Кости позвоночника в организме человека образованы тканью

Костная система человека состоит в среднем из 206 костей, большинство которых являются симметричными;гибких хрящей, формирующих структуру ушных раковин, носа и части ребер, а также покрывающих суставные поверхности костей и суставов, и плотных связок, которые удерживают кости в местах их соединения суставах. Костная система (скелет) составляет 20% от общей массы тела.

Типы костей

В соответствии с формой кости делят на 4 основных типа: длинные, короткие, плоские и смешанные. Форма кости также указывает на ее механическую функцию.

Длинные кости – кости конечностей (кроме костей запястья, лодыжки и коленной чашечки) в длину больше, чем в ширину. Каждая имеет диафиз (тело) и два эпифиза (конца), которые обычно шире, чем тело кости. Эти кости работают как подъемные механизмы, заставляющие тело двигаться при сокращении мышц. Некоторые кости, особенно кости нижних конечностей, выполняют важную роль по удержанию массы тела.
Короткие кости – кости запястья и предплюсны имеют неправильную кубическую форму. Они выполняют роль своеобразного соединительного мостика в области запястья и лодыжки. Движения между этими костями ограничены, главным их назначением является сохранение стабильности кисти и стопы в целом.
Плоские кости – грудина, ребра, лопатка и кости крыши черепа. Эти кости тонкие, сплющенные и слегка изогнутые. Ребра и череп выполняют, главным образом, защитные функции (защита внутренних органов), а лопатки служат поверхностью прикрепления большого количества мышц.
Смешанным кости – кости лицевого черепа, позвоночника, таза и бедра. Вертикальное положение тела поддерживается S-образным гибким позвоночником, поддерживающим голову. Кости таза поддерживают равновесие верхней части туловища.

Хрящевая ткань

Хрящи являются особой соединительной тканью; покрывают суставные поверхности, формируют структуру ушей, носа и части ребер. Хрящи также образуют упругие прокладки между позвонками (межпозвонковые диски). Эта эластичная желеобразная ткань обладает высокой прочностью, устойчивостью к сдавливанию и истиранию. Суставная хрящевая ткань образует отполированные поверхности, покрытые особой синовиальной жидкостью (синовией), обладающей малым коэффициентом трения.

Вертикальное положение тела поддерживается S-образным гибким позвоночником, который удерживает также и голову. Кости таза поддерживают равновесие верхней части туловища, а сильные кости ног несут на себе практически всю массу тела.

Кости склета можно условно разделить на две категории: осевой скелет (череп, позвоночный столб, кости грудной клетки), добавочный скелет (кости верхней и нижней конечностей), в том числе тазовый пояс и плечевой пояс, соединяющий конечности с осевым скелетом.

Структура костей

Кости образованы живой тканью; выполняют не только поддерживающую функцию, но и служат депо и источником кальция и других минералов. В красном костном мозге образуются клетки крови. Кости состоят из клеток, окруженных матриксом. Этот матрикс на 35% состоит из белка, в основном коллагена, обеспечивающего их прочность и гибкость, и на 65% из минеральных солей, в ос новном кальция и фосфора, увеличивающих прочность. Такое сочетание делает кость в 5 раз прочнее стали. К клеткам, образующим кости, относятся остеоциты (из них построен матрикс), остеобласты (наращивают костную ткань) и остеокласты (разрушают костную ткань). Работая в динамическом равновесии, остеобласты и остеокласты постоянно обновляют костную ткань в соответствии с нагрузкой, возлагаемой на них мышцами, а также накапливают или выделяют кальций в зависимости от потребности организма.
Кости состоят из двух типов костной ткани. Компактная ткань, формирующая внешнюю поверхность кости, наиболее устойчива к нагрузкам. Она образована параллельными цилиндрами – остеонами. Это – структурные единицы кости, из которых образован матрикс. Через центральный канал каждого остеона проходят кровеносные сосуды. В небольших пустотах с наружной части остеонов находятся изолированные остеоциты. Губчатая костная ткань по своему строению напоминает пчелиные соты, заполненные желеобразным веществом – костным мозгом. Желтый костный мозг депонирует жир, а красный костный мозг вырабатывает клетки крови. Большинство костей покрыты тонкой мембраной, называемой периостом, или надкостницей.

Кости – источник минеральных веществ

Кости выполняют не только механические функции – поддержку, защиту и движение. Они также играют важную роль в накоплении и сохранении кальция и гемопоэзе.
Кальций является одним из двадцати минералов, кроме магния и цинка, которые поступают в организм с продуктами питания и играют важную роль в обеспечении нормального функционирования организма. 99% кальция в человеческом организме содержатся именно в костях. Благодаря кальцию человеческие кости и зубы сохраняют твердость. Этот минерал необходим для нормального сокращения мышц, передачи нервных импульсов и свертывания крови. Оптимальный уровень кальция в крови поддерживается двумя гормонами (Щитовидная железа выделяет два йодосодержащих гормона: трийодотиронин и тироксин, и кальцитонин, не содержащий йода), которые работают в противоположных направлениях – один высвобождает кальций костей в кровь, а другой стимулирует выделение кальция из крови и накопление его в костной ткани.
Клетки крови, к которым относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, образуются в красном костном мозге. Он содержится в костях черепа, позвоночника, ключиц, грудины, ребер, лопаток, таза и верхних эпифизах бедренных и плечевых костей.

Соединения костей

В скелете в местах соединения двух и более костей образуется су став. Благодаря суставам кости могут двигаться. Кроме того, сус тавы поддерживают прочность тела, так как в суставах кости прочно удерживаются крепкими волокнами соединительной ткани, называемыми связками. Связки одновременно и жесткие, и гибкие.
Существуют три типа соединений. Фиброзные соединения, такие как швы черепа, исключают движение. Частично подвижные хрящевые соединения, например межпозвонковые диски, допускают ограниченные движения. Синовиальные соединения (суставы) обладают большой подвижностью.
Большинство суставов являются синовиальными. Внутри синовиального соединения находится маслянистая жидкость (синовия), которая обволакивает сустав и смазывает концы костей. В зависимости от типа синовиальных соединений (суставов) варьирует и спектр обеспечиваемых ими движений.

Шаровидный сустав, например плечевой или тазобедренный, обеспечивает движения во многих направлениях.
Блоковидный сустав, например локтевой, коленный или голено стопный, подобно дверным петлям, позволяет соверщать движения только в одной плоскости.
Цилиндрический сустав, например, между атлантом и осевым позвонками, позволяет костям вращаться или поворачиваться относительно друг друга.
Плоские, или малоподвижные, суставы между костями запя стья и предплюсны обеспечивают скользящие движения небольщого размаха двух костейотносительно друг друга.
Эллипсоидные, или мыщелковые, суставы, например между лучевой костью и костями запястья,допускают движения из стороны в сторону, а также вперед и назад.
Седловидный сустав в основании больщого пальuа руки обес- печивает его движение в двух плоскостях.

Внутрихрящевое окостенение

Окостенение, или оссификация, – процесс формирования костей во внутриутробном периоде, младенчестве, детстве и юности. Большая часть костей (кроме черепа и ключиц) формируется в результате процесса внутрихрящевого (энкондрального) окос- тенения. Вначале скелет образуется мягкими хрящами, которые постепенно заменяются костной тканью - компактной и губчатой в результате деятельности остеобластов. В детстве кости становятся длиннее и шире, позволяя телу расти. В юности процесс роста замедляется, и окостенение практически заканчивается.

Регенерация и восстановление костей

В течение жизни форма и размер костей не остаются постоянными. Форма костей меняется в результате механических воздействий, вызванных напряжением мышц и силой гравитации. Самовосстановление костей после переломов или возникновения трещин также происходит благодаря процессу регенерации.

Скелет в правильной анатомической позе: вид спереди

Скелет: вид сзади

Скелет: вид сбоку

Источник

Многие пациенты жалуются на постоянные переломы, боли в костях и необъяснимое уменьшение массы тела. Подобные симптомы указывают на заболевание опорно-двигательного аппарата. Нарушение обмена веществ может приводить к изменению структуры костной ткани. На поздних стадиях остеопороз может стать причиной инвалидности пациента. Лечением этой патологии занимаются ортопеды и эндокринологи.

Общая информация

Остеопороз – это заболевание обмена веществ, характеризующееся прогрессирующим поражением костной ткани. Из-за усиленного разрушения костей и медленного образования новой ткани у пациента часто возникают травмы даже при незначительных нагрузках. По мере прогрессирования болезни деформируется опорно-двигательный аппарат. В большинстве случаев переломы возникают в области позвоночника, таза и костей предплечья. Ранние симптомы, не связанные с травмами, обычно отсутствуют. На поздних стадиях остеопороза повреждение костей может возникать даже в покое.

Остеопороз является одним из наиболее распространенных метаболических заболеваний среди пожилых людей. Патология чаще диагностируется у женщин. Деформация скелета на фоне разрушения костной ткани становится частой причиной утраты трудоспособности. Несмотря на неблагоприятный прогноз, ранняя профилактика зачастую позволяет предотвратить развитие болезни. Пожилым людям с предрасположенностью к остеопорозу назначают специальную диету.

Скелет человека

Опорно-двигательный аппарат человека образован скелетом и мышцами. Кости играют роль своеобразных рычагов, приводимых в движение мышечными волокнами. Кроме того, кости черепа, грудной клетки и таза защищают внутренние органы от механического воздействия. Вспомогательные структуры опорно-двигательного аппарата: связки и сухожилия обеспечивают прочную связь скелетной мускулатуры с костями. Еще одной немаловажной составляющей являются разнообразные суставы, предоставляющие собой подвижное соединение костей. Нарушение целостности опорно-двигательного аппарата может привести к значительному ухудшению качества жизни человека.

Кости состоят из самой плотной ткани организма. Молодые клетки (остеобласты) образуют минеральную составляющую скелета, обеспечивающую прочность. Также в состав костей входят органические вещества, необходимые для гибкости и эластичности скелета. От соотношения неорганических и органических компонентов костной ткани зависит устойчивость скелета к внешним воздействиям. При этом на фоне непрерывного обмена веществ костная ткань постоянно разрушается и обновляется. Нарушение метаболического баланса в тканях часто становится причиной деформации скелета.

Дополнительные функции костей:

Депонирование красного костного мозга, образующего компоненты крови и иммунной системы.
Поддержание обмена веществ путем формирования запасов кальция, фосфора и других минеральных компонентов.
Смягчение физических нагрузок с помощью хрящей и костных соединений.

Костная ткань постоянно перестраивается в течение жизни человека в ответ на микротравмы. Упорядоченные изменения происходят в отдельных участках костей, причем процессы разрушения ткани всегда чередуются с периодами регенерации. Все эти механизмы необходимы для поддержания формы скелета.

Развитие костной ткани во многом зависит от гормональной регуляции организма. В подростковом возрасте происходит ключевой период развития опорно-двигательного аппарата именно благодаря гормональному фону. Поздние эндокринные изменения, включая климакс у женщин, могут неблагоприятно влиять на состояние скелета.

Метаболизм костей в норме

Прочность костей определяется содержанием коллагеновых белков и минеральных компонентов. От коллагена зависит предел прочности ткани при растяжении, в то время как минеральные вещества определяют предел прочности кости при сжатии. Чем больше в ткани кальция, тем устойчивее структура к физическому воздействию. По мере взросления химический состав скелета человека постоянно изменяется. В костях детей преобладают органические компоненты, поэтому в этом возрасте переломы случаются сравнительно редко. В костной ткани пожилых людей содержится мало коллагеновых белков, из-за чего повышается риск травмирования.

Лечение остеопороза

Помимо внешних влияний, регуляция состояния кости зависит от двух типов клеток – остеокластов и остеобластов. Как уже было сказано, остеобласты образуют минеральные и органические составляющие органа. Остеокласты обеспечивают постоянное разрушение кости. От взаимодействия этих клеток зависит баланс разрушения и обновления тканей.

Остеоциты, представляющие собой окончательно дифференцированные остеобласты, встроенные в минерализованную кость, определяют особенности ремоделирования тканей. Считается, что при остеопорозе механизм связи между остеокластами и остеобластами изменяется под воздействием постоянного травмирования трабекул. Остеокластам требуются недели, чтобы разрушить кость, в то время как остеобластам нужны месяцы для регенерации ткани. Следовательно, любой процесс, который увеличивает скорость преобразования кости, приводит к утрате тканей с течением времени.

Причины возникновения

Отличительной чертой остеопороза является уменьшение массы скелета, обусловленное дисбалансом между резорбцией и регенерацией кости. Нарушение этого равновесия может происходить из-за гормональных расстройств, генетических мутаций, метаболических заболеваний и других негативных факторов. При этом механизм развития болезни у пациентов разного возраста различается. Так, у молодых людей патология обуславливает неспособность организма нарастить достаточное количество костной массы. У пожилых пациентов преобладают процессы разрушения ткани.

Возможные причины:

Дефицит эстрогенов. Эти половые гормоны играют роль в развитии остеопороза у мужчин и женщин. На поверхности остеобластов и остеокластов расположены рецепторы к эстрогену, необходимые для изменения функций клеток в ответ на воздействие гормонов. Недостаток эстрогена приводит к смещению баланса тканей в сторону разрушения костей. Кроме того, эстрогены влияют на состояние скелета с помощью цитокинов и локальных факторов роста.
Старение организма. Важно учитывать не только гормональные изменения в организме во время старения, но и естественные метаболические преобразования. По мере взросления остеобласты получают все меньше питательных веществ, необходимых для выработки костной ткани. На определенном этапе дефицит питания этих клеток приводит к неспособности поддержания баланса разрушения и регенерации кости.
Недостаток кальция и витамина D в организме. Это важные компоненты, отвечающие за состояние скелета. Недостаточное поступление и всасывание кальция приводит к нарушению баланса между щитовидной железой и паращитовидными железами. В результате усиливается резорбция кости.

Таким образом, причины остеопороза связаны с естественными процессами старения организма и гормональными изменениями.

Факторы риска

Врачам известно огромное количество факторов риска остеопороза, так или иначе связанных с механизмом нарушения костного метаболизма. Это первичные заболевания, особенности образа жизни и наследственность человека. Некоторые формы предрасположенности к болезни напрямую стимулируют механизмы разрушения тканей, в то время как связь отдельных факторов риска с патогенезом необъяснима.

Основные факторы риска:

Изменение уровня половых гормонов. В первую очередь это уже упомянутое снижение уровня эстрогена после наступления менопаузы, обуславливающее нарушение баланса процессов разрушения и обновления костной ткани. У мужчин происходит постепенное снижение уровня тестостерона с возрастом, приводящее к повышению риска развития остеопороза. Кроме того, лечение рака предстательной железы и карциномы молочной железы также увеличивает риск уменьшения костной массы.
Патологии других эндокринных органов. Так, избыток гормонов щитовидной железы неблагоприятно влияет на состояние скелета. Гипертиреоз возникает на фоне наследственных факторов и приема определенных лекарств. Повышенная активность паращитовидных желез также обуславливает повышенный риск остеопороза.
Неправильное питание. Дефицит кальция в организме часто возникает при недостаточном потреблении кисломолочных продуктов. Важную роль играют разнообразные нарушения пищевого поведения, вроде анорексии.
Заболевания пищеварительной системы, обуславливающие недостаточное всасывание кальция в кишечнике. Обычно речь идет о разных видах воспалительных патологий, вроде гастродуоденита. При этом пациент может употреблять достаточное количество кисломолочных продуктов.
Бесконтрольное применение лекарственных препаратов. Длительные курсы применения кортикостероидов увеличивают риск разрушения костей. Кроме того, на ткани неблагоприятно влияет постоянное применение лекарств для лечения рефлюксной болезни пищевода, рака и эпилепсии.
Другие первичные патологии, нарушающие постоянство внутренней среды организма. Это растущие злокачественные опухоли, аутоиммунные недуги, почечная недостаточность, сахарный диабет и миеломная болезнь.
Малоподвижный образ жизни. Регулярные физические упражнения необходимы для обновления костной ткани и улучшения состояния опорно-двигательного аппарата в целом.
Вредные привычки. Потребление алкогольных напитков и курение неблагоприятно влияют на метаболизм тканей опорно-двигательного аппарата.
Возраст и половая принадлежность. Остеопороз чаще возникает у женщин в возрасте от 45 лет.
Наследственность. Выявление остеопороза у родственников пациента указывает на неблагоприятный семейный анамнез.

Некоторые врачи относят к факторам риска болезни даже вполне естественные признаки, вроде узкой грудной клетки. Учет различных форм предрасположенности к остеопорозу позволяет вовремя проводить профилактические мероприятия.

Патогенез

К главным механизмам развития заболевания ученые относят недостаточное образование костной массы в раннем возрасте, избыточную резорбцию скелета и дефицит регенерации во время перестройки тканей. Взаимодействие этих трех механизмов лежит в основе уменьшения плотности костей у пациентов с остеопорозом. Пусковым механизмом подобных моделей развития скелета могут быть гормональные расстройства, наследственные факторы, болезни внутренних органов и естественные процессы во время старения.

Губчатая часть костей обеспечивает прочность скелета. Именно эта ткань в первую очередь подвергается разрушению на фоне избыточной активации остеокластов. При этом помимо уменьшения плотности губчатых компонентов происходит изменение микроархитектуры костной ткани. Тонкие трабекулы разрушаются с возникновением небольших трещин. Постепенно трещины замещаются еще более хрупкой тканью, не способной поддерживать устойчивость скелета по отношению к физическим нагрузкам.

Симптомы

В большинстве случаев остеопороз не проявляется симптоматически до появления осложнений. Без тщательных обследований пациенты не могут обнаружить дегенерацию костной ткани в организме. Тем не менее, по мере развития недуга возникает деформация опорно-двигательного аппарата. Это может быть изменение осанки или переднезаднее выпячивание грудной клетки.

Дополнительные признаки и симптомы:

Боли в спине и груди, связанные с разрушением позвонков.
Уменьшение роста.
Увеличение физиологических изгибов позвоночника.
Частые переломы костей при небольших нагрузках.
Меньшая подвижность скелета.

К сожалению, немногие люди вовремя обращаются к врачу с жалобами на подобные симптомы. Чаще всего патология выявляется на поздних стадиях, когда происходит значительное уменьшение костной массы.

Диагностика

Для прохождения обследования необходимо записаться на прием к ортопеду. Врач расспрашивает пациента о жалобах и изучает анамнестические данные для обнаружения факторов риска болезни. Затем проводится общий осмотр, позволяющий обнаружить характерные осложнения недуга, вроде деформации позвоночника и грудной клетки. Для уточнения диагноза и подбора лечения ортопеду потребуются результаты инструментальных и лабораторных исследований.

Дополнительные методы диагностики:

Развернутый анализ крови. В процедурном кабинете медсестра производит забор венозной крови и направляет материал в лабораторию. Специалисты оценивают соотношение форменных элементов, печеночные показатели, концентрацию тиреоидных гормонов, уровень кальция и витамина D. Высокая концентрация кальция в крови может быть первым признаком недуга, поскольку разрушение кости приводит к высвобождению минеральных компонентов ткани. Также проводится оценка уровня половых гормонов.
Оценка плотности костной ткани. Денситометрия является рентгенологическим методом, позволяющим оценить плотность минеральных компонентов в области позвоночника и тазовых костей. По полученным снимкам врачи рассчитывают толщину костей и оценивают полученные коэффициенты в соответствии с возрастной и половой нормой.
Ультразвуковое обследование – более безопасный метод визуализации, подразумевающий использование высокочастотных звуковых волн. При этом организм пациента не подвергается облучению. УЗИ может быть также использовано для оценки плотности минеральных компонентов.
Компьютерная томография – наиболее точный метод визуального обследования костей. Во время исследования пациент лежит на столе томографа, а специалист получает необходимые изображения. Разнообразные срезы дают ортопеду возможность оценить состояние костей и обнаружить ранние признаки остеопороза.

Таким образом, диагностика остеопороза основана на применении рентгенографических методов и лабораторных анализов. При необходимости ортопед назначает консультацию эндокринолога, гинеколога или врача другого профиля.

Как лечить?

Метод лечения зависит от выявленной первопричины болезни, степени деформации скелета, возраста и индивидуального анамнеза пациента. Основной задачей является остановка дальнейшей резорбции с активацией процессов восстановления тканей. Для этого ортопеды назначают в первую очередь медикаментозную терапию. При этом очень важно перед подбором медикаментов учитывать уже имеющиеся болезни, поскольку при патологии печени, почек, тромбоэмболии и онкологических заболевания женских половых органов гормоны могут быть противопоказаны.

Основные медикаментозные назначения:

Лекарственные средства на основе бисфосфонатов. Механизм действия этих препаратов направлен на предотвращение дальнейшего разрушения костей. Применение бисфосфонатов при наличии факторов риска остеопороза позволяет предупредить деформацию скелета и возникновение переломов. К возможным побочным эффектам бисфосфонатов относят тошноту и абдоминальные боли.
Гормональная терапия на основе эстрогена (селективные модуляторы). Эти препараты позволяют восстановить плотность костной ткани. Женщинам врачи обычно назначают ралоксифен, имитирующий физиологическое влияние эстрогена на скелет. К побочным эффектам таких лекарств относят повышенный риск возникновения опухоли женских половых органов и тромбоза.
Заместительная терапия тестостероном для мужчин. Препараты позволяют поддерживать высокий уровень мужских гормонов и уменьшать негативные эффекты резорбции костей.
Деносумаб – препарат на основе человеческих моноклональных антител. Применение такого медикамента позволяет увеличить плотность тканей и уменьшить риск перелома. Деносумаб применяется при остеопорозе и онкологии костей. К побочным эффектам препарата относят снижение активности иммунитета и суставные боли.
Терипаратид – рекомбинантная белковая форма гормона паращитовидной железы. Подкожные инъекции этого препарата способствуют росту новой костной ткани. К побочным эффектам лекарства относят тошноту и боли в конечностях.

В зависимости от результатов диагностики врач может назначить дополнительное лечение, вроде терапии гипертиреоза. Хирургическое лечение проводят при значительной деформации скелета. Улучшение рациона позволяет поддерживать достаточный уровень кальция и витамина D в организме. Врачи также рекомендуют пациентам с остеопорозом отказаться от курения, алкоголя и избыточных физических нагрузок.

Осложнения

Остеопороз является хроническим прогрессирующим заболеванием. По мере усиления резорбции тканей возникает постепенная деформация скелета. Компрессионные переломы позвонков часто образуются у пациентов даже при минимальном напряжении, вроде кашля или наклона корпуса. Чаще всего поражаются позвонки нижнего грудного отдела или верхнего поясничного отдела позвоночника. У многих пациентов переломы не вызывают острую симптоматику.

Переломы бедра являются наиболее тяжелыми осложнениями болезни. Чаще всего речь идет о переломе шейки бедра. Травма может возникнуть из-за избыточной физической нагрузки или падения. Значительно повышен риск возникновения такого осложнения у пожилых женщин.

Дополнительные осложнения:

Негативное влияние избытка кальция в крови на сердечно-сосудистую систему.
Повышенный риск возникновения инфекции и легочной тромбоэмболии.
Тромбоз глубоких вен конечностей.
Хроническая боль в области спины и грудной клетки.

Правильный образ жизни позволяет уменьшить риск развития осложнений болезни.

Прогноз и профилактика

Прогностические данные благоприятные, если снижение костной массы обнаружено на ранних стадиях. Своевременное применение лекарственных средств и устранение первопричин недуга позволяет сохранить функции опорно-двигательного аппарата. Специальные профилактические мероприятия позволяют снизить риск травм и других осложнений остеопороза.

Основные методы профилактики:

Достаточное потребление белковой пищи. Белок является важным структурным компонентом опорно-двигательного аппарата, поэтому необходимо грамотно подбирать продукты для обеспечения гомеостаза.
Нормализация массы тела. Недостаточный вес увеличивает риск дефицита костной массы, в то время как ожирение способствует возникновению компрессионных переломов. Необходимо поддерживать оптимальное значение массы тела.
Кальций. Мужчины в возрасте от 18 до 50 лет должно потреблять не менее 1000 миллиграмм кальция в сутки. Мужчин и женщины старше 50 лет должны потреблять 1200 мг кальция в сутки. Достаточное количество этого вещества содержится в овощах и молочнокислых продуктах.
Достаточное употребление продуктов, содержащих витамин D (молочные продукты.)
Регулярные физические упражнения, гимнастика.

Таким образом, профилактические мероприятия позволяют предотвратить развитие недуга и уменьшить вероятность появления осложнений остеопороза.

Источник