Костная система и ее функции

 

Значение скелета. Скелет человека (от греческого skeletos – высохший, высушенный) является опорой тела. Он выполняет опорную и защитную функции. Так, головной мозг защищен костями черепа, спинной мозг – позвоночником, внутри которого он находится, сердце и легкие – грудной клеткой. Если бы у человека не было ребер, то даже небольшие столкновения могли бы повредить легкие и сердце. Нижняя часть грудной клетки также защищает почки и верхнюю часть пищеварительной системы. Кости туловища и конечностей являются к тому же и рычагами, с помощью которых осуществляются движения тела в пространстве. Скелет создает структурную форму тела, определяя его размеры, а также выполняет и другие функции, например, участвует в обмене веществ. В нем сосредоточена основная часть минеральных веществ (до 90% кальция, имеющегося в организме человека, фосфор и другие соединения). Содержащийся в костях красный костный мозг служит основным источником клеточных элементов крови.

В скелете человека различают: скелет головы, туловища, верхних и нижних конечностей. Всего кости взрослого человека составляют около 18% массы его тела, а их количество равно 200 (85 парных и 36 непарных). Каждая кость имеет определенную форму, величину и занимает определенное положение в скелете. Часть костей соединена между собой подвижными суставами. Они приводятся в движение прикрепленными к ним мышцами.

Строение кости. Кость имеет сложный химический состав и представлена органическими и неорганическими веществами. Основную массу составляют 65-70% неорганические вещества (соли фосфора и кальция) и 30-35% органические (из них 95 % составляет белок коллаген; 5 % - неколлагенновые белки, жиры, углеводы).

Минеральные вещества придают твердость, органические – эластичность и упругость. По твердости кость можно сравнить с чугуном или бронзой. Костная система очень динамична и в течение жизни человека претерпевает значительные изменения. Возрастные изменения костной системы столь характерны, что позволяют специалистам судить по обнаруженным в раскопках костям о возрасте людей, живших многие столетия назад. Изменчив и химический состав костей в зависимости от возраста. Так, в детском возрасте кости более эластичные и упругие, так как в них преобладают органические вещества. С возрастом же их становится меньше, и поэтому у пожилых людей костный аппарат более хрупкий и ломкий. Скелет как опора несет большой груз: в среднем 60-70 кг (это средняя масса взрослого человека).

Большинство костей состоит из наружного плотного вещества (располагается в местах, где требуется особая прочность) и внутреннего губчатого вещества (обеспечивает уменьшение массы кости). Их количественное соотношение и распределение зависит от участка скелета и выполняемых функций. Снаружи располагается надкостница – тонкая оболочка, прочно соединенная с костью, богатая нервами и сосудами, проникающими в глубь через особые отверстия. Она участвует в питании и росте костей в толщину за счет деления клеток надкостницы, тогда как в длину кости растут за счет хрящей. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-25 годам, у женщин – в 18-21 год.
Каждая кость скелета – это активно функционирующая и непрерывно обновляющаяся структура. Для сохранения твердости кости нуждаются в регулярной нагрузке, так как под ее влиянием кости и весь скелет развиваются правильно. В случае недостаточности по какой-либо причине нагрузки кости подвергаются патологическим изменениям, к примеру, обездвиженность приводит к тому, что кости теряют механическую прочность. Этот быстротекущий процесс можно наблюдать, например, на загипсованной в течение месяца ноге.

Общий обзор скелета человека. Скелет человека состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки, поясов конечностей и скелета свободных конечностей.

Позвоночник, состоящий из 33—34 позвонков, имеет пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчиковый (4—5).

Позвоночник в организме человека выполняет следующие функции:
1. Является опорой нашего тела, поэтому он должен быть крепким, чтобы выдержать нагрузки.
2. Обеспечивает двигательную активность головы и шеи, а также верхних и нижних конечностей, то есть всего тела.
3. Обеспечивает статику, что связано с нервно-мышечным аппаратом.
4. Защищает спинной мозг, от которого отходят нервы, обеспечивающие согласованную работу скелетно-мышечной системы и внутренних органов. Все автоматические и рефлекторные действия контролируются спинным мозгом, за исключением тех, которые контролирует головной мозг. Поэтому при патологии позвоночника нарушается и работа нервной системы. Защита спинного мозга – наиболее важная функция позвоночника.

 

Позвоночный столб позволяет совершать сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной оси. В норме он имеет два изгиба вперед (шейный и поясничный лордозы) и два изгиба назад (грудной и крестцовый кифозы). Названные изгибы имеют функциональное значение при выполнении различных движений (ходьба, бег, прыжки, кувырки и т.д.), они ослабляют толчки, удары и т.п., выполняя роль амортизатора.

Нормальная осанка человека определяется воображаемой вертикальной линией, на которой расположен центр тяжести человеческого тела. Подбородок должен находиться под прямым углом к остальному телу, плечи – прямые, грудная клетка поднята вверх, живот подтянут, но не втянут глубоко внутрь. В этом положении спина сохраняет свои естественные изгибы. Прямо необходимо не только стоять, но и сидеть, и ходить.

Череп защищает от внешних воздействий головной мозг и центры органов чувств. Он состоит из 20 парных и непарных костей, соединенных друг с другом неподвижноЧереп условно подразделяют на:

1) мозговой отдел;

2) лицевой отдел.

Непосредственно вместилищем головного мозга является мозговой отдел черепа. Этот отдел образуют кости: лобная кость, две теменные кости, затылочная кость, две височные кости, клиновидная кость и решетчатая кость.

Лицевой отдел черепа образуется парными верхнечелюстными костями, скуловой и нижней челюстью. Причем следует отметить, что нижняя челюсть является непарной, а также она является единственной подвижной костью черепа.

Череп соединяется с позвоночником при помощи двух мыщелков затылочной кости с верхним шейным позвонком, имеющим соответствующие суставные поверхности.

Грудная клетка образована 12 грудными позвонками, 12 парами ребер и грудной костью (грудиной), она защищает сердце; легкие, печень и часть пищеварительного тракта; объем грудной клетки может изменяться в процессе дыхания при сокращении межреберных мышц и диафрагмы.

Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из двух лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечностью, включающей плечо, предплечье и кисть. Плечо — это одна плечевая трубчатая кость; предплечье образовано лучевой и локтевой костями; скелет кисти делится на запястье (8 костей, расположенных в два ряда), пясть (5 коротких трубчатых костей) и фаланги пальцев (14 фаланг).

Скелет нижней конечности образован тазовым поясом (2 тазовых кости и крестец) и скелетом свободной нижней конечности, который состоит из трех основных отделов — бедра (одна бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (предплюсна — 7 костей, плюсна — 5 костей и 14 фаланг).

Все кости скелета соединены связками и мышечными сухожилиями, образуя суставы конечностей, позвоночника и др.

Суставы — подвижные соединения, область соприкосновения костей в которых покрыта суставной сумкой из плотной соединительной ткани, срастающейся с надкостницей сочленяющихся костей. Полость суставов герметично закрыта, она имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров сустава. Суставная жидкость уменьшает трение между поверхностями при движении, эту же функцию выполняет и гладкий хрящ, покрывающий суставные поверхности. В суставах могут происходить сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение.

Главная функция суставов — участвовать в осуществлении движений. Они выполняют также роль демпферов, гасящих инерцию движения и позволяющих мгновенно останавливаться в процессе движения. При систематических занятиях физическими упражнениями и спортом суставы развиваются и укрепляются, повышается эластичность связок и мышечных сухожилий, увеличивается гибкость. И наоборот, при отсутствии движений разрыхляется суставный хрящ и изменяются суставные поверхности, сочленяющиеся кости, появляются болевые ощущения, возникают воспалительные процессы.

Заболевания костной системы. Можно выделить множество заболеваний костной системы человека. На основе обобщения данных об этих болезнях их можно классифицировать на множество групп:

1) болезни травматического происхождения;

2) болезни воспалительного характера;

3) дистрофические заболевания;

4) диспластические заболевания.

Дистрофические заболевания. Данные дистрофические заболевания вызываются недостатком питания, эндокринными или же токсическими причинами. Одним из самых известных и самых опасных заболеваний данной группы является рахит, речь о котором пойдет чуть ниже.

Диспластические заболевания. Заболевания данной группы обусловливаются нарушением формы отдельных костей, что приводит к нарушению строения всего скелета человека.

Рахит остается и в настоящее время одной из самых распространенных болезней у маленьких детей. Одной из главных причин возникновения рахита является недостаток витамина D. При рахите в кости ребенка не поступают (либо поступают, но в недостаточном количестве) минеральные вещества. Вследствие недостатка этих минеральных веществ кости становятся очень гибкими и не выдерживают веса тела ребенка. Поэтому у детей, которые больны рахитом, кривые ноги. Голова и живот у таких детей, как правило, несоизмеримо большие. У них очень поздно начинают прорезаться зубы, у них очень долго не зарастают роднички, а теменные и лобные бугры увеличены.

У взрослых тоже есть, если можно так выразиться, свой рахит. Взрослые могут страдать от остеомаляции и остеопороза. Остеомаляция – это такое заболевание костной системы человека, когда из-за недостатка витамина D кости становятся очень гибкими. Как правило, остеомаляция может наблюдаться у беременных женщин либо женщин, которые недавно родили ребенка. Понятно, что вследствие того, что кости стали очень гибкими, они легко искривляются.

Остеопороз – еще одно заболевание, которым могут страдать взрослые при недостатке витамина D. При остеопорозе костная ткань и сами кости становятся очень пористыми. Недостаток витамина D может быть обусловлен следующими причинами:

1) вследствие нарушения деятельности кишечника и почек человека витамин D не усваивается;

2) плохая экология;

3) недостаточное ультрафиолетовое облучение.

К заболеваниям костной системы относится также остеохондроз. Термин «остеохондроз» происходит от двух греческих слов: osteon, что значит «кость», и chondros, что означает «хрящ». Остеохондроз – это дистрофический процесс в костной и хрящевой ткани, преимущественно межпозвоночных дисков, проявляется болями, ограничением движений в пораженных суставах.

Также одной из самых распространенных болезней костной системы является искривление позвоночника. Наш позвоночник является опорой для всей костной системы, поэтому важно следить за его «прямотой».

Искривление позвоночника происходит тогда, когда:

1) недостаточно развита мускулатура и мышцы спины в частности;

2) существует длительная статическая нагрузка, т. е., когда человек долго находится в одном и том же неправильном положении.

Своевременное исправление дефекта осанки поможет предотвратить искривление позвоночника.

Вообще следует сказать, что искривление позвоночника бывает 3 видов:

1) сколиоз;2) лордоз;3) кифоз.

Сколиоз. Сколиоз является самым распространенным видом искривления позвоночника. Он наблюдается у детей и подростков в возрасте от пяти до пятнадцати лет. Как правило, выделяют врожденный и приобретенный сколиоз. Врожденный сколиоз является следствием неправильного развития позвонков, приобретенный же, как следует из его названия, приобретается в результате того, что ребенок сидит в «неправильной позе». Особо сложные и тяжелые сколиозы приводят к тому, что нарушаются функции внутренних органов.

Кифоз. Кифоз – это вид искривления позвоночника, который делится на подвиды:

1) дугообразный кифоз;

2) угловатый кифоз.

При дугообразном кифозе какой-либо отдел позвоночника, если можно так выразиться, «равномерно» изгибается к спине. А при угловатом кифозе происходит резкое искривление какого-либо одного (как правило, очень небольшого) участка позвоночника.

Лордоз. Лордоз – это, как уже говорилось выше, один из видов искривления позвоночника. Как правило, лордоз является приобретенным. Причинами его появления могут быть врожденные травмы тазобедренного сустава, а также излишний вес человека. При врожденных травмах тазобедренного сустава центр тяжести тела, как правило, смещается назад. Для того чтобы не потерять равновесие, человек должен прогибаться в обратную сторону, т. е. вперед. Характерной чертой лордоза являются боли, которые обусловлены перераспределением нагрузки. Для исправления лордоза назначается корректирующая гимнастика.

Подобно другим частям тела, кости состоят из клеток, которые непрерывно отмирают и обновляются. Части этих клеток, называемые остеобластами, являются костеобразующими клетками. Благодаря им кости регенерируются и сохраняют свою прочность, необходимую, чтобы выдерживать ежедневные нагрузки. Остеобласты стимулируются под воздействием на них мышц во время движения. То есть, чем больше нагрузка на кость во время работы с тяжестью, тем активнее остеобласты, тем больше плотность и прочность твоего скелета. Если остеобласты не стимулируются, то отсутствуют условия для обновления костной ткани.

 

При систематическом выполнении значительных по объему и интенсивности статических и динамических упражнений кости становятся более массивными, в местах прикрепления мышц формируются хорошо выраженные утолщения — костные выступы, бугры и гребни. Происходит внутренняя перестройка компактного костного вещества, увеличиваются количество и размеры костных клеток, кости становятся значительно прочнее.

 

Именно поэтому интенсивность и разнообразие движений являются важными факторами программы укрепления костной системы.

Давайте разберемся, какие упражнения лучше всего стимулируют остеобласты и укрепляют кости.

Простое упражнение для поддержания правильной осанки: встаньте спиной к стене, ноги слегка расставлены, руки свободно опущены. Затылок, плечи, икры и пятки касаются стены. А теперь постарайтесь прислониться к стене так, чтобы расстояние между стеной и поясницей было не больше толщины пальца. Подберите живот, вытяните немного шею вверх и поднимите плечи. Выполняйте это упражнение как можно чаще в течение дня.

 

Хорошим примером являются различные виды кардиотренировок, они увеличивают частоту сердечных сокращений:

· бег, обычный и трусцой

· подъем по лестнице

· степ-аэробика

· прыжки со скакалкой и прыжки с переменой положения рук и ног ("разножка")

· танцы (или иная хореография), требующие подскоков, прыжков, топтания или бега вприпрыжку

· теннис

· ходьба пешком и горный туризм

Такие "безударные" виды спорта, как плавание, ходьба по ровной местности и езда на велосипеде - могут быть хороши для общего физического развития, однако исследования показывают, что они имеют слабый костеобразующий эффект.

 

Разумеется, обычные силовые тренировки - это отличный способ увеличить плотность костей. Вес груза должен быть таким, чтобы Вам было комфортно поднять груз семь-восемь раз, держа правильное положение тела. Если Вы можете поднять груз 12 раз подряд, то вес следует увеличить.

 

Как и при любых физических упражнениях, для укрепления костной ткани важную роль играет разнообразие. Большинство упражнений тренируют лишь одну группу мышц и лишь одним способом. Чтобы упражнения приносили максимальную пользу для костной системы, старайся задействовать как можно больше мышц, работать под различными углами, выполнять разные типы движений. Не обязательно делать это во время каждого занятия, но хотя бы раз в две недели стоит обновлять комплекс упражнений.