Человеческое тело - невероятная машина. Большую часть времени он работает так хорошо, что мы не обращаем особого внимания ни на одну из систем жизнеобеспечения, поддерживающих его работу.
Прямо сейчас ваше тело выполняет жизненно важные и сложные задачи, которые слишком многочисленны, чтобы их можно было понять. К счастью, наши тела не требуют нашего понимания, чтобы качать сердце, насыщать кровь кислородом, регулировать выработку гормонов или держать нас в вертикальном положении.
Кстати, человеческий скелет не дает нам ползать по полу, но что еще делают кости? Кости восстанавливаются, они производят клетки крови и костную ткань, они защищают наш мозг и наши органы, а кости также помогают поддерживать постоянный запас кальция в нашем организме.
И, даже если после того, как ты покинешь этот мир, твои кости останутся надолго после этого.
Но прежде чем мы даже поговорим о том, чтобы оставить наши скелетные останки для будущих поколений, мы должны сначала поговорить о костях: из чего сделаны кости? Что происходит, когда они ломаются? Исколько костей в теле человека?
Кости человеческого скелета
Кость представляет собой сотовую сетку из солей кальция, расположенную вокруг сети белковых волокон. Эти белковые волокна называются коллагеном.
Когда вы латаете дыру в куске гипсокартона, вы обычно заклеиваете ее лентой с клейкой волокнистой сеткой, а затем замазываете ее раствором для стен. Кость делается примерно так же. Коллагеновые волокна склеены между собой своего рода амортизирующим клеем. Затем все это покрывается и окружается фосфатом кальция, который затвердевает на месте. Кости не только используют кальций для прочности, но и хранят его в резерве. Когда другие части тела нуждаются в повышении уровня кальция, кости выделяют необходимое количество кальция в кровоток.
Существует три типа костной ткани: корковая ткань (внешний слой), губчатая ткань (внутренний слой) и субхондральная ткань (концы костей).
Кортикальная костная ткань покрыта фиброзной оболочкой, называемой надкостницей. Думайте о надкостнице как о жилете, который надевается на кость - у него есть скобы и места для прикрепления мышц и сухожилий. Надкостница содержит капилляры, которые отвечают за питание кости кровью. Кортикальная кость составляет 80% костной массы, она плотная, прочная и жесткая.
Губчатая костная ткань представляет собой внутренний слой кости и гораздо менее плотна, чем кортикальный слой кости. Он образован трабекулами, которые представляют собой игольчатые структуры, образующие сетку. Однако вместо сети костной структуры с периодическими промежутками губчатая кость больше похожа на сеть соединительных пространств с периодической структурой. Решетка крошечных камер заполнена либо костным мозгом, либо соединительной тканью. В этих пространствах, заполненных костным мозгом, образуются новые клетки крови.
Хотя губчатая кость составляет лишь около 20 процентов костной массы тела, она играет важную роль в функционировании организма. Он обеспечивает структурную стабильность и действует как своего рода амортизатор внутри кости, но не слишком увеличивает общий вес тела.
Костный мозг
Внутри полостей губчатой кости находится мягкая жировая ткань, состоящая из беспорядочной сети кровеносных сосудов и клеток, называемых костным мозгом. Есть два типа костного мозга: красный и желтый.
Красный костный мозг содержит стволовые клетки, неспециализированные клетки, которые могут превращаться в различные типы специализированных клеток. Они отвечают за пополнение и замену поврежденных или потерянных клеток в организме. В красном мозге есть два типа стволовых клеток:
- Гемопоэтические стволовые клетки(ГСК): Этот тип стволовых клеток ежедневно создает миллиарды новых клеток крови, включая эритроциты. (которые переносят кислород по всему телу), лейкоциты (которые борются с инфекциями и убивают бактерии) и тромбоциты (которые помогают вашей крови сворачиваться).
- Стромальные стволовые клетки: этот тип стволовых клеток обеспечивает питательными веществами как вторичные лимфоидные органы, так и нелимфоидные ткани.
Желтый костный мозг в основном состоит из жира, и с возрастом его можно найти в местах, где когда-то обитал красный костный мозг - в некоторых костях наших рук, ног, пальцев рук и ног., например. Если организму нужно больше клеток крови, желтый костный мозг может снова превратиться в красный костный мозг и произвести их.
Костный мозг может заболеть. Хронические миелопролиферативные заболевания (МПЗ) - это рак крови, вызывающий перепроизводство незрелых клеток костного мозга. Такие заболевания, как апластическая анемия и миелодиспластические синдромы (МДС), препятствуют способности костного мозга производить достаточное количество клеток крови.
Некоторые заболевания костного мозга можно лечить с помощью трансплантации стволовых клеток, при которой в организм пациента вводятся здоровые стволовые клетки для замены больных клеток.
Сколько костей в теле человека?
В человеческом скелете 206 костей, включая самые маленькие кости среднего уха и самую длинную бедренную кость.
Младенцы обычно рождаются с примерно 270 костями. С возрастом некоторые из этих костей сливаются, образуя 206 отдельных костей. Однако это число может варьироваться, поскольку в результате травмы некоторые люди могут потерять ребра, позвонки или пальцы.
Кости делятся на две категории: осевые и аппендикулярные. Есть 80 осевых костей, которые составляют позвоночник, грудную клетку и голову. Они защищают нежные органы, такие как сердце и мозг.
К осевым костям относятся:
- Череп: Кости черепа состоят из 22 взаимосвязанных черепных и лицевых костей. Эти черепные пластины и кости странной формы удерживаются вместе суставами, хотя эти суставы не позволяют двигаться (за исключением нижней челюсти или челюстной кости). Глубоко в ухе находится самая маленькая кость в вашем теле, стремя. Он размером с рисовое зернышко.
- Гредина: Грудина - или грудина - защищает сердце, легкие и участки крупных артерий от внешних воздействий. Грудина начинается как разные части, которые со временем сливаются в одну единую часть. Грудина также обеспечивает устойчивость ребер.
- Ребра: Эти плоские кости образуют защитный щит вокруг ваших внутренних органов. Есть 24 ребра, по 12 с каждой стороны тела. Они бывают трех разных типов. Сверху первые семь наборов ребернастоящие ребраОни соединяются сзади с позвоночником и спереди с грудиной. Следующие три пары - этоложные ребра. Они соединяются сзади с позвоночником, а спереди они прикрепляются к седьмому истинному ребру, которое является последним ребром, соединяющимся с грудиной.. Последними являютсяплавающие ребра, и эти две пары прикрепляются к позвоночнику, как и все остальные, но «плавают» спереди, то есть они не прикреплены к грудине или какому-либо другому ребру..
В то время как осевые кости образуют вертикальную ось тела,аппендикулярные кости соединяются с этой осью.
Добавочные кости включают:
- Кости плеча: Кости, из которых состоит плечевой пояс, соединяют руки с грудиной и грудной клеткой, обеспечивая стабильность и поддержку. У вас есть две ключицы (ключицы), которые одним концом прикрепляются к нагрудной пластине, а другим концом поддерживают лопатки. Каждая лопатка обеспечивает точку контакта для многих мышц и костей каждого плеча.
- Кости руки и кисти: Рука состоит из трех основных компонентов: плеча, нижней части руки и кисти. Верхняя часть руки представляет собой одну длинную кость, плечевую кость. Верхушка аккуратно входит в лопатку, а нижний конец соединяется локтевым суставом с двумя костями нижней части руки: локтевой (кость на той же стороне, что и мизинец) и лучевой (кость на стороне большого пальца). Радиус играет большую роль в вашей подвижности и функциональности, в то время как локтевая кость обеспечивает большую стабильность. И локтевая, и лучевая кости соединяются с костями запястья в руке. Каждая рука имеет впечатляющие 27 костей: восемь костей запястья, которые составляют запястье, пять пястных костей, которые продолжают длину вашей ладони, и 14 фаланг, которые образуют четыре пальца с тремя костями в каждой, а также один большой палец с двумя костями.
- Тазовый пояс: Эта прочная пара бедренных костей защищает нижние органы, такие как мочевой пузырь и, у женщин, плод во время беременности. Размеры таза значительно различаются у мужчин и женщин.
- Кости бедра, голени и стопы: Бедренная кость, самая длинная и прочная кость в теле, соединяет тазовый пояс с голенью. Бедренная кость соединяется через коленный сустав (который покрыт и защищен надколенником или надколенником) с большеберцовой костью. Другая кость ноги, малоберцовая, немного меньше голени. Каждая стопа состоит из 26 костей: семь костей предплюсны, которые составляют лодыжку, пять плюсневых костей, которые составляют тело вашей стопы, и 14 фаланг, которые образуют четыре пальца с тремя костями, каждый с большим пальцем, который состоит из двух костей.
Формы костей
206 костей человеческого тела можно условно разделить на четыре категории: длинные, короткие, плоские и неправильные.
- Длинные кости: Длинные кости имеют слегка изогнутый стержень, покрытый с обеих сторон гиалиновым хрящом, и их длина превышает толщину. Они сделаны в основном из плотной кости, что позволяет им выдерживать большой вес и противостоять давлению. Бедренная кость является прекрасным примером прочности длинной кости. Его полая цилиндрическая конструкция позволяет обеспечить максимально возможную прочность, не будучи слишком тяжелым. Полость внутри многих длинных костей - это место, где находится костный мозг. Длинные кости растут с обоих концов и имеют хрящевую пластину (также известную как эпифизарная пластинка) между стержнем кости и каждым концом кости. Эти пластины продолжают расти в подростковом возрасте.
- Короткие кости: Короткие кости состоят в основном из губчатой кости с защитным покрытием из компактной кости. Короткие кости не длинные и не толстые, а скорее кубовидные. Ваши коленные чашечки (надколенники), запястья (запястья) и некоторые другие кости стопы и лодыжки (предплюсны) являются короткими костями. Короткие кости не предназначены для большого движения, но они крепкие, компактные и долговечные. Короткие кости запястья и лодыжки также известны как сесамовидные кости. Сесамовидные кости (обычно классифицируемые как короткие или неправильные кости) располагаются внутри сухожилий в тех частях тела, где сухожилие должно пересекать сустав. Эти кости удерживают сухожилие немного в стороне от сустава, чтобы обеспечить лучший диапазон движений, когда сухожилие напрягается.
- Плоские кости: Эти кости тонкие и плоские. Плоские кости имеют средний слой губчатой кости, расположенный между двумя защитными слоями компактной кости. Два примера включают грудные кости и кости черепа. Плоские кости содержат костный мозг, который производит больше эритроцитов, чем любая другая кость.
- Неправильные кости: Кости, не входящие в другие три категории, являются неправильными костями. Позвонки в позвоночнике и челюстная кость (нижняя челюсть) представляют собой кости неправильной формы. Эти кости обычно выполняют очень специализированные функции и состоят в основном из губчатой кости с тонким слоем компактной кости вокруг них.
Как формируются кости
Прежде чем мы поговорим о формировании костей, нам нужно обсудить, как хрящ превращается в кость. Когда вы плаваете в утробе матери, ваше развивающееся тело только начинает обретать свою форму, и для этого оно создает хрящи. Хрящ - это ткань, которая не такая твердая, как кость, но гораздо более гибкая и в некотором смысле более функциональная. Хрящ - довольно хороший материал, если вы собираетесь лепить человека - достаточно для более тонкой работы, особенно для носа или уха.
Большая часть хряща плода начинает трансформироваться в кость, этот процесс называетсяокостенение Когда происходит окостенение, хрящ начинает кальцинироваться; то есть на клетках хряща начинают накапливаться слои солей кальция и фосфата. Эти клетки, окруженные минералами, отмирают. Это оставляет небольшие очаги разделения в хряще, который скоро станет костным, и крошечные кровеносные сосуды прорастают в эти полости.
Специализированные клетки, называемыеостеобласты, начинают путешествовать в развивающуюся кость по этим кровеносным сосудам. Эти клетки производят вещество, состоящее из волокон коллагена, а также способствуют сбору кальция, который откладывается вдоль этого волокнистого вещества.
В конце концов, остеобласты становятся частью смеси, превращаясь в низкофункциональные остеоциты. Эта сеть остеоцитов помогает формировать губчатую решетку губчатой кости. Губчатая кость не мягкая, но выглядит губчатой. Его пространства помогают передавать стресс от внешнего давления по всей кости, и эти пространства также содержат костный мозг. Маленькие каналы, называемыеканаликули, проходят через все кальцифицированные участки кости, позволяя питательным веществам, газам и отходам проходить через них.
Прежде чем превратиться в остеоциты, остеобласты производят кортикальный слой кости. Один из способов представить себе этот процесс - представить себе каменщика, запертого в кирпичной камере размером с человека, построенной им же самим. После образования твердой оболочки (кортикальной кости) каменщик сам заполняет камеру. Воздух проникает сквозь кирпич и разлагает каменщика.
В кости эта часть процесса выполняется остеокластами, которые проникают в кальцинирующий хрящ и вынимают кость из середины диафиза, оставляя место для формирования костного мозга. Остеокласты делают это, поглощая и переваривая костный матрикс с помощью кислот и гидролитических ферментов. Итак, наш каменщик (остеобласт) сделал гробницу (корковую кость), умер внутри гробницы (стал остеоцитом), со временем разложился (растворился остеокластами) и оставил после себя свои останки, образовавшие сеть массы и пространства внутри кирпичной гробницы..
В конце концов, весь хрящ превратился в кость, за исключением хряща на конце кости (суставного хряща) и пластинок роста, которые соединяют костный стержень с каждой стороны с концами костей. Эти хрящевые слои помогают кости расширяться и окончательно кальцифицироваться во взрослом возрасте.
Итак, прямо сейчас в вашем организме активно работают остеокласты, поглощающие старые костные клетки, и остеобласты, помогающие строить новые кости на их месте. Этот цикл называется реконструкцией. Когда вы молоды, ваши остеобласты (строители) более многочисленны, чем остеокласты, что приводит к росту костей. Когда вы стареете, остеобласты не могут идти в ногу с остеокластами, которые все еще эффективно удаляют костные клетки, и это приводит к потере костной массы (и состоянию, называемому остеопорозом, о котором мы вскоре поговорим).
Как ломаются кости
Хотя кость очень прочная, она может сломаться при достаточно сильном нажатии, растяжении или скручивании. Вот некоторые из наиболее распространенных разрывов:
- Стрессовый перелом: Этот тип перелома является результатом постоянной нагрузки на кость, такой как бег или прыжки. Большинство стрессовых переломов происходит в нижней части тела, и вы можете получить стрессовый перелом, не чувствуя боли.
- Открытый перелом: В отличие от закрытых переломов, при которых все части сломанной кости остаются в коже, открытые переломы приводят к проколу кости и коже.
- Полный перелом: Это когда кость аккуратно ломается на две части.
- Одиночный перелом: Это перелом, при котором кость имеет только один поврежденный участок.
- Оскольчатый перелом: Оскольчатые переломы - это кости, которые раздроблены или разбиты более чем на два фрагмента.
- Перелом зеленой ветки: При этом типе перелома кость треснула с одной стороны, но не насквозь. Такие перерывы обычно бывают у детей.
- Патологические переломы: Эти переломы могут быть вызваны внешними силами, но основной причиной является кость, ослабленная болезнью или инфекцией, например, раком кости.
- Переломы со смещением: Два сломанных конца кости не совмещаются и требуют изменения положения, прежде чем они встанут на место.
- Простой поперечный: Этот тип перелома представляет собой ровный, перпендикулярный перелом кости. (Представьте, что кто-то разрубил вашу бедренную кость пополам, аккуратно ударив по ней сбоку под прямым углом.)
- Косой перелом: Косой перелом - это диагональный перелом, идущий вдоль кости. (Представьте перелом зеленой ветки, но насквозь через кость.)
- Спиральный перелом: Спиральные переломы возникают, когда кость скручивается выше точки максимального сопротивления.
Как заживают сломанные кости
Когда кости сломаны, тело немедленно инициирует первую фазу заживления, реактивную фазу. Разорванные кровеносные сосуды собираются в месте разрыва и образуют сгусток или гематому. Этот сгусток содержит фибробласты, которые представляют собой клетки соединительной ткани, вырабатывающие белки коллагена. Когда этот сгусток образуется, он закладывает основу для полномасштабного восстановления кости.
Через несколько дней сломанные концы кости образуют новые кровеносные сосуды, которые врастают в сгусток, который теперь перекрывает расслоение кости, вызванное переломом. Вместе с этими новыми кровеносными сосудами прибывают лейкоциты и начинают уносить ненужный материал с места разрыва. Теперь фибробласты начинают размножаться и выделяют коллагеновые волокна, формирующие матрикс, замещающий кровяной сгусток.
В репаративной фазе специализированные клетки - остеопредшественники, расположенные в периостальной мембране, покрывающей большую часть кости, начинают трансформироваться в различные типы необходимых клеток. Одни из этих клеток - хондробласты - производят хрящ, а другие - остеобласты - производят некальцинированную кость, называемую мозолью. Новый хрящ и костная мозоль соединяют разрозненные фрагменты кости, и хрящ начинает окостеневать в трабекулярную кость.
В третьей фазе, фазе ремоделирования, остеокласты начинают удалять губчатую кость, а остеобласты замещают ее компактной костью. Как только эта фаза завершена, сломанная кость срослась.
Как суставы соединяют ваши кости
Каждый раз, когда вы наклоняетесь вперед, берете чашку кофе, подносите ее к губам и снова опускаете, ваши кости, суставы, мышцы и другие ткани работают вместе, чтобы сделать это усилие возможным.
В организме человека примерно 360 суставов, и каждый сустав состоит из нескольких элементов. Среди них:
- Кости: Суставной хрящ на концах костей предотвращает повреждение концов костей при контакте друг с другом. Сам хрящ может быть поврежден инфекцией, травмой, болезнью или простым износом. Это повреждение может привести к боли, воспалению и тугоподвижности, состоянию, известному как артрит.
- Скелетные мышцы: Скелетные мышцы прикрепляются к костям и при ближайшем рассмотрении кажутся полосатыми, за что получили название «полосатые мышцы». В отличие от сердечной мышцы или мышц стенок желудка, скелетные мышцы могут произвольно двигаться и находиться в состоянии покоя, когда они не активированы сознательно. Эти мышцы соединяются с костями через сухожилия.
- Сухожилия: Когда скелетная мышца сокращается или удлиняется, она тянет кость через прикрепленное сухожилие, жесткую, гибкую ткань.
- Связки: Эти ткани очень похожи на сухожилия, за исключением того, что они соединяют кость с костью, гарантируя, что они собираются вместе, чтобы сформировать сустав, который останется на месте.
- Синовиальная мембрана: Этот слой соединительной ткани существует вокруг каждого сустава, обеспечивая защиту и вырабатывая синовию, жидкость, которая смазывает сустав и питает хрящ.
- Бурса: Подобно синовиальной оболочке, бурса представляет собой небольшой мешочек, обеспечивающий смазку для облегчения движения мышц относительно мышц или мышц относительно костей.
Не каждый сустав двигается. Череп, например, состоит из нескольких костных пластин, которые соединяются вместе, но волокнистая ткань, соединяющая эти пластины, не двигается.
Свободно подвижные суставы относятся к одной из нескольких категорий. Различные типы суставов:
- Шарнирные соединения(известные также каквращающиеся соединения): Эти соединения позволяют вращаться вокруг оси. В верхней части позвоночника есть шарнирный сустав, который позволяет вашей голове двигаться из стороны в сторону.
- Шарнирные соединения: Эти соединения открываются и закрываются, как дверь. Ваш локоть - это шарнирный сустав.
- Скользящие суставы(известные также какплоские суставы): Эти суставы состоят из двух костных пластин, которые скользят друг относительно друга. Суставы в ваших лодыжках и запястьях являются скользящими суставами.
- Шаровые шарниры: Это наиболее маневренные типы шарниров. Они имеют соединение между собой одним костным концом, снабженным выступом, входящим в рецептивное пространство на конце другой кости в суставе. Ваше плечо представляет собой шаровидный сустав.
- Седловидные суставы: Эти суставы обеспечивают два разных типа движения. Например, седловидный сустав позволяет большому пальцу двигаться по направлению к указательному и от него (как если бы вы растопырили все пять пальцев, а затем соединили их бок о бок), а также скрестили ладонь по направлению к мизинец.
- Конилоидные суставы: Похожи на шаровидные суставы, только без сустава («шарик» просто упирается в другой конец кости).
Остеопороз и другие заболевания костей
Кости, как и любая другая часть тела, подвержены заболеваниям, наиболее распространенным из которых является остеопороз. Остеопороз - это уменьшение костной массы, в результате чего она становится структурно хрупкой и физически пористой.
Хотя любая кость может быть поражена остеопорозом, наиболее распространены кости бедра, позвоночника и запястья.
К факторам, способствующим остеопорозу, относятся:
- Секс: Женщины чаще, чем мужчины, заболевают остеопорозом. Но это также влияет на мужчин и молодых людей.
- Возраст: Вероятность заболеть остеопорозом увеличивается с возрастом.
- Диета: Плохая диета приведет к нехватке витамина С, кальция, фосфора, магния и витамина D - всех важных элементов хорошего здоровья костей.
- Низкий уровень эстрогена: Женщины с более высоким уровнем эстрогена, как правило, имеют более высокую плотность костей.
- Семейная история: Наличие у родителей или братьев и сестер остеопороза подвергает вас большему риску.
- Раса: Люди белого или азиатского происхождения также подвержены наибольшему риску остеопороза.
Другое заболевание, которое может поражать кости, - это рак костей. Рак кости чаще всего распространяется на кость из других частей тела, но он также может начаться в кости. Когда он начинается в кости, он известен как первичный рак кости. Первичный рак кости встречается редко и составляет всего 1 процент от всех диагностированных видов рака - ежегодно диагностируется около 3 450 новых случаев. Рак кости можно лечить хирургическим путем или с помощью химиотерапии, лучевой терапии или криохирургии (уничтожение раковых клеток путем замораживания их жидким азотом).
Остеонекроз - это дегенерация кости из-за недостаточного кровоснабжения. Лечение включает кортикостероиды, иммунодепрессанты, химиотерапию и хирургическое вмешательство.
Несовершенный остеогенез - это наследственное заболевание, при котором кости становятся особенно хрупкими. Неисправный ген не позволяет организму нормально вырабатывать коллаген.
Болезнь Педжета приводит к тому, что кости становятся слишком большими и структурно нестабильными. Хотя болезнь может поразить любую кость, чаще всего она поражает таз, череп, позвоночник и кости ног.
Статьи по теме