Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем

Итак, теперь мы кое-что знаем о том, из чего состоит кость и как функционирует костная ткань. Это происходит вовсе не беспорядочно. Все эти маленькие процессы протекают в рамках масштабного плана, формирующего наш с вами скелет. Механизмы и места образования костей меняются на протяжении жизни. Определенные участки ключицы, а также некоторые кости черепа, например, образуются в результате так называемого эндесмального окостенения. На эмбриональной стадии развития формирующая наш скелет костная ткань образуется из временной мягкой ткани, служащей предшественником для различных важнейших систем и жидкостей нашего организма, в том числе крови. Большинство остальных костей нашего тела формируется в процессе так называемого эндохондрального окостенения. Изначально кости скелета состоят из хрящевой ткани, которая в итоге заменяется костной, когда все эти крошечные остеобласты берутся за свою неустанную работу. Если задуматься о том, как именно все происходит, то это напоминает самую настоящую научную фантастику. Кровеносные сосуды нашего формирующегося тела проникают в хрящевые кости, создавая так называемые точечные питательные отверстия, откуда начинается и распространяется процесс окостенения. Причем с длинными костями наших конечностей все особенно странно. Они окружены жесткой оболочкой, и отвечающие за рост кости клетки делают свое дело в пространстве между поверхностью кости и этой жесткой оболочкой. Слой за слоем они выкладывают кость, постепенно заменяя хрящевую ткань костной. А по мере того как эти длинные кости принимают свою форму, остеокласты пожирают костную ткань с внутренней поверхности параллельно образованию новой костной ткани на внешней поверхности. В результате получается полый элемент, состоящий из костной ткани. Причем бо́льшая часть всего процесса приходится на самое начало нашей жизни. Пожалуй, скелет никогда не бывает таким активным, как во время нашего внутриутробного развития. По оценкам биологов, примерно за 11 недель до появления на свет в организме плода насчитывается примерно 800 отдельных центров окостенения, где мягкие ткани преобразуются в кости, и этот процесс завершается, когда все центры сливаются примерно в 206 отдельных костей, имеющихся у взрослого человека.

Несмотря на то, как долго способны сохраняться кости — тысячи лет в случае человеческих костей, обнаруженных на Ранчо Ла-Брея, и намного дольше для всевозможных доисторических видов, с которыми мы успели познакомиться, — живая костная ткань пластична. Да, наши кости по большей части остаются на своих местах, однако нельзя сказать, что после окостенения в младенческом возрасте скелет больше никогда не меняется. Даже после того, как ваш скелет достигает своей окончательной, взрослой формы, остеобласты продолжают выкладывать новые слои костного материала, в то время как остеокласты, подобно Пакману, жадно пожирают старые костные клетки. Это равновесие в старости может нарушиться и привести к заболеваниям вроде остеопороза, при которых либо остеобласты формируют недостаточно костной ткани, либо остеокласты слишком активно ее уничтожают, либо и то и другое. Вся эта бурная и никогда не прекращающаяся деятельность происходит на уже существующей поверхности кости. Мы постоянно добавляем новые слои на внешнюю поверхность наших костей, параллельно снимая старые, и весь этот процесс протекает под жесткой внешней оболочкой живой ткани под названием «надкостница». Эта биологическая обертка окружает каждую кость, за исключением суставов. Она выполняет множество различных функций, например, помогает образуемым костным мозгом кровяным клеткам распространяться по всему телу — а в рамках процесса формирования костной ткани надкостница создает клетки, которые становятся остеобластами, чтобы они потом наращивали внешний слой кости.

Как результат всего этого роста и перестройки мы получаем чрезвычайно активную ткань с разнообразными свойствами, которая подготавливает наше тело ко всевозможным нагрузкам, напряжениям и сжатиям. Частично эта прочность объясняется распределением коллагена в костной ткани. Он не просто беспорядочно по ней разбросан. В соседних слоях костной ткани волокна коллагена тянутся в разных направлениях под различными углами друг к другу, образуя органическую сетку. Если бы все эти волокна шли в одном и том же направлении, то кость обладала бы невероятной прочностью относительно нагрузки в этом направлении, однако запросто бы ломалась, если бы усилие было приложено под другим углом.