Что придает костям прочность
Что придает костям прочность
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.
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
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
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.