Кости: внутри и снаружи

Иногда смещение возникает из-за того, что сустав изначально был деформирован – например, в младенчестве головка кости не вошла полностью в ячейку тазобедренного сустава, – и к тридцати годам конечности начинают болеть. В других случаях из-за слабости связок здоровый сустав выходит из нормального положения и болтается, в результате хрящ изнашивается быстрее – такая картина характерна для коленных суставов. Представьте, что у автомобиля плохо отбалансированы колеса: ездить можно, но протектор сотрется раньше времени.

Как вы уже поняли, кровоснабжение кости не слишком обильное. В нормальных условиях ее невысокие запросы удовлетворить легко. Однако сердце (при всей нашей любви к нему) не способно закачать кровь туда, где нет артерий и вен. Потеря необходимых кровеносных сосудов в костной ткани происходит двумя путями: один из них очевиден, другой не вполне ясен.

При переломе прилегающие кровеносные сосуды разрываются и вытягиваются из концов кости. Серьезная травма с сильным смещением отломков нарушает кровоснабжение кости. Иногда кость раскалывается на множество фрагментов, и к некоторым из них кровь вообще перестает поступать. Мастерство фиксации перелома – это умение стабилизировать кость и сохранить кровоснабжение.

Остеоартроз привел к образованию костных шпор вокруг суставов пальцев, и они выглядят узловатыми (а). Заболевание встречается не только у человека. Это видно, например, по вертлужной впадине саблезубого тигра: она мелкая, неровная и с выраженно утолщенным краем (b). Изменения особенно заметны, если сравнить пораженную артрозом кость с нормальной вертлужной впадиной другого представителя того же вида (c)

Музей естественной истории округа Лос-Анджелес (b, c)

Бывает, кровоснабжение кости полностью или частично прекращается без видимых на то причин. Омертвение кости из-за нарушения ее кровоснабжения специалисты называют аваскулярным некрозом – дословно «отмирание без сосудов». Существенное ухудшение питания кости приводит к исчезновению режущих конусов, после чего кость становится слабой, сплющивается и деформируется – развивается артроз. Особенно уязвима в этом отношении бедренная кость. Когда ее головка, входящая в крупный, несущий массу тела тазобедренный сустав, отказывает, начинают болеть ноги. Облегчить состояние пациента поможет полная замена тазобедренного сустава на протез. Недостаточное кровоснабжение костей запястья, плеч и лодыжек также становится причиной весьма неприятных повреждений, однако это бывает не так часто. Иногда аваскулярный некроз возникает буквально на пустом месте. В ряде случаев его причиной служат высокие дозы кортикостероидов, которые назначают больным с тяжелой формой бронхиальной астмы, но и здесь механизм не совсем ясен.

Чтобы разобраться со следующей категорией заболеваний, которые поражают кости, вспомним, что скелет для сердца – банк кальция. Всякий раз, когда у нашего насоса появляются спазмы, подключаются кости и вносят пожертвование. У женщин потребность в таком вкладе увеличивается в менопаузе: уровень эстрогена падает, кости слабеют, и риск переломов позвонков и шейки бедра серьезно повышается.

В настоящее время почти всем космонавтам до климакса еще далеко, однако костям этих покорителей Вселенной тоже приходится делать огромные пожертвования. Коротая время на Международной космической станции, астронавты плавают в невесомости и не имеют возможности сопротивляться гравитации. Без пьезоэлектрической стимуляции режущие конусы уходят в отпуск, поэтому на орбите кости теряют кальций в десять раз быстрее, чем это происходит у прикованных к земле постменопаузальных дам. И у тех, и у других потеря этого элемента вызывает остеопороз – пористость костной ткани. Истощенная кость хрупка и подвержена переломам. Давай, сердце, бери драгоценный кальций из большого костного ящика, который тебя защищает!

На микрофотографиях, сделанных с помощью сканирующего электронного микроскопа, видна губчатая кость из поясничных позвонков. В норме ее структура представляет собой прочную упорядоченную сеть (a). Гормональные изменения и отсутствие механической нагрузки приводят к истончению и ослаблению губчатой кости – это указывает на остеопороз (b). Увеличение позволяет увидеть в пораженной остеопорозом кости воронки и рытвины, образованные разрушающими кость остеокластами (c)

Prof. Tim Arnett, Университетский колледж Лондона

На Земле мы часто ходим, поэтому пьезоэлектрические заряды заставляют режущие конусы поддерживать плотность кости или хотя бы замедлять ее разрушение в позвоночнике и тазобедренных суставах. На орбите космонавтам приходится регулярно тренироваться с эспандерами, чтобы имитировать гравитацию и активировать конусы пьезоэлектричеством. Езда на велосипеде – отличное упражнение для сердца и легких – ни на Земле, ни в космосе не влияет на плотность кости. Кристаллам гидроксиапатита нужен определенный толчок.