Кости содержат значительное количество кальция, фосфора, магния и других элементов, которые участвуют в минеральном обмене. Микрокристаллы солей кальция составляют твердую основу костной ткани. Но это не простое соединение молекул в одном месте.
Представляем ли мы, люди, пользующиеся своим телом каждый день и каждую секунду, с какой плотностью сложены эти кристаллы? Точно не представляем. Ведь в развернутом виде они занимают собой пространство в 130 кв. м на 1 г костной ткани!
Один килограмм костей покроет собой, если растянуть все слои этой ткани, поверхность в 130 000 кв. м! Эти слои сжаты чудовищной, невероятной силой, необъяснимой самыми талантливыми инженерами мира!
Испытайте чувство восхищения перед этим творением Природы!
И далее…
Каждая кость является самостоятельным органом и состоит из костной ткани. Снаружи кость покрыта надкостницей; внутри ее, в костно-мозговых полостях, находится костный мозг.
Костная ткань имеет выраженную функцию принимать механическую нагрузку. Основное вещество кости пропитано солями кальция, из-за чего приобретает значительную твердость. По структуре различают грубоволокнистую и пластинчатую части.
Волокнистая структура содержит в основном пучки фибрилл – коллагеновых волокон, проходящие в различных направлениях. Из такой ткани в основном строятся кости зародыша человека. В дальнейшем, по мере взросления, волокнистая ткань заменяется на более прочную – пластинчатую.
Само название говорит о том, что в ее основном веществе тонкие коллагеновые фибриллы упакованы в пластины.
Кроме этого, костная ткань пронизана многочисленными каналами, в которых природа проложила кровеносные сосуды и нервы. Эти каналы образованы концентрически расположенными костными пластинами. Каждая такая система пластинок называется «остеон». Между остеонами располагаются вставочные пластины.
Отдельно можно выделить поверхностные и внутренние слои кости. В основном веществе кости располагаются костные клетки, они имеют многочисленные отростки. В поверхностных слоях кости проходят особые каналы, по которым кровеносные сосуды и нервы из надкостницы проходят в систему каналов остеонов.
Всего у человека более 200 костей, и они соединяются друг с другом при помощи связок и суставов.
Вообще скелет имеет четыре функции:
– опора,
– движение,
– защита мягких структур и органов,
– участие в процессе питания организма.
Функция опоры заключается в прикреплении мышц, органов и сосудов к различным частям скелета. Это напоминает процесс развешивания игрушек и гирлянд на новогодней елке, хотя сравнение немного мрачноватое.
Функция движения состоит в том, что из отдельных частей скелета образуются рычаги, которые приводятся в движение мышцами.
Защитная функция проявлена в образовании костных полостей, в которых укрыты от механических повреждений жизненно важные органы. Полость черепа – головной мозг, внутри позвоночника – спинной мозг, грудная клетка защищает легкие и сердце, кости таза служат броней для органов размножения. А еще существуют многочисленные сосуды, нервные сплетения и главный кроветворный орган и хранитель стволовых клеток – красный костный мозг.
Функция же питания заключается в том, что кости участвуют в обменных процессах и служат хранилищем для некоторых жизненно важных веществ.
Далее. Все кости имеют устройство, соответствующее их задачам.
Например, есть плечевая кость, которая имеет форму трубки с утолщениями на концах, а есть подъязычная кость, похожая на подкову. А вот кости головы: некоторые из них похожи на осколки разбитой тарелки, а другие – на губку для принятия ванн. Потрясающее разнообразие, рациональность и точность соединений. И ведь они еще и растут, дышат, питаются, восстанавливают себя, выдерживают нагрузки сверх всякой меры!
Я всегда восхищался формой костей. Любой, кто в своей жизни пробовал делать фигурки из каких-либо материалов – глины, дерева, металла, – согласится, что никогда человек не сможет через простые геометрические формы описать или воссоздать всю сложность и асимметричность поверхностей кости.
Естественно, любой инженер так же, изучая кости, будет удивлен и восхищен их уникальной структурой. Кстати, воспроизвести ее пытаются, но не могут до сих пор, при всем нашем развитии техники!
Итак, кость состоит из костной ткани, и она тоже бывает разная. Структурной единицей кости является остеон. Если остеоны плотно прилегают друг к другу, образуется компактное вещество (оно так и называется – компактная кость). Если они образуют перекладины, между которыми образуются костные ячейки – это губчатое вещество (и соответственно губчатая кость). Эту структуру из перекладин и ячеек можно видеть на рентгеновском снимке, она располагается в суставной части кости.
Сейчас я вспомнил, как Учитель показывал мне старинный японский нож. Он очень ценил эту вещь и старался всегда носить с собой в походы. Это красивое изделие хозяин не хранил как музейный экспонат, а пользовался при каждой возможности. И говорил, что это нож, сделанный настоящим мастером. А он требовал, чтобы его работа как можно чаще использовалась для практических целей. Говорил, что истинно совершенная вещь от постоянного применения только улучшает свои свойства. И в ее внешнем облике появляются следы частого использования.
«Тот, кто подарил мне этот нож, был настоящим мастером. На лезвии изображен первый патриарх дзэн буддизма наставник Да Мо (Бодхидхарма). Лезвие это невозможно сломать, и оно острое как бритва. Даже если согнуть клинок под углом 90° – он выпрямится, и все его свойства сохранятся.
А все это потому, что мастер учился у Природы и создал свое изделие по такому же принципу, как устроена кость. В кости есть свойства упругости, они обеспечиваются органическими молекулами. И есть свойства твердости, они обеспечиваются неорганическими солями. Поэтому кость и упругая, и твердая необыкновенно. Так и в этом ноже соединены два вида стали, расположенные слоями. Относительно мягкая кладется снаружи, а твердая и хрупкая – внутри. И все это куется вместе, соединяясь на уровне молекул, навсегда создавая лезвие, упругое и твердое одновременно».
Компактное вещество располагается снаружи, а губчатое внутри. Соотношение этих структур зависит от функции кости, и их развитие существенно зависит от функций и механической нагрузки. Это свойство дает возможность при помощи специально подобранных нагрузок упрочнять и развивать структуру кости и суставов.
Перекладины губчатого вещества располагаются в строго определенном порядке, чтобы рационально, то есть минимальным, но достаточным количеством волокон принимать нагрузку сжатия и растяжения. Они принимают такие усилия в определенных направлениях. Поэтому и перекладины располагаются в этих направлениях, чтобы распределить нагрузку на всю кость. К тому же сетка остеонов значительно легче по весу, чем сплошное компактное вещество кости.
В ячейках губчатого вещества и костных полостях содержится костный мозг. У новорожденных – это красный костный мозг, он – орган кроветворения и стволовых клеток.
Он окрашен в свой цвет из-за эритроцитов – красных кровяных клеток, отвечающих за дыхание всего организма и каждой клетки. Также в нем образуются зернистые лейкоциты и кровяные пластинки, участвующие в свертывании крови.
С возрастом происходит замещение красного костного мозга желтым. Он уже состоит в основном из жировых клеток и не производит клетки крови. У пожилых людей желтый костный мозг заполняет весь костный канал, а красный мозг остается только в ячейках на концах кости.
Далее.
Вся поверхность кости за исключением суставных частей покрыта надкостницей. Эта розоватая пленка имеет два слоя. Наружный слой – более прочный, для защиты. Внутренний – рыхлый, он наращивает кость в толщину, а при переломах – сращивает обломки.
Но и это еще не все! Внутренняя поверхность костей выстлана еще одним слоем костеобразующей ткани, работающей так же, как надкостница. Эти слои богато снабжены кровеносными сосудами и нервами.
Мы уже испытываем чувство восхищения?!
Ей-богу, чем больше я изучаю тело человека, тем больше удивляюсь его сложности и одновременно продуманности до мелочей, его возможностям и разумности. Это вызывает восторг и глубокое уважение к Творцу, создавшему такое чудо!
Для нас важно запомнить следующие факты:
1. Преобладание в кости органических веществ (у детей) обеспечивает ей большую упругость, эластичность. При изменении соотношения в сторону преобладания неорганических веществ кость становится твердой, но ломкой и хрупкой (у стариков).