сложности около 1 месяца – 1,11 ± 1,9 % [341].
В концевом скелете спринтеров МПК на 20 % выше, чем у тех, кто специально спортом не занимался [309]. Увеличение МПК наблюдалось преимущественно в кортикальной кости.
У мужчин, занимающихся бегом на длинные дистанции, МПК бедренной кости уменьшалась на 10–20 % [210] в связи с ослаблением обмена веществ на 20–30 %.
У 120 спортсменок в возрасте 18–23 лет, игравших в теннис (11 женщин) и занимавшихся плаваньем (23), МПК определяли в костях, несущих вес тела (поясничный отдел позвоночника и плюсневые кости), а также в диафизе лучевой (кортикальная кость) и дистальной ее части (трабекулярная кость). Игра в теннис велась по несколько часов в день с интенсивной гравитационной нагрузкой на кости, несущие вес тела. Занятия включали также спринт и медленную ходьбу. У молодых спортсменок, игравших в теннис, МПК в ведущей руке увеличилась на 16 % (по сравнению с противоположной). Ширина дистального отдела локтевой кости и длина ее была больше в ведущем предплечье [269]. У профессионалов внешний диаметр плечевой кости в ведущей руке у мужчин увеличился на 34,9 %, у женщин – на 28,4 % [285]. В доминирующей руке (или ноге) МПК выше на 12 %, чем в противоположной. В позвоночнике МПК возрастала на 11 %. В плюсневой кости МПК у теннисисток увеличена в большей мере (20 %) по сравнению с пловчихами [135]
У женщин в возрасте 40–55 лет МПК в лучевой кости при игре в теннис увеличивалась на 6 %, в позвоночнике – на 11 %. Наименьшая величина прироста была в плюсневых костях (4 %). Максимальное увеличение (12 %)отмечено у женщин в 55–75 лет, в позвоночнике на 23 %. Увеличивалась масса как трабекулярной, так и компактной костей [135].
У спортсменов высшей квалификации в бедренной кости МПК больше на 50 %, чем у не занимавшихся спортом [253]. Увеличение плотности наиболее заметно при таких видах спорта, которые создают большую нагрузку на скелет – тяжелая атлетика, теннис, метание диска [254]. Это можно показать на таком примере: под наблюдением находились 64 спортсмена высокого класса. Из них 9 были чемпионами международных соревнований. Контрольная группа состояла из 39 здоровых лиц, из них 34 регулярно участвовали в соревнованиях, 15 занимались обычной физической культурой. МПК в костях скелета была пропорциональна физической нагрузке. Наибольшая ее величина была у прыгунов в высоту, а также у тяжелоатлетов [254].
По данным Aloia и соавт. [309] у марафонцев содержание общего кальция увеличено на 11 %. У штангистов и танцоров балета в различных участках лучевой кости распределение минералов было следующим: в дистальном метафизе выше – на 38 %, а в диафизе – на 19 %. В большеберцовой кости – на 28 % [145, 253]. Увеличение МПК (на 20 %) в ней у легкоатлетов наблюдали и другие авторы [344]. Аналогичный сдвиг отмечен и у баскетболистов в игровой руке [141]. Franke и Runge [100] показали, что у мужчин – метателей диска –
в лучевой кости МПК увеличена на 20 %. У прыгунов, футболис-
тов – на 11 %. У женщин, занимавшихся этими же видами спорта, МПК была ниже указанных величин на 4 %. У спортсменов-чемпионов МПК в пяточной кости была увеличенной на 30–40 %.
У пловцов в диафизе и метафизе лучевой кости МПК была незначительно выше [237, 311]. У пловцов гравитационная сила меньше, но больше воздействие на концевой и осевой скелет [135] в силу чего происходило увеличение плотности. Одновременно наблюдалось нарастание ширины кости.
Интенсивный бег. У лиц, занимающихся бегом, важна оценка МПК в позвоночнике и пяточной кости, так как на них приходится значительная нагрузка. Аналогичные количественные изменения происходят в шейке, межвертельной области, дистальной трети бедренной и лучевой костей[187].
Из изложенного видно, что в условиях адекватной нагрузки описано в основном благоприятное влияние спорта на кости скелета. Изменения носят характер рабочей гипертрофии. Поперечный размер диафизов трубчатых костей увеличивался, кортикальный слой становится толще. В целом кости становятся массивнее, крепче и, следовательно, устойчивее к травмирующим и другим повреждающим факторам. Но под воздействием чрезмерной нагрузки на организм спортсмена могут наблюдаться и более существенные сдвиги. Вначале они выражаются в сосудистых расстройствах (анемия и гиперемия тканей) и нарушении обмена. Затем развиваются нарушения трофики. Стойкие сдвиги переходят в различного рода патологические в мышцах, сухожилиях, связках, в суставном хряще и надкостнице. Поэтому у спортсменов следует проводить научно обоснованные и эффективные профилактические мероприятий. Такая возможность может появиться лишь после глубокого изучения влияния интенсивных спортивных нагрузок на организм, и, в частности, на МПК скелета.
При очень больших физических нагрузках следует учитывать период наибольшей активности половых желез, когда организм неустойчив и раним
Главными факторами появления изменений в костной системе являются раздражения рецепторов, рефлекторная гиперемия и усиление обмена веществ, которые всегда возникают в организме во время спортивных упражнений. Нервные механизмы, кора головного мозга при этом играют регулирующую роль.
Значительно повышенная функция мышц вызывает раздражение надкостницы, усиление процессов оссификации в местах прикрепления. Кости спортсмена своеобразно изменяются, на них появляются шероховатости, гребни, костные выступы и бугры. За счет этого увеличивается прочность. Перестроенный, усиленный костно-суставной аппарата спортсмена выдерживает значительно большие нагрузки и способствует достижению высоких результатов.
Во время отдыха спортсмен довольно быстро теряет спортивную форму, что обусловливается главным образом изменениями в центральной нервной системе, мышцах, сердце и обмене веществ. В костной ткани изменения сохраняются длительно и поддерживать это благоприятное состояние можно даже с помощью незначительных спортивных нагрузок. При полном прекращении занятий спортом атрофические процессы в «тренированной» кости протекают медленно, в течение ряда лет, и кость еще долгое время может выдерживать повышенные нагрузки. Полного возврата к исходному состоянию (до начала тренировок) не бывает. Таким образом, занятия спортом замедляют физиологическую инволюцию, возрастное старение костной ткани.
В возрасте 20–25 лет в скелете существует баланс между образованием кости и резорбцией её. К 30 годам он становится неустойчивым, а в 35 лет отрицательным. Уменьшение двигательной активности ведет к убыли мышечной массы и снижению возможной нагрузки на кость.
Таким образом, систематические и интенсивные занятия спортом лицами разного возраста приводят к локальному увеличению МПК в костях, которые подвергаются нагрузке.
Цель дальнейших исследований должна состоять в разработке комплекса упражнений, который позволил бы поддерживать на высоком уровне МПК в наиболее чувствительных точках скелета. Важно определить величину и частоту физической нагрузки для каждой области скелета, так как длительные воздействия также вызывают напряжение (усталость) кости и микропереломы. Необходимо изучить продолжительность эффекта от занятий физкультурой на инволюционную потерю в различных костях. Социальные итоги занятий физкультурой должны быть эффективными, ободряющими женщин среднего возраста в плане уменьшения риска переломов.