Материалы SapiensMed не заменяют консультацию врача
Здравствуйте, друзья! В нашем традиционном лонгриде поговорим о костях — живой ткани, которая служит опорой телу, защищает внутренние органы, хранит кальций и даёт приют костному мозгу. Почему кость, которая прочнее многих строительных материалов, всё-таки ломается? Как она срастается после перелома? И можно ли укрепить кости, просто выпивая больше молока?
Мы разберём, как устроена кость снаружи и изнутри, какие клетки её строят и разрушают, как она растёт в детстве и обновляется всю жизнь. Расскажем, какие гормоны управляют обменом кальция и что такое пиковая костная масса.
Отдельно обсудим переломы и их заживление, остеопороз, рахит и остеомаляцию, инфекции и опухоли костей, а также обследования, профилактику и признаки, при которых нужна срочная помощь. В конце статьи вас ждёт краткое резюме по каждому разделу статьи.
Часть 1. Как устроена кость
1.1. Сколько костей и какие они
Скелет взрослого человека насчитывает около 206 костей. Самая длинная и прочная — бедренная кость, самая маленькая — стремечко в среднем ухе, длиной всего около 3 миллиметров12. О том, как кости работают вместе с суставами и мышцами, рассказывает статья Всё, что вы хотели знать об опорно-двигательной системе.
По форме кости делят на несколько групп12:
- Длинные, или трубчатые, — бедренная, плечевая, кости голени и предплечья. Работают как рычаги.
- Короткие — кости запястья и предплюсны. Выдерживают нагрузку при небольшой подвижности.
- Плоские — кости свода черепа, лопатки, грудина, рёбра, тазовые кости. Защищают органы и служат местом прикрепления мышц.
- Смешанные, или неправильные, — позвонки и некоторые кости черепа сложной формы.
- Воздухоносные — кости черепа с полостями, заполненными воздухом, например верхняя челюсть.
- Сесамовидные — небольшие кости в толще сухожилий, самая крупная из них — надколенник.
1.2. Строение длинной кости
Длинная кость состоит из тела — диафиза — и двух утолщённых концов — эпифизов. Участок между ними называется метафизом. У детей здесь находится ростовая пластинка, или эпифизарный хрящ, за счёт которого кость растёт в длину12.
Суставные поверхности эпифизов покрыты гладким гиалиновым хрящом. Остальная поверхность кости одета надкостницей — плотной оболочкой с сосудами и нервами. Надкостница питает кость, участвует в её росте в толщину и сращении переломов, а её богатая иннервация объясняет сильную боль при ударе или переломе1.
Внутри диафиза проходит костномозговая полость. У детей она заполнена красным костным мозгом, а у взрослых в длинных костях его постепенно сменяет жёлтый, жировой костный мозг. Красный мозг сохраняется в губчатом веществе плоских костей, позвонков и эпифизов1. Подробнее — в статье Всё, что вы хотели знать о костном мозге.
1.3. Компактное и губчатое вещество
Кость построена из двух видов костного вещества. Компактное вещество — плотное, оно образует стенку диафиза и наружный слой всех костей. Его основная единица — остеон: система концентрических костных пластинок вокруг канала с сосудами13.
Губчатое вещество находится в эпифизах, телах позвонков и плоских костях. Оно состоит из тонких костных перекладин — трабекул, расположенных по линиям нагрузки. Такая конструкция делает кость одновременно прочной и лёгкой. Губчатое вещество обновляется быстрее компактного и первым страдает при остеопорозе34.
1.4. Из чего состоит костная ткань
Костная ткань — это сочетание белкового каркаса и минерала. Около двух третей массы кости приходится на неорганические вещества, главным образом гидроксиапатит — кристаллы фосфата кальция. Около трети составляют органические вещества, прежде всего коллаген первого типа, а также вода34.
Минерал придаёт кости твёрдость и сопротивление сжатию, а коллаген — гибкость и сопротивление изгибу. Поэтому кость, лишённая минералов, гнётся, как резина, а кость без коллагена крошится4.
Часть 2. Как живёт и работает кость
2.1. Три типа костных клеток
- Остеобласты — клетки-строители. Они вырабатывают коллаген и запускают его минерализацию.
- Остеоциты — бывшие остеобласты, замурованные в кость. Это самые многочисленные костные клетки. Своими отростками они образуют сеть, чувствуют механическую нагрузку и управляют перестройкой кости.
- Остеокласты — крупные многоядерные клетки-разрушители. Они растворяют минерал и коллаген, освобождая место для новой кости.
Остеокласты происходят из тех же клеток-предшественников, что и клетки крови, а остеобласты — из стромальных клеток соединительной ткани. Их работа тесно согласована34.
2.2. Ремоделирование — постоянное обновление
Ремоделирование — это непрерывная перестройка кости: остеокласты удаляют небольшой участок старой ткани, а остеобласты заполняют его новой. У взрослого так ежегодно обновляется около 10% скелета, то есть скелет полностью сменяется примерно за 10 лет34.
Ремоделирование убирает микротрещины, приспосабливает кость к нагрузке и поддерживает уровень кальция в крови. Пока разрушение и строительство уравновешены, масса кости не меняется. Если разрушение преобладает, кость теряет массу — так развивается остеопороз58.
2.3. Рост кости и пиковая костная масса
Большинство костей скелета закладываются у плода в виде хрящевых моделей, которые постепенно замещаются костью. Кости свода черепа и большая часть ключицы формируются иначе — прямо из соединительной ткани1.
В длину кость растёт за счёт ростовых пластинок. В конце полового созревания под действием половых гормонов они закрываются, и рост прекращается: у девушек обычно раньше, у юношей позже. В толщину кость растёт всю жизнь за счёт надкостницы13.
Максимальную, или пиковую, костную массу человек набирает к 25–30 годам, причём большая её часть — в подростковом возрасте. Чем выше пик, тем больше запас прочности в старости. На него влияют наследственность, питание с достаточным количеством кальция, витамина D и белка, а также физическая активность с ударной нагрузкой6.
Миф
После 30 лет кости уже ничего не изменит, поэтому заботиться о них бессмысленно.
Факт
Кость обновляется всю жизнь и отвечает на нагрузку в любом возрасте. Регулярные силовые упражнения и ходьба замедляют потерю костной массы, а отказ от курения, достаточное количество кальция и витамина D и профилактика падений заметно снижают риск переломов. Даже при остеопорозе лечение уменьшает число переломов.
2.4. Кость как хранилище кальция
В костях хранится около 99% кальция организма и примерно 85% фосфора. Кальций в крови нужен для работы нервов, мышц, сердца и свёртывания крови, и его уровень поддерживается очень точно. Если кальция в крови не хватает, организм берёт его из скелета3.
Обмен кальция регулируют три главных гормона37:
- Паратгормон околощитовидных желёз — повышает кальций в крови, усиливая работу остеокластов, задержку кальция почками и образование активного витамина D.
- Активная форма витамина D — кальцитриол — усиливает всасывание кальция и фосфора в кишечнике.
- Кальцитонин щитовидной железы — тормозит остеокласты, но у взрослого человека его роль невелика.
На кость влияют также эстрогены и тестостерон, гормон роста и гормоны щитовидной железы. Снижение эстрогенов после менопаузы ускоряет разрушение кости5. О регуляции кальция подробнее — в статье Всё, что вы хотели знать об околощитовидных железах.
Часть 3. Переломы
3.1. Какими бывают переломы
Перелом — нарушение целостности кости. Его вызывают травма, превышающая прочность здоровой кости, или небольшое усилие, если кость ослаблена болезнью. Переломы делят на закрытые и открытые, когда кожа над переломом повреждена, а также на переломы без смещения и со смещением отломков9.
У детей кости более гибкие, а надкостница толстая, поэтому у них часто бывают переломы по типу «зелёной веточки», когда кость надламывается, но надкостница остаётся целой. Отдельная проблема детского возраста — повреждения ростовой пластинки, которые могут нарушить рост кости9.
3.2. Как срастается кость
Кость — одна из немногих тканей, которая после повреждения восстанавливается без рубца. Заживление проходит несколько стадий10:
- Образование гематомы — сгустка крови между отломками и воспаление в первые дни.
- Мягкая мозоль — отломки соединяет хрящевая и соединительная ткань.
- Твёрдая мозоль — хрящ замещается грубой костью, отломки становятся неподвижны.
- Ремоделирование — в течение месяцев и даже лет мозоль перестраивается в зрелую кость.
Сроки сращения зависят от кости, вида перелома и возраста: у детей кости срастаются быстрее, у взрослых многие переломы требуют от нескольких недель до нескольких месяцев. Сращению мешают курение, сахарный диабет, недостаток питания и плохая фиксация отломков910.
Миф
На месте перелома кость становится крепче, чем была, поэтому там она больше никогда не сломается.
Факт
Сразу после сращения на месте перелома действительно образуется утолщение — костная мозоль. Однако со временем она перестраивается, и прочность кости возвращается примерно к исходной, а не превышает её. Повторный перелом возможен как рядом, так и на том же месте.
Часть 4. Болезни костей
4.1. Остеопороз
Остеопороз — системная болезнь скелета, при которой снижается масса кости и нарушается её микроархитектура, а кость становится хрупкой. Он годами протекает без симптомов, и первым его проявлением часто становится низкоэнергетический перелом — от падения с высоты своего роста или даже без травмы58.
Самые типичные переломы при остеопорозе — переломы тел позвонков, шейки бедра, лучевой кости в типичном месте и плечевой кости. Переломы позвонков нередко проходят незамеченными и проявляются уменьшением роста и сутулостью58.
Главные факторы риска — возраст, женский пол и менопауза, низкая масса тела, переломы у родителей, курение, алкоголь, ревматоидный артрит и длительный приём глюкокортикоидов. О влиянии гормонов на кости рассказывает статья «Системные кортикостероиды при тяжёлой аллергии: когда без них не обойтись», а о роли эстрогенов — статья «Остеопороз в менопаузу: как эстроген защищает кости и что происходит при его снижении».
Лечение подбирает врач. Применяют препараты, тормозящие разрушение кости, — бисфосфонаты (например, алендроновую или золедроновую кислоту) и деносумаб, а при очень высоком риске — препараты, стимулирующие образование кости, например терипаратид. Названия приведены в ознакомительных целях. Лечение дополняют кальцием и витамином D при их недостатке811.
Миф
Остеопороз обязательно даст о себе знать болью в костях, так что без жалоб обследоваться незачем.
Факт
Остеопороз сам по себе не болит. Он проявляется только переломом, а до этого обнаружить его можно лишь с помощью денситометрии и оценки факторов риска. Поэтому женщинам после менопаузы и мужчинам старшего возраста с факторами риска стоит обсудить обследование с врачом, не дожидаясь перелома.
4.2. Рахит и остеомаляция
Рахит и остеомаляция — нарушения минерализации кости, чаще всего из-за выраженного дефицита витамина D. У детей с открытыми ростовыми пластинками это рахит: искривляются ноги, утолщаются запястья, задерживается закрытие родничка. У взрослых болезнь называется остеомаляцией и проявляется болями в костях, мышечной слабостью и переломами712.
Важно не путать остеомаляцию с остеопорозом: при остеопорозе кости мало, но она нормально минерализована, а при остеомаляции костного каркаса достаточно, но он плохо пропитан минералом. О профилактике дефицита у малышей — в статье «Кальций и витамин D для грудничка: питание, добавки и анализы — что по делу».
4.3. Инфекции и опухоли костей
Остеомиелит — гнойное воспаление кости и костного мозга. Бактерии попадают в кость с кровью, особенно у детей, или напрямую — при открытых переломах, операциях, диабетической стопе. Проявляется болью, отёком, покраснением и температурой. Лечение — длительные курсы антибиотиков, а нередко и операция9.
Первичные злокачественные опухоли костей, например остеосаркома, встречаются редко и чаще у подростков и молодых людей. Гораздо чаще в костях обнаруживают метастазы рака молочной железы, предстательной железы, лёгкого, почки и щитовидной железы. Насторожить должна постоянная боль в кости, которая усиливается ночью9.
Часть 5. Как обследуют и защищают кости
5.1. Методы обследования
Таблица 1. Основные методы обследования костей
| Метод | Что показывает | Когда назначают |
|---|---|---|
| Рентгенография | Переломы, деформации, разрушение кости, признаки артроза | Травма, боль в кости, подозрение на опухоль |
| Двухэнергетическая рентгеновская денситометрия | Минеральную плотность кости в позвоночнике и бедре | Диагностика остеопороза и контроль лечения |
| Компьютерная томография | Детальное строение кости, сложные переломы | Переломы суставов, позвоночника, таза |
| Магнитно-резонансная томография | Отёк костного мозга, скрытые переломы, мягкие ткани | Подозрение на скрытый перелом, остеомиелит, опухоль |
| Сцинтиграфия скелета | Участки усиленного обмена кости | Поиск метастазов, стрессовых переломов |
| Анализы крови | Кальций, фосфор, щелочная фосфатаза, витамин D, паратгормон | Подозрение на нарушение минерального обмена |
Остеопороз диагностируют по результатам денситометрии: о нём говорят, когда показатель Т-критерия — отклонение плотности кости от среднего у молодых взрослых — составляет минус 2,5 и ниже. Диагноз ставят и без денситометрии, если у человека уже был низкоэнергетический перелом позвонка или бедра58.
Для оценки риска переломов используют калькулятор FRAX: он учитывает возраст, пол, вес, курение, переломы в прошлом и другие факторы и рассчитывает вероятность перелома на ближайшие 10 лет513.
5.2. Питание и образ жизни
Взрослым нужно около 1000–1200 миллиграммов кальция в сутки, и лучше получать его из еды: молочных продуктов, сыра, рыбы с мягкими костями, зелёных овощей, бобовых. Витамин D образуется в коже под действием солнца и поступает с жирной рыбой, а при дефиците его назначает врач512.
Кости любят нагрузку: ходьба, бег трусцой, танцы, силовые упражнения и упражнения на равновесие замедляют потерю костной массы и снижают риск падений. Курение и злоупотребление алкоголем, напротив, ослабляют кости56.
Миф
Чем больше кальция, тем крепче кости, поэтому добавки кальция стоит пить всем и побольше.
Факт
Кальций необходим костям, но его избыток не делает их прочнее. Если еда даёт достаточно кальция, добавки не нужны, а лишний кальций из добавок может повышать риск камней в почках. Добавки назначают при недостатке кальция в рационе и обычно вместе с лечением остеопороза.
Если у человека старше 50 лет случился перелом при падении с высоты своего роста, это повод пройти обследование на остеопороз, даже если перелом уже сросся. После первого такого перелома риск следующего в ближайшие годы значительно возрастает, а своевременное лечение снижает его.
5.3. Пошаговый план для крепких костей
01
Получайте кальций из еды: молочные продукты, сыр, рыба, зелень, бобовые.
02
Бывайте на солнце и обсудите с врачом, нужен ли вам витамин D.
03
Ешьте достаточно белка — он нужен и костям, и мышцам.
04
Двигайтесь каждый день и добавьте силовые упражнения дважды в неделю.
05
Откажитесь от курения и ограничьте алкоголь.
06
Сделайте дом безопасным: уберите скользкие коврики, добавьте освещение и поручни.
07
Женщинам после менопаузы и мужчинам старшего возраста с факторами риска обсудите с врачом денситометрию.
08
При длительном приёме глюкокортикоидов спросите врача о защите костей.
09
Если назначено лечение остеопороза, не прерывайте его без согласования с врачом.
Когда срочно нужно к врачу
Вызывайте скорую помощь или срочно обращайтесь к врачу, если появились:
Краткое резюме
Скелет взрослого насчитывает около 206 костей, которые по форме делят на длинные, короткие, плоские, смешанные, воздухоносные и сесамовидные. Длинная кость состоит из диафиза, метафизов и эпифизов, покрыта надкостницей, а внутри содержит костный мозг. Компактное вещество образует плотную стенку, губчатое — лёгкий каркас из трабекул.
Около двух третей массы кости составляет минерал гидроксиапатит, около трети — коллаген и вода. Остеобласты строят кость, остеокласты разрушают, а остеоциты управляют этим процессом. Ежегодно обновляется около 10% скелета. Пиковую костную массу человек набирает к 25–30 годам. В костях хранится около 99% кальция, а его обмен регулируют паратгормон, витамин D и кальцитонин.
Переломы бывают закрытыми и открытыми, со смещением и без. Кость срастается без рубца, проходя стадии гематомы, мягкой и твёрдой мозоли и ремоделирования, а курение и диабет замедляют сращение.
Остеопороз годами протекает незаметно и проявляется переломами позвонков, шейки бедра и предплечья. Его диагностируют денситометрией при Т-критерии минус 2,5 и ниже или по низкоэнергетическому перелому, а лечат препаратами, тормозящими разрушение или стимулирующими образование кости. Рахит и остеомаляция связаны с нарушением минерализации, остеомиелит — с инфекцией, а в костях чаще встречаются метастазы, чем первичные опухоли.
Для крепких костей нужны кальций из пищи, витамин D, белок, ежедневное движение, отказ от курения и профилактика падений. Срочная помощь нужна при деформации после травмы, открытом переломе и горячей отёкшей болезненной кости с температурой.
Источники
- Standring S. Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice. 42nd edition. Elsevier. Великобритания, 2020.
- Гайворонский И. В. Нормальная анатомия человека. Учебник в 2 томах. 10-е издание. СпецЛит. Россия, 2020.
- Hall J. E., Hall M. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 14th edition. Elsevier. США, 2020.
- Clarke B. Normal bone anatomy and physiology. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. США, 2008.
- Остеопороз. Клинические рекомендации. Российская ассоциация эндокринологов, Российская ассоциация по остеопорозу. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Россия, 2021.
- Weaver C. M., Gordon C. M., Janz K. F. et al. The National Osteoporosis Foundation’s position statement on peak bone mass development and lifestyle factors: a systematic review and implementation recommendations. Osteoporosis International. Великобритания, 2016.
- Эндокринология. Национальное руководство. Под редакцией И. И. Дедова, Г. А. Мельниченко. 2-е издание. ГЭОТАР-Медиа. Россия, 2021.
- Compston J. E., McClung M. R., Leslie W. D. Osteoporosis. The Lancet. Великобритания, 2019.
- Травматология. Национальное руководство. Под редакцией Г. П. Котельникова, С. П. Миронова. 3-е издание. ГЭОТАР-Медиа. Россия, 2018.
- Einhorn T. A., Gerstenfeld L. C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nature Reviews Rheumatology. Великобритания, 2015.
- Eastell R., Rosen C. J., Black D. M. et al. Pharmacological management of osteoporosis in postmenopausal women: an Endocrine Society clinical practice guideline. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. США, 2019.
- Пигарова Е. А., Рожинская Л. Я., Белая Ж. Е. и др. Клинические рекомендации Российской ассоциации эндокринологов по диагностике, лечению и профилактике дефицита витамина D у взрослых. Проблемы эндокринологии. Россия, 2016.
- Kanis J. A., Cooper C., Rizzoli R., Reginster J.-Y. European guidance for the diagnosis and management of osteoporosis in postmenopausal women. Osteoporosis International. Великобритания, 2019.
Материал носит информационно-просветительский характер и не заменяет очной консультации врача. Диагноз и лечение определяет только врач.
Автор:
