Кости: внутри и снаружи - Рой Милз

* * *

В этой главе мы рассмотрели строение молекулы пролина и атомов кальция, затронув многие аспекты химии, механики и анатомии. Кости оказывают уникальные и разнообразные услуги своим владельцам. Для этого они непрерывно реагируют на химические и механические воздействия и веками соревнуются с другими скелетными поддерживающими системами. Давайте посмотрим, как кость справляется с этими задачами.

Глава 2. Жизнь кости и ее родственники

Длина большеберцовой кости младенца – около восьми сантиметров. У взрослых эта кость примерно в шесть раз больше – в зависимости от роста. В течение жизни все кости сохраняют свою уникальную форму, однако от зарождения плода в утробе матери и до завершения подросткового периода они увеличиваются по всем параметрам. Как это происходит? Растущая ветка дерева удлиняется за счет того, что на ее конце непрерывно добавляются новые клетки. Если бы большеберцовая кость росла таким же образом, она просто наращивала бы толстый хрящевой колпак и к подростковому возрасту состояла бы преимущественно из хрящевой ткани. Такая структура оказалась бы недостаточно прочной и жесткой, чтобы выдержать массу тела в вертикальном положении, не говоря уже о нагрузках при катании на скейтборде.

Мы можем только восхищаться тем, как кость растет на самом деле. Представьте, что вы надели на кончик растущей ветки маленький квадратик банановой кожуры – пусть он играет роль свободно скользящего хряща. Ветка растет, и кусочек банановой кожуры смещается вперед. То же самое происходит с костью. Хрящевой слой остается сравнительно тонким, но растущая кость, прилегающая к нему, постоянно сдвигает его вперед. Размеры костей зависят от генетики: например, высокие дети обычно рождаются у высоких родителей. Если в генах что-то идет не так, кость может получиться очень короткой или чрезмерно длинной, и тогда потребуется вмешательство ортопеда. На размеры костей влияет и питание: благодаря обилию пищи современные американцы выше, чем их сверстники двести лет назад. Наконец, за скорость развития костей отвечают гормоны. Именно они вызывают резкий скачок роста в период полового созревания.

Область под хрящом на конце трубчатой кости называют эпифизарной пластинкой, или пластинкой роста. Под действием гормонов она очень быстро образует новые костные клетки и толкает хрящ вперед, но в конце концов прекращает свою деятельность и исчезает в позднем подростковом возрасте – у девочек обычно раньше, чем у мальчиков.

На разных костях это происходит в разное время, однако последовательность всегда предсказуема, так что ортопеды и рентгенологи, взглянув на рентгеновский снимок кисти руки, могут определить возраст и степень зрелости скелета по активности эпифизарных пластинок. Для антропологов наличие или отсутствие ростовых пластинок на определенных костях считается признаком возраста человека на момент его смерти.

Эпифизарные пластинки (показаны стрелками) имеются на концах всех трубчатых костей руки этого семилетнего ребенка и обеспечивают их рост. Когда в подростковом возрасте рост костей в длину завершается, эпифизарные пластинки сливаются с телом кости

Benjamin Plotkin, MD

В периоды быстрого роста эпифизарные пластинки трудятся с головокружительной скоростью, новая кость особенно слаба и подвержена переломам. Травмы почти всегда заживают, однако в некоторых случаях необратимо повреждается сама пластинка. Последствия бывают разные и зависят от возраста человека и локализации повреждения. Если шестнадцатилетний мастер боевых искусств сломает палец кисти руки, повредив эпифизарную пластинку, кость будет всего на полтора миллиметра короче нормальной – функциональности и внешнему виду руки это ничуть не повредит. Совсем другое дело, если восьмилетний ребенок, катаясь на скейтборде, сломает бедренную кость над коленом, и ростовая пластинка прикажет долго жить. К концу подросткового периода эта нога может оказаться на целых десять сантиметров короче своей напарницы. Такой поворот событий приведет к большим физическим и психологическим проблемам.

Неприятности бывают связаны не только с внезапными переломами пластинки роста, но и с многократными травмами от ударов. Представьте девочку-гимнастку, которая еще не достигла подросткового возраста. Отрабатывая опорный прыжок, она разбегается, прыгает, отталкивается руками, переворачивается в воздухе и приземляется на ноги. Со временем из-за повторяющихся ударов крупные эпифизарные пластинки в области запястий могут отказать. Поскольку вторая кость в каждом предплечье продолжит расти, получится несовпадение длины. В результате начинают болеть руки, может возникнуть деформация костей, и это станет концом спортивной карьеры.

Самые длинные кости находятся в бедре, голени, плече и предплечье. Они имеют эпифизарные пластинки с обоих концов. Любопытно, что одна пластинка из каждой пары вносит больший вклад в окончательную длину кости, чем другая. Кости плеча и голени растут преимущественно с концов, расположенных ближе к туловищу, а кости предплечья и бедра – главным образом со стороны, которая удалена от туловища. Чтобы запомнить, какие пластинки важнее в процессе роста – и при каких травмах выше риск больших диспропорций, – ортопеды пользуются простым приемом. Представьте, что вы сидите в короткой, наполненной до половины ванне. Если положить руки на колени, над водой окажутся те места, которые вносят наибольший вклад в удлинение кости, – эпифизарные пластинки плеч, коленей и запястий. Под водой будут лодыжки и локти. Их значение в этом процессе меньше.

Нарушение баланса гормона роста в детском и подростковом возрасте может привести к чрезмерной или недостаточной стимуляции развития кости. Это существенно влияет на рост взрослого человека

A giant and a dwarf, London, 1927. Wellcome Collection, Creative Commons Attribution 4. 0 International (CC BY 4. 0)

При карликовости и гигантизме изменяется работа всех эпифизарных пластинок. Что же происходит в этих случаях? Кости млекопитающих генетически запрограммированы расти лишь до определенного размера, а потом рост прекращается. За это отвечает гормон роста, который вырабатывается в гипофизе. Если гормона роста слишком много (например, при опухоли гипофиза), ростовые пластинки проявляют бурную активность – вспомним легендарного французского борца и актера Андре Гиганта [8 - Рост Андре Гиганта (1946–1993) составлял 2, 24 м, вес – около 230 кг. Андре Гигант страдал акромегалией (эндокринное заболевание, обусловленное избыточной продукцией гормона роста). ]. И наоборот, недостаточная выработка гормона роста приводит к низкорослости: конечности и туловище такого человека имеют нормальные пропорции, просто меньших размеров. В качестве примера на ум приходит сказочный образ – Мальчик-с-пальчик. Назначать гормон роста невысоким детям – неоднозначное решение, но такая мера может стать мощным стимулом для эпифизарных пластинок и вернуть размеры тела в норму.

Птицы, как и млекопитающие, имеют генетически заданный предел роста кости: все взрослые воробьи, принадлежащие к одному виду, по размеру одинаковы. У рыб, земноводных и пресмыкающихся это не так. Их пластинки роста никогда не прекращают работать, и кости удлиняются всю жизнь, хотя и медленнее после достижения половой зрелости. Если рассуждать логически, можно прийти к выводу, что огромный питон, который свисает с дерева у вас над головой, уже состарился, но это верно лишь отчасти. Размер, которого достигают эти змеи, зависит не только от возраста, но и от доступности пищи на раннем этапе жизни. Если добычи много, молодой питон быстро растет, а потом этот процесс замедляется.