Скелет может казаться менее подвижным и интересным по сравнению с другими органами и системами человеческого тела. Однако у скелета есть множество удивительных физических и биохимических особенностей. Они не только позволяют ему поддерживать тело, но и регулируют работу всего организма. Давайте рассмотрим скелет внимательнее и узнаем, чем он действительно уникален.
Скелет влияет на обмен сахара
На самом деле скелет входит в состав эндокринной системы человека. Он регулирует обмен сахара, а также влияет на переработку некоторых видов жиров. В 2007 году учёные из Медицинского центра Колумбийского университета выяснили, что клетки костей контролируют уровень сахара в крови и распределение жира благодаря особому гормону — остеокальцину. Этот гормон повышает выработку инсулина, но при этом не приводит к снижению чувствительности к инсулину, что обычно происходит при его увеличении. Более того, остеокальцин увеличивает число клеток поджелудочной железы, которые производят инсулин. Это вещество также уменьшает накопление жира.
Таким образом, скелет — это важный регулятор обмена веществ, влияющий на уровень сахара и процессы набора или снижения веса. Поэтому его роль особенно значима в вопросе профилактики и лечения диабета 2 типа, ведь у людей с этим заболеванием уровень остеокальцина понижен. Это открытие дало надежду на новые подходы к лечению диабета. По словам Жерара Карсанти, заведующего кафедрой генетики и развития в Колумбийском университете: «Открытие того, что наши кости регулируют уровень сахара в крови ранее неизвестным образом, полностью меняет наше понимание функций скелета и открывает новый взгляд на обмен веществ. Эти результаты показывают важную сторону эндокринологии, о которой раньше никто не догадывался».
Автоматическая замена костей
Человеческий скелет начинает формироваться задолго до рождения и продолжает расти многие годы. На первый взгляд, можно подумать, что скелет похож на строящееся здание — постепенно становится больше, крепче, насыщается минералами. Но на самом деле скелет не строится один раз и навсегда. Он постоянно обновляется на протяжении всей жизни. Самое удивительное, что полное обновление каждой кости происходит примерно раз в 10 лет.
В молодом возрасте особый процесс, который называется моделированием, позволяет формировать новую кость, одновременно удаляя старый костный материал из другой части этой же кости. Так обеспечивается правильный рост костей. Позже, примерно с двадцати лет, основной процесс обновления называется ремоделированием. Именно он становится главным способом обновления костей во взрослом возрасте. В результате большая часть костной ткани взрослого человека заменяется новой примерно за 10 лет.
Эти процессы объединяются под названием костного обмена и включают пять биохимических стадий. Сначала старая кость растворяется, затем на её месте строится новая структура. Всё это позволяет скелету быть крепким и здоровым в течение жизни.
Болезнь Горхема
Несмотря на свою прочность и сложную организацию, скелет не застрахован от болезней. Он, как и другие органы, может страдать от различных, в том числе редких и необычных нарушений. Болезнь Горхема — один из таких примеров. Это редкое заболевание, при котором кости начинают исчезать (процесс называется остеолизом). Костная ткань может разрушаться в любой части скелета, но чаще всего болезнь поражает череп, плечи, рёбра, челюсть, позвоночник и таз. В этих местах кость буквально истончается и исчезает.
Иногда болезнь затрагивает мягкие ткани и соседние кости, вызывая ещё большее ослабление. Национальная организация по изучению редких заболеваний называет болезнь Горхема также «болезнью исчезающих костей». В тяжёлых случаях она может привести к смерти, если разрушает позвоночник или нарушает работу лёгких. Причины болезни до сих пор остаются загадкой. Единого способа лечения нет, но врачи применяют различные методы: операции, лекарства, тормозящие разрушение костей или образование лимфатических сосудов.
Удивительная подъязычная кость
Подъязычная кость занимает особое место среди всех костей человеческого тела. Она не соединена ни с одной другой костью и расположена среди хрящей, поддерживающих гортань. Эта кость уникальна не только из-за своего положения, но и благодаря роли в эволюции человека. Подъязычная кость служит опорой для мышц языка и дна рта. Она состоит из трёх основных частей — тела и двух рогов, которые формируют её U-образную форму.
Развитие такой сложной и изолированной кости позволило человеку говорить более сложно и чётко, чем любому другому млекопитающему. Сложное устройство подъязычной кости и гортани вместе создаёт возможность произносить разные звуки. Ещё один интересный момент связан с развитием речи у младенцев. С возрастом у детей гортань опускается ниже, и это приводит к понижению голоса, а также позволяет начать говорить. У мальчиков во время полового созревания гортань опускается ещё ниже, что также влияет на голос. Подобные процессы происходили в эволюции человека, когда понижение гортани обеспечило развитие полноценной речи.
Необычайная прочность нижней челюсти
Если спросить, какая кость самая твёрдая в человеческом теле, многие подумают о бедре или пятке. Но самой прочной оказывается нижняя челюсть — так называемая мандибула. Это самая крупная кость черепа и единственная подвижная кость головы. Она не только выдерживает огромные нагрузки за всю жизнь, но и защищает зубы и участвует в жевании.
Нижняя челюсть соединяется с черепом почти под прямым углом. Её структура позволяет быть компактной и идеально подходить к своим функциям, оставаясь при этом очень прочной. Именно эта кость прочнее всех других костей тела. Это — наглядный пример того, как эволюция подстраивает твёрдость костей под конкретные задачи. Хотя переломы челюсти бывают, они случаются гораздо реже, чем можно было бы подумать, если судить только по её внешнему виду.
Кости и кроветворение
Связь между костями и кровью не всегда очевидна. Однако именно кости играют ключевую роль в образовании клеток крови. Костный мозг, который находится внутри некоторых костей, отвечает за производство эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. В детстве организм особенно нуждается в новых клетках крови, поэтому почти весь костный мозг в это время красный и активный. У младенцев красный костный мозг можно обнаружить даже в пальцах рук.
С возрастом часть красного костного мозга постепенно превращается в жёлтый, который преимущественно содержит жир. У взрослых красный костный мозг остаётся только в некоторых костях: тазовых, грудине, рёбрах, позвонках, плечах, черепе, а также в губчатом веществе бедренных и плечевых костей. В среднем у взрослого человека содержится примерно 2,6 килограмма костного мозга. Как же клетки крови из костей попадают в кровоток? Всё довольно просто и логично: сосуды в костном мозге пронизаны капиллярами. Образовавшиеся клетки выходят в кровяное русло через специальные каналы.
Таз, гормоны и рождение человека
Чтобы облегчить появление на свет ребёнка с большой головой, женский организм приобрёл уникальные приспособления. Особенно интересны изменения, происходящие в костях таза под действием гормона релаксина. Этот гормон вырабатывается в репродуктивной системе женщины. Он влияет не только на шейку матки, но и на гладкую мускулатуру, связки и суставы таза. Благодаря действию релаксина суставы таза становятся более подвижными, что помогает малышу пройти через родовые пути.
Однако, эта «расслабляющая» функция может приводить к тому, что женщина во время беременности становится менее устойчивой на ногах. Исследования показывают, что высокий уровень релаксина связан с повышенным риском травм связок, особенно у профессиональных спортсменок. Частота разрывов передней крестообразной связки у женщин с концентрацией релаксина выше 6,0 пг/мл возрастает в четыре раза. Также установлено, что риск таких травм увеличивается в овуляторную фазу менструального цикла. Кроме того, были замечены связи между нестабильностью таза и слабостью других суставов при высоком уровне релаксина. В исследованиях на животных такие корреляции выявлялись даже чаще. Всё это важно учитывать при использовании релаксина в медицинских целях.
Мелореостоз
Мелореостоз — это редкое заболевание костей, которое можно считать одной из самых необычных и загадочных патологий скелета. Оно встречается примерно у одного человека на миллион. Болезнь приводит к тому, что на поверхности существующих костей начинает хаотично разрастаться особенно твёрдая новая ткань. На рентгеновских снимках она выглядит как потёки воска от свечи.
Причины мелореостоза могут быть связаны с генетикой, однако внешние факторы также играют роль. Случались даже случаи, когда только один из двух одинаковых близнецов болел этой болезнью. Мелореостоз называют «странной и необычной болезнью» из-за большого разнообразия симптомов. Они могут включать сильные боли, поражение мягких тканей, деформацию и значительные ограничения движений в поражённых участках тела.
Гребни черепа и травмы мозга
Иногда наш собственный череп может стать причиной травмы мозга при сильных ударах головой. С одной стороны, прочные кости черепа защищают мозг от повреждений при внешних воздействиях. Однако мозг не закреплён внутри черепа и может двигаться в полости. При резком движении головы мозг продолжает двигаться по инерции, а затем сталкивается со стенками черепа.
При этом внутричерепные гребни и выступы на внутренней поверхности костей могут повредить поверхность мозга, вызвав разрывы или ушибы. Даже если череп не пробит, можно получить сотрясение или гематому. Внутренние силы также могут растягивать нервные волокна и рвать кровеносные сосуды. Чаще всего череп не повреждается снаружи, а повреждение мозга происходит из-за его движения внутри черепа. Иногда страдает та часть мозга, которая находится напротив места удара.
Влияние курения на кости
О вреде курения для здоровья знают все, но мало кто задумывается, что оно также вредит костям. Одной из главных причин разрушения костной ткани является остеопороз, при котором повышается риск переломов. Курение увеличивает вероятность развития остеопороза, так как нарушает питание костей. Оно мешает организму усваивать витамин D, а значит и кальций, необходимый для крепких костей.
Кроме того, токсины, содержащиеся в сигаретах, губительно действуют на клетки, которые формируют новую костную ткань (остеобласты). Курение также снижает выработку эстрогена у мужчин и женщин. Этот гормон помогает костям удерживать кальций. Если человек курит в молодости, кости не успевают стать достаточно крепкими. После 30 лет курение ускоряет потерю костной массы почти вдвое. Особенно страдают кости бедра, позвоночника и запястья. У курильщиков риск остеопороза в 2,5 раза выше, чем у некурящих. Женщины могут терять до 30% минеральных веществ костей, мужчины — до 20%. Всемирная организация здравоохранения утверждает, что одно из восьми переломов шейки бедра связано с курением.
