Всички системи от органи на вашето тяло са взаимозависими и костната система не е изключение. Храната, която приемате чрез храносмилателната си система, и хормоните, секретирани от вашата ендокринна система, влияят на костите ви. Дори използването на мускулите за упражняване оказва влияние върху костите ви.

Упражнение и костна тъкан

По време на дълги космически мисии астронавтите могат да губят приблизително 1 до 2 процента от костната си маса на месец. Смята се, че тази загуба на костна маса се дължи на липсата на механично напрежение върху костите на астронавтите поради ниските гравитационни сили в космоса. Липсата на механичен стрес кара костите да губят минерални соли и колагенови влакна, а оттам и здравина. По подобен начин механичният стрес стимулира отлагането на минерални соли и колагенови влакна. Вътрешната и външната структура на костта ще се променят, когато стресът се увеличава или намалява, така че костта да е с идеален размер и тегло за количеството дейност, която понася. Ето защо хората, които спортуват редовно, имат по-дебели кости от хората, които са по-заседнали. Ето защо счупената кост в гипса атрофира, докато контралатералният му партньор поддържа концентрацията на минерални соли и колагенови влакна. Костите се подлагат на ремоделиране в резултат на поставени върху тях сили (или липса на сили).

Многобройни, контролирани проучвания показват, че хората, които редовно спортуват, имат по-голяма костна плътност от тези, които са по-заседнали. Всеки вид упражнения ще стимулират отлагането на повече костна тъкан, но тренировките за устойчивост имат по-голям ефект от сърдечно-съдовите дейности. Обучението за устойчивост е особено важно за забавяне на евентуалната загуба на кост поради стареене и за предотвратяване на остеопороза.

Хранене и костна тъкан

Витамините и минералите, съдържащи се във всички храни, които консумираме, са важни за всички наши органи. Съществуват обаче някои хранителни вещества, които влияят върху здравето на костите.

Калций и витамин D

упражнения

Фигура 1. Синтез на витамин D. Слънчевата светлина е един източник на витамин D.

Вече знаете, че калцият е критичен компонент на костите, особено под формата на калциев фосфат и калциев карбонат. Тъй като тялото не може да произвежда калций, той трябва да се набавя от диетата. Въпреки това, калцият не може да се абсорбира от тънките черва без витамин D. Следователно приемът на витамин D също е от решаващо значение за здравето на костите. В допълнение към ролята на витамин D в усвояването на калция, той също играе роля, макар и не толкова ясно разбрана, при ремоделирането на костите.

Млякото и другите млечни храни не са единствените източници на калций. Това важно хранително вещество се намира и в зеленолистните зеленчуци, броколите и непокътнатата сьомга и консервираните сардини с меките им кости. Ядките, фасулът, семената и ракообразните осигуряват калций в по-малки количества.

С изключение на мазна риба като сьомга и риба тон, или подсилено мляко или зърнени храни, витамин D не се среща естествено в много храни. Действието на слънчевата светлина върху кожата кара тялото да произвежда собствен витамин D (Фигура 1), но много хора, особено тези с по-тъмен тен и тези, живеещи в северните ширини, където слънчевите лъчи не са толкова силни, имат недостиг на витамин D В случаи на дефицит, лекарят може да предпише добавка с витамин D.

Други хранителни вещества

Витамин К също подпомага минерализацията на костите и може да има синергична роля с витамин D в регулирането на растежа на костите. Зелените листни зеленчуци са добър източник на витамин К.

Минералите магнезий и флуорид също могат да играят роля в поддържането на здравето на костите. Докато магнезият се намира само в следи в човешкото тяло, повече от 60 процента от него е в скелета, което предполага, че играе роля в структурата на костите. Флуоридът може да измести хидроксилната група в костните хидроксиапатитни кристали и да образува флуорапатит. Подобно на ефекта си върху зъбния емайл, флуорапатитът помага за стабилизиране и укрепване на костния минерал. Флуоридът също може да навлиза в пространствата в кристалите на хидроксиапатит, като по този начин увеличава тяхната плътност.

Отдавна е известно, че омега-3 мастните киселини намаляват възпалението в различни части на тялото. Възпалението може да повлияе на функцията на остеобластите, така че консумирането на омега-3 мастни киселини, в диетата или в добавките, също може да спомогне за подобряване на производството на нова костна тъкан. Таблица 1 обобщава ролята на хранителните вещества в здравето на костите.

Таблица 1. Хранителни вещества и здраве на костите Хранителна роля в здравето на костите
Калций Необходим за получаване на калциев фосфат и калциев карбонат, които образуват кристали хидроксиапатит, които придават на костта твърдост
Витамин D Необходим за усвояване на калций
Витамин К Подпомага минерализацията на костите; може да има синергичен ефект с витамин D
Магнезий Структурен компонент на костта
Флуор Структурен компонент на костта
Омега-3 мастни киселини Намалява възпалението, което може да повлияе на функцията на остеобластите

Хормони и костна тъкан

Ендокринната система произвежда и секретира хормони, много от които взаимодействат със скелетната система. Тези хормони участват в контрола на растежа на костите, поддържането на костта, след като тя се формира, и нейното ремоделиране.

Хормони, които влияят на остеобластите и/или поддържат матрицата

Няколко хормона са необходими за контролиране на растежа на костите и поддържане на костната матрица. Хипофизната жлеза секретира растежен хормон (GH), който, както подсказва името му, контролира растежа на костите по няколко начина. Той предизвиква пролиферация на хондроцити в епифизарните плочи, което води до увеличаване на дължината на дългите кости. GH също увеличава задържането на калций, което засилва минерализацията и стимулира остеобластната активност, което подобрява костната плътност.

GH не е единствен в стимулирането на растежа на костите и поддържането на костната тъкан. Тироксин, хормон, секретиран от щитовидната жлеза, насърчава остеобластната активност и синтеза на костната матрица. По време на пубертета половите хормони (естроген при момичета, тестостерон при момчета) също влизат в игра. Те също насърчават остеобластната активност и производството на костна матрица и освен това са отговорни за ускорението на растежа, което често се случва по време на юношеството. Те също така насърчават превръщането на епифизната плоча в епифизната линия (т.е. хрущяла до костния му остатък), като по този начин прекратяват надлъжния растеж на костите. Освен това калцитриолът, активната форма на витамин D, се произвежда от бъбреците и стимулира абсорбцията на калций и фосфат от храносмилателния тракт.

Стареене и скелетна система

Остеопороза е заболяване, характеризиращо се с намаляване на костната маса, което се случва, когато скоростта на костна резорбция надвишава скоростта на образуване на костите, често срещано явление с остаряването на тялото. Забележете как това се различава от болестта на Paget. При болестта на Paget се образува нова кост в опит да се справи с резорбцията от свръхактивните остеокласти, но тази нова кост се произвежда случайно. Всъщност, когато лекар оценява пациент с изтъняване на костите, той или тя ще направи тест за остеопороза и болест на Paget (както и други заболявания). Остеопорозата няма повишени нива на алкална фосфатаза в кръвта, открити при болестта на Paget.

Докато остеопорозата може да обхване всяка кост, тя най-често засяга проксималните краища на бедрената кост, прешлените и китката. В резултат на загубата на костна плътност, костната тъкан може да не осигури адекватна подкрепа за ежедневните функции и нещо толкова просто като кихане може да причини фрактура на гръбначния стълб. Когато възрастен човек падне и счупи бедро (наистина, бедрената кост), много вероятно е бедрената кост да се е счупила първа, което е довело до падането. Хистологично остеопорозата се характеризира с намаляване на дебелината на компактната кост и броя и размера на трабекулите в спонтанната кост.

Фигура 2. Графика, показваща връзката между възрастта и костната маса. Костната плътност достига връх на около 30-годишна възраст. Жените губят костна маса по-бързо от мъжете.

Фигура 2 показва, че жените губят костна маса по-бързо от мъжете, започвайки на около 50-годишна възраст. Това се случва, защото 50 е приблизителната възраст, в която жените преминават през менопаузата. Менструалните им периоди не само намаляват и в крайна сметка спират, но яйчниците им намаляват по размер и след това спират производството на естроген, хормон, който насърчава остеобластната активност и производството на костна матрица. По този начин остеопорозата е по-често при жените, отколкото при мъжете, но и мъжете могат да я развият. Всеки, който има фамилна анамнеза за остеопороза, има по-голям риск от развитие на болестта, така че най-доброто лечение е превенцията, която трябва да започне с детска диета, която включва адекватен прием на калций и витамин D и начин на живот, включващ упражнения с тежести. Тези действия, както беше обсъдено по-горе, са важни за изграждането на костна маса. Насърчаването на правилното хранене и упражненията с тежести в началото на живота могат да увеличат костната маса преди 30-годишна възраст, като по този начин намаляват риска от остеопороза.

За много възрастни хора фрактурата на тазобедрената става може да бъде животозастрашаваща. Самата фрактура може да не е сериозна, но обездвижването, което идва по време на лечебния процес, може да доведе до образуването на кръвни съсиреци, които могат да се задържат в капилярите на белите дробове, което води до дихателна недостатъчност; пневмония поради липса на лош обмен на въздух, който придружава неподвижност; рани под налягане (рани на леглото), които позволяват на патогените да проникнат в тялото и да причинят инфекции; и инфекции на пикочните пътища от катетеризация.

Настоящите лечения за лечение на остеопороза включват бисфосфонати (същите лекарства, често използвани при болестта на Paget), калцитонин и естроген (само за жени). Минимизирането на риска от падания, например чрез премахване на опасностите от спъване, също е важна стъпка в управлението на потенциалните резултати от заболяването.

Хормони, които влияят на остеокластите

Моделирането и ремоделирането на костите изискват остеокластите да резорбират ненужни, повредени или стари кости, а остеобластите да поставят нова кост. Два хормона, които влияят на остеокластите, са паратиреоидният хормон (PTH) и калцитонинът.

PTH стимулира пролиферацията и активността на остеокластите. В резултат на това калцият се освобождава от костите в циркулацията, като по този начин увеличава концентрацията на калциеви йони в кръвта. PTH също така насърчава реабсорбцията на калций от бъбречните тубули, което може да повлияе на калциевата хомеостаза (вж. По-долу).

Тънките черва също са засегнати от PTH, макар и косвено. Тъй като друга функция на PTH е да стимулира синтеза на витамин D и тъй като витамин D насърчава чревната абсорбция на калций, PTH индиректно увеличава усвояването на калций от тънките черва. Калцитонинът, хормон, секретиран от щитовидната жлеза, има някои ефекти, които противодействат на тези на PTH. Калцитонинът инхибира активността на остеокластите и стимулира усвояването на калций от костите, като по този начин намалява концентрацията на калциеви йони в кръвта. Както се доказва от противоположните им функции за поддържане на калциевата хомеостаза, PTH и калцитонинът обикновено не се секретират едновременно. Таблица 2 обобщава хормоните, които влияят върху костната система.