Скелет человека состоит из 206 костей, весьма различных по размеру, форме и строению — от широких и плоских костей свода черепа до длинных трубчатых в конечностях. Особенности внутренней структуры обеспечивают их высокую прочность — в четыре раза выше, чем у бетона. Кубик сплошной костной ткани со стороной 5 см может выдержать вес слона.
Функции костей
Самые очевидные их функции — поддержание формы тела, обеспечение ему прочной опоры и участие вместе с мышцами в целенаправленных, контролируемых движениях. Скелет защищает от внешних воздействий жизненно важные органы; в частности, череп служит вместилищем для головного мозга, органов зрения и слуха, позвоночник — для спинного мозга, грудная клетка — для сердца и легких.
Кроме того, кости — это главное хранилище («депо») кальция — минерального вещества, которого больше всего в нашем теле. В них в форме солей (в основном карбоната и фосфата) сосредоточено около 99% его запасов. Кальций не только строительный материал для костей и зубов: он участвует во многих физиологических процессах, включая мышечное сокращение, нервную проводимость и свертывание крови.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО…
- Скелет плода состоит в основном из гибкого хряща. Постепенно он замещается костной тканью. Остатки хряща между диафизами и эпифизами окостеневают только к 25 годам.
- Окостеневает не весь скелетный хрящ. Он остается на суставных поверхностях костей, в носу и ушных раковинах.
ЭПИФИЗЫ И ДИАФИЗ
У молодого организма между концами (эпифизами) и стержнем (диафизом) трубчатых костей сохраняются тонкие хрящевые прослойки — эпифизарный хрящ. За счет размножения его клеток кости удлиняются. К 18-25 годам этот хрящ окончательно окостеневает и эпифизы срастаются с диафизом.
Костный мозг
Губчатое вещество всех костей, а поначалу и центральная полость трубчатых заполнены красным костным мозгом. В нем образуются клетки крови.
В последнем случае ионы этого элемента нужны для активации так называемых факторов свертывания, что приводит к образованию кровяного сгустка. Процесс запускается агрегацией (слипанием) особых клеток крови, тромбоцитов, закупоривающих брешь в стенке сосуда. Эти клетки тоже образуются в костях.
ПРОЧНОСТЬ КОСТЕЙ
Кристаллические соли кальция в кости очень твердые. Они способны выдерживать огромное давление, но разрушаются при сильных ударах, изгибах и скручиваниях. И напротив, коллагеновые волокна мягкие, но крепкие. Они легко выдерживают деформацию и придают костям гибкость и упругость. В целом прочность этой ткани обусловлена сочетанием свойств ее минерального и органического вещества.
Костный мозг
У новорожденного все кости заполнены студенистым веществом — красным костным мозгом. Это кроветворный орган, вырабатывающий клетки крови — эритроциты (переносящие кислород), лейкоциты (защищающие от инфекций) и тромбоциты, участвующие в ее свертывании. С возрастом в полостях длинных (трубчатых) костей красный костный мозг постепенно перерождается в желтый, состоящий в основном из жира. Однако он сохраняется в их расширенных концах и во всех прочих костях.
КОМПАКТНОЕ ВЕЩЕСТВО
Слой этого вещества кажется однородным, но на самом деле он состоит из множества цилиндров, называемых остеонами. Каждый остеон образован концентрическими слоями костной ткани, между которыми находятся микроскопические пустоты (лакуны) с остеоцитами. По оси остеона проходит гаверсов канал с нервами и кровеносными сосудами. Эти каналы сообщаются между собой радиальными питательными каналами.
Строение кости
Каждая кость покрыта сверху фиброзной соединительнотканной пленкой — надкостницей. Она пронизана кровеносными сосудами, доставляющими питательные вещества и гормоны ее клеткам, а также нервами, передающими информацию о боли и положении кости в пространстве.
Под надкостницей находится слой твердого и плотного компактного вещества кости, а глубже — ее ячеистое губчатое вещество.
- Компактное вещество образовано цилиндрическими структурами (остеонами) диаметром около 0,2 мм и длиной порядка 10 мм. Они залегают параллельно поверхности кости и плотно упакованы в однородную твердую ткань. В центральных каналах остеонов проходят связанные с надкостницей кровеносные сосуды и нервы.
- Губчатое вещество окружено компактным. Оно пористое и состоит из твердых балок (трабекул), между которыми находятся взаимосвязанные ячейки, заполненные костным мозгом.
Состав кости
Костная ткань образована главным образом плотным каркасом из волокон белка коллагена, который заполнен кристаллами кальциевых солей. Они, т. е. минеральное вещество, придают кости твердость, тогда как коллаген (органическое вещество) обеспечивает ей некоторую упругость. Коллаген — очень прочный и гибкий материал, служащий основой большинства соединительных тканей, которые связывают, разделяют и защищают жизненно важные органы. К ним относятся, в частности, костная, хрящевая, волокнистая ткани (в связках, сухожилиях, коже и др.).
4 СПОСОБА… сохранить кости крепкими
- Правильно питайтесь
Получайте побольше витаминов, минеральных веществ и кальция. Последнего много в молочных продуктах и листовой зелени.
- Занимайтесь физкультурой
Физические нагрузки с преодолением силы тяжести стимулируют образование костной ткани.
3. Не курите
Вещества табачного дыма мешают усвоению кальция и ускоряют старение всех тканей.
4. Не злоупотребляйте алкоголем
Избыток спиртного мешает усвоению питательных веществ и ускоряет разрушение костей.
Костные клетки
Хотя основная масса кости образована коллагеном и солями кальция, это отнюдь не инертная, а живая структура, которая непрерывно изменяется, разрушаясь и обновляясь с участием особых клеток.
■ Остеобласты находятся на поверхности кости непосредственно под надкостницей.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО…
■ В лицевом отделе черепа человека
14 костей, а в каждой кисти — 27.
Самая мелкая косточка — стремя в среднем ухе. Ее длина 2,5 мм.
■ Самая длинная и прочная кость — бедренная, а самая твердая – нижняя челюсть.
Они синтезируют межклеточное вещество кости, т. е. вырабатывают белок, формирующий ее коллагеновый каркас, и ионы кальция, которые образуют соли, кристаллизующиеся внутри него.
- Остеоциты. Со временем остеобласты оказываются замурованными в образованном ими костном материале. Тогда они снижают активность и превращаются в остеоциты с длинными отростками. Это самые многочисленные клетки костной ткани, обеспечивающие ее обмен веществ.
- Остеокласты. Эти клетки с помощью кислоты и ферментов разрушают межклеточное вещество кости, например для высвобождения из него кальция, который нужнее в другом месте, а также для удаления поврежденной ткани, на месте которой образуется новая.
Типы костей
Кости человека делятся на несколько групп в зависимости от формы и строения.
- Длинные (трубчатые) кости цилиндрические с полым центральным стержнем (диафизом) и утолщенными концами (эпифизами). Они образуют скелет бедер, голеней, предплечий, пальцев и т. п.
- Короткие кости напоминают многогранники, целиком заполненные губчатым веществом. Они образуют скелет запястья и предплюсны.
- Плоские кости напоминают сандвичи из двух слоев компактного вещества с губчатой прослойкой. К этому типу относятся лопатки, ребра, грудина, кости свода черепа, подвздошные кости таза.
- Смешанные кости, например позвонки и кости лицевого отдела черепа, устроены так сложно, что не соответствуют ни одной из перечисленных выше категорий.
- Сесамовидные (вставочные) кости не связаны с остальным скелетом. Они образуются внутри сухожилий и укрепляют их в участках сильного трения, например о суставы. Обычно они очень мелкие. Исключение — надколенник.
ЗАЖИВЛЕНИЕ ПЕРЕЛОМА
Для полного срастания сломанной кости требуется от шести недель до нескольких месяцев.
- Сразу после перелома в его месте начинается кровотечение из поврежденных сосудов надкостницы.
- Кровь свертывается, перестает вытекать, на месте ее сгустка постепенно формируется фиброзная соединительная ткань.
- Поверх фиброзной ткани остеобласты откладывают мягкое губчатое вещество кости — образуется так называемая костная мозоль.
- Со временем мозоль рассасывается, а на месте наружного слоя ее губчатого вещества образуется компактное.
