Kości i stawy - kształt i ruch.

206 niezwykłych cudów inżynierii znajdujących się w całym naszym ciele. Podążają za każdym naszym mięśniem. Mocne na tyle, by utrzymać masę 20-krotnie większą niż masa ich samych. Lekkie na tyle, by unosić się wbrew grawitacji. Giętkie na tyle, by znosić ogromne naprężenia. Połączone z sobą tak, by tworzyć niezwykłe figury.

Kości.

To one nadają kształt niezwykłej ludzkiej maszynie. Bez nich mięśnie byłyby tylko bezkształtną i bezużyteczną masą. To dzięki nim mięśnie każdego dnia mogą wprawiać w ruch każdą część ludzkiej maszyny.

Kiedy myślimy o kościach przychodzą nam do głowy czaszki i szkielety w katakumbach lub kościotrup zapamiętany z lekcji przyrody w szkole. Wyobrażamy sobie coś suchego, pustego i martwego. Jednak ostatnie co można powiedzieć o kościach to to, że są puste i martwe. Wbrew pozorom kości mają bardzo złożoną budowę i obecnych jest w nich wiele tkanek. Głównym składnikiem kości jest tkanka kostna będąca rodzajem tkanki łącznej. Oprócz niej w kościach obecna jest również tkanka tłuszczowa i tkanka krwiotwórcza, które razem z tkanką łączną i nerwową tworzą szpik kostny. Wyróżniamy żółty szpik kostny, zbudowany głównie z tkanki tłuszczowej i czerwony szpik kostny, który jest miejscem powstawania morfotycznych składników krwi. W każdej minucie naszego życia czerwony szpik kostny produkuje 120 milionów czerwonych krwinek rozprowadzających po całym naszym ciele życiodajny tlen i 7 milionów krwinek białych, które nieustannie odpierają ataki groźnych dla nas chorobotwórczych drobnoustrojów. U dzieci czerwony szpik kostny wypełnia wszystkie kości. Z upływem lat jednak część czerwonego szpiku przekształca się w żółty i u dorosłych szpik kostny zdolny do produkcji składników krwi obecny jest jedynie w tzw. kościach płaskich oraz w nasadach kości długich.

Tkanka kostna jest bardzo specjalnym rodzajem tkanki łącznej i ma charakter materiału kompozytowego. Połączenia twardego fosforanu wapnia i elastycznego białka kolagenu nadaje tkance kostnej niezwykłe własności. Bez giętkiego kolagenu kości byłyby kruche jak szkło, a bez fosforanu wapnia miękkie jak guma. Dzięki połączeniu obu składników są dość lekkie byśmy mogli się poruszać, dość silne by chronić nasze najdelikatniejsze organy i dość odporne by wystarczyć nam na całe życie.
Oprócz tzw. substancji zewnątrzkomórkowej (ang. extracellular matrix - ECM) zbudowanej z kolagenu i składników mineralnych,  tkanka kostna zawiera również komórki o wyjątkowych zdolnościach.
Osteocyty, które rezydują w jamkach kostnych a wypustkami kontaktują się z innymi osteocytami i są odpowiedzialne za odżywanie kości.
Osteoblasty, nazywane komórkami kościotwórczymi, które odpowiedzialne są za syntezę i mineralizację ECM.
Aż wreszcie osteoklasty, zw. komórkami kościogubnymi, które mają zdolność do resorpcji tkanki kostnej.

Z pozoru statyczne kości są niezwykle dynamiczną tkanką, w której zachodzą nieustannie procesy tworzenia i usuwania, mineralizacji i rozpuszczania – oba te typy procesów są nierozerwalne związane z sobą i stanowią podstawę regeneracji kości.

U dzieci i w młodym wieku kości mają wręcz magiczną zdolność regeneracji. Z wiekiem spada ona ale jest zachowana do końca życia. Regeneracja kości odgrywa rolę nie tylko przy złamaniach i uszkodzeniach, ale również jest naturalnym elementem życia kości. Ze względu na mającą miejsce z wiekiem utratę masy mięśniowej i gęstości kości, a także utratę ostrości zmysłów wzroku, słuchu i dotyku u osób starszych następuje pogorszenie równowagi. Według statystyk 1 na 3 osoby powyżej wieku 65 lat upada przynajmniej raz w ciągu roku. Upadki te są bardzo niebezpieczne ponieważ grożą złamaniami kości, które ze względu na obniżającą się z wiekiem zdolność do regeneracji trudniej się zrastają. W efekcie 30% takich upadków dochodzi do poważnych złamań kości biodrowej, czy uszkodzenia czaszki. Skutkują one znaczącym pogorszeniem jakości życia i mogą nawet prowadzić do przedwczesnej śmierci. Wiele starszych osób z obawy przed złamaniami ogranicza swoją aktywność ruchową. Tak naprawdę jednak aby zmniejszyć ryzyko groźnych w skutkach upadków osoby starsze powinny regularnie uprawiać dostosowane do ich sprawności ćwiczenia fizyczne.

Ćwiczenia fizyczne to nie tylko poprawa równowagi ciała, ale również wzmacnianie kości i zapewnienie im skutecznej regeneracji.

Naprężenia powstające w kościach w trakcie ruchu, w szczególności gdy jest to ruch z obciążeniem, stymulują regenerację kości. Innymi słowy regularny trening to podstawa zdrowych i silnych kości wolnych od osteoporozy. Dla osób starszych nie jest on opcją, ewentualnym sposobem spędzania wolnego czasu ale powinien stać się równie ważny jak jedzenie i sen. Jeśli ktoś obawia się ćwiczeń fizycznych lub uważa, że nie ma na nie siły, odczuwa ból w trakcie ćwiczeń, powinien pamiętać, że każdy rodzaj ruchu w ciągu dnia jest dla niego na wagę złota. Częste wstawanie z fotela, schylanie się, podnoszenie nóg i rąk pozwolą osobom starszym dłużej zachować mobilność i pozytywnie wpłyną zarówno na zdrowie kości, jak i na ich zdrowie w ogóle. Zdecydowanie wybierajmy spacery zamiast oglądania telewizji.

Nasze stawy i kości poddawane są tak dużym obciążeniom, że mimo swojej niezwykłej wytrzymałości czasem ulegają uszkodzeniu.

Czyż nie byłoby wspaniale, gdyby całe nasze kończyny mogły odrastać podobnie jak dzieje się to u salamandry? Na to będziemy musieli jeszcze zaczekać. Jednak dzięki osiągnięciom współczesnej medycyny odtwarzanie zniszczonych fragmentów kości stało się już faktem. Najpowszechniej stosowaną metodą naprawy uszkodzonej kości jest przeszczep. Chirurg umieszcza fragment kości pochodzący z innej części kośćca operowanej osoby w miejsce uszkodzenia. Niezwykle jednak trudno zgromadzić wystarczająco materiału kostnego, by nie groziło to uszkodzeniem kości, z której jest pobierany, a wystarczyło by przeszczep zakończył się sukcesem. Dlatego wzorując się na naturze naukowcy opracowali nowatorską metodę regenerowania kości z wykorzystaniem szkieletu koralowców i gąbek jako rusztowania. Świetnie się do tego nadają ponieważ ich skład przypomina mineralne składniki naszych kości, cechują się podobną porowatością i łatwo integrują się z ludzkimi kośćmi. Szkielety koralowców lub gąbek przycina się do potrzebnych rozmiarów i kształtów oraz przygotowuje się komórki macierzyste lub fibroblasty. Szkielet wraz z komórkami macierzystymi umieszcza się w miejsce uszkodzonej kości. W przeciwieństwie do przeszczepów na bazie metalu lub ceramicznych, przeszczep z szkieletu koralowca nie różni się odpornością mechaniczną od żywej kości, dzięki czemu łatwo ulega integracji z nią a ryzyko obumarcia zrekonstruowanej kości jest zminimalizowane.

Kościec niezwykłej ludzkiej maszyny ma też swoich bohaterów. Są nimi fenomenalne struktury, które utrzymują kości razem, a równocześnie pozwalają by poruszały się one względem siebie.

To stawy.

Dzięki nimi zginamy rękę, unosimy nogę i kręcimy głową. Poruszające się w stawie względem siebie kości narażone są na silne tarcia. Dzięki pokryciu stawowych powierzchni kości przez niezwykle odporną na ścieranie i sprężystą chrząstkę, w trakcie ruchów nie dochodzi do uszkodzenia ich powierzchni. Ponadto, stawowe części kości otoczone są torebką stawową, która zabezpiecza je przed niekontrolowanym przesuwaniem się względem siebie i wytwarza płyn stawowy nazywany również mazią. Płyn stawowy wypełnia przestrzeń między kośćmi, umożliwia ich przyczepność względem siebie, a równocześnie zmniejsza tarcie powierzchni kości.

Podobnie jak kości, chrząstka stawowa jest niezwykle dynamiczną strukturą. Głównie, bo w 60-80%, zbudowana jest ona z wody. Ponadto, podobnie jak tkanka kostna, zawiera kolagen, a także substancje nazywane proteoglikanami, które mają zdolność wiązania wody i są odpowiedzialne za sprężystość chrząstki. Komórki chrzęstne zawieszone w macierzy zbudowanej z wymienionych składników odpowiedzialne są zarówno za syntezę jak i rozpad chrząstki. Podobnie jak w przypadku kości, równowaga pomiędzy tymi dwoma przeciwstawnymi procesami jest podstawą utrzymania chrząstki w zdrowiu. Z wiekiem dochodzi do spowolnienia procesów regeneracji chrząstki, staje się ona cieńsza i gorzej spełnia swoje funkcje, w efekcie czego poruszanie może sprawiać ból. Problem ten dotyka również sportowców i osoby otyłe, u których chrząstka stawowa podlega większym obciążeniom i szybciej dochodzi do jej zużycia. Przyczyną degeneracji chrząstki jest także stan zapalny toczący się w stawach. Jako leki pierwszej pomocy w przypadku bólu stawów stosuje się tzw. niesteroidowe leki przeciwzapalne. Niestety mimo łagodzenia bólu paradoksalnie leki te przyspieszają degenerację chrząstki ponieważ hamują syntezę odpowiedzialnych za jej sprężystość proteoglikanów. Aby nasze kości i stawy długo utrzymywać w stanie zdrowia warto zadbać o dietę bogatą składniki konieczne do budowy tkanki kostnej i tkanki chrzęstnej. Częste spacery i aktywność fizyczna oraz bezpieczne kąpiele słoneczne wzmocnią kości i sprawią, że będą one odporne na złamania. A w razie bólu warto znaleźć dla siebie skuteczne i bezpieczne dla chrząstki substancje przeciwzapalne, które bogato oferuje natura.

W następnym odcinku podróży po naszym fascynującym ciele czas wrócić do początku. Zapraszamy na spotkanie nowego ze starym. Opowiemy o tym skąd biorą się genialne ludzkie maszyny.  

Powyższy artykuł ukazał się w miesięczniku Moda na Zdrowie w sierpniu 2014

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz