Structura și funcția oaselor

Oasele tale sunt mai puternice decât betonul armat. Țesutul osos este un compozit de fire fibroase de colagen (un tip de proteină) care seamănă cu armatura de oțel din beton și cu o matrice mineralizată întărită care conține cantități mari de calciu, la fel ca betonul. Dar aici se termină asemănările. Osele depășesc betonul armat cu mai multe ordine de mărime în testele de rezistență la compresiune și tensiune. De ce? Microarhitectura osului este complexă și construită pentru a rezista forțelor extreme. Mai mult, osul este un țesut viu care se descompune continuu și formează os nou pentru a se adapta la solicitările mecanice.

De ce este important sistemul osos?

Scheletul uman este format din 206 oase și alte țesuturi conjunctive numite ligamente, tendoane și cartilaj. Ligamentele leagă oasele de alte oase, tendoanele leagă oasele de mușchi, iar cartilajul oferă oaselor o mai mare flexibilitate și acționează ca o pernă în articulațiile dintre oase. Numeroasele oase și țesuturi conjunctive ale scheletului permit multiple tipuri de mișcare, cum ar fi tastarea și alergarea. Scheletul oferă suport structural și protecție pentru toate celelalte sisteme de organe din corp. Craniul sau craniul este ca o cască și protejează ochii, urechile și creierul. Coaste formează o cușcă care înconjoară și protejează plămânii și inima. În plus față de a ajuta la mișcare, de a proteja organele și de a oferi suport structural, celulele roșii și albe din sânge și trombocitele sunt sintetizate în măduva osoasă. O altă funcție vitală a oaselor este că acestea acționează ca un depozit de stocare pentru minerale precum calciu, fosfor și magneziu. Deși țesutul osos poate părea inactiv la prima vedere, la nivel microscopic veți constata că oasele se descompun și se reformează continuu. Oasele conțin, de asemenea, o rețea complexă de canale, vase de sânge și nervi care permit transportul nutrienților și comunicarea cu alte sisteme de organe.

Figura 2.25 Structura scheletului uman

deprecată
Scheletul uman conține 206 oase. Este împărțit în două părți principale, axială și apendiculară. Imagine de Openstax/CC BY Descărcare gratuită la http://cnx.org/contents/3d4e4991-1e5b-4700-9c46-1a9ab4143bc2@3.

Anatomia și structura oaselor

Pentru a optimiza sănătatea oaselor prin nutriție, este important să înțelegem anatomia osoasă. Scheletul este compus din două părți principale, axial și apendicular. Scheletul axial constă din craniu, coloană vertebrală și cutie toracică și este compus din optzeci de oase. Scheletul apendicular este format din centura umărului, centura pelviană și extremitățile superioare și inferioare și este compus din 126 de oase. Oasele sunt, de asemenea, clasificate după mărime și formă. Există patru tipuri de os: oasele lungi, oasele scurte, oasele plate și oasele neregulate. Cel mai lung os din corp este femurul (osul coapsei), care se extinde de la șold până la genunchi. Este un os lung și funcționează pentru a vă susține greutatea în timp ce stați, mergeți sau alergați. Încheietura mâinii este compusă din opt oase de formă neregulată, care permit mișcările complicate ale mâinilor. Cele douăsprezece coaste de pe fiecare parte a corpului sunt oase plate curbate care vă protejează inima și plămânii. Astfel, diferitele dimensiuni și forme ale oaselor permit diferite funcții ale acestora.

Figura 2.26 Aranjamentul țesuturilor osoase

Cele două tipuri de țesut de bază ale oaselor sunt trabeculare și corticale. Această fotografie arată osul trabecular (spongios) normal (stânga) și degradat (dreapta). Imagine de Gtirouflet/CC BY-SA 3.0

Figura 2.27 Os cortical (compact).

„Os compact cu osteoni”. Imagine de Lord of Konrad/CC0

Țesutul osos este aranjat într-un mod organizat. O membrană subțire, numită periost, înconjoară osul. Conține țesut conjunctiv cu multe vase de sânge și nervi. Situat sub periost este osul cortical. În unele oase, osul cortical înconjoară osul trabecular mai puțin dens, iar măduva osoasă se află în osul trabecular, dar nu toate oasele conțin țesut trabecular sau măduvă.

Țesuturi și celule osoase, modelare și remodelare

Țesutul osos conține multe tipuri diferite de celule care redimensionează și remodelează în mod constant oasele de-a lungul creșterii și maturității. Celulele țesutului osos includ celule osteoprogenitoare, osteoblaste, osteoclaste și osteocite. Celulele osteoprogenitoare sunt celule care nu s-au maturizat încă. Odată ce sunt stimulați, unii vor deveni osteoblasti, constructorii de os, iar alții vor deveni osteoclasti, celulele care descompun osul. Osteocitele sunt cele mai abundente celule din țesutul osos. Osteocitele sunt celule în formă de stea care sunt conectate în rețea în os prin intermediul brațelor lor citoplasmatice lungi care permit schimbul de nutrienți și alți factori de la oase la sânge și limfă.

Modelarea și remodelarea oaselor

În timpul copilăriei, copilăriei și adolescenței, oasele sunt în continuă creștere și își schimbă forma prin două procese numite creștere (osificare) și modelare. De fapt, în primul an de viață, aproape 100 la sută din țesutul osos din schelet este înlocuit. În procesul de modelare, țesutul osos este demontat la un loc și construit la un alt loc. La maturitate, oasele noastre nu mai cresc și se modelează, dar continuă să treacă printr-un proces de remodelare osoasă. În procesul de remodelare, țesutul osos este degradat și construit în aceeași locație. Aproximativ 10% din țesutul osos este remodelat în fiecare an la adulți. Oasele își adaptează structura forțelor care acționează asupra lor, chiar și la vârsta adultă. Acest fenomen se numește legea lui Wolff, care afirmă că oasele vor dezvolta o structură care este cel mai capabilă să reziste forțelor care acționează asupra lor. Acesta este motivul pentru care exercițiile fizice, mai ales atunci când implică activități de greutate, măresc rezistența osoasă.

Primul pas în remodelarea oaselor este activarea osteocitelor. Osteocitele detectează modificări ale forțelor mecanice, ale homeostaziei calciului sau ale nivelului hormonal. În cea de-a doua etapă, osteoclastele sunt recrutate la locul degradării. Osteoclastele sunt celule mari cu o membrană ciufulită foarte neregulată. Aceste celule se fuzionează strâns cu osul și secretă ioni de hidrogen, care acidifică mediul local și dizolvă mineralele din matricea țesutului osos. Acest proces se numește resorbție osoasă și seamănă cu excavarea groapelor. Corpurile noastre excavează gropi în țesutul nostru osos, deoarece oasele acționează ca depozite pentru calciu și alte minerale. Oasele furnizează aceste minerale altor țesuturi ale corpului pe măsură ce apare cererea. Țesutul osos se remodelează și atunci când se rupe, astfel încât să se poată repara singur. Mai mult, dacă decideți să vă antrenați pentru a alerga la un maraton, oasele dvs. se vor restructura prin remodelare pentru a putea susține mai bine forțele noii lor funcții.

După ce o anumită cantitate de os este excavată, osteoclastele încep să moară și resorbția osoasă se oprește. În cea de-a treia etapă a remodelării osoase, amplasamentul este pregătit pentru construire. În această etapă, zaharurile și proteinele se acumulează de-a lungul suprafeței osului, formând o linie de ciment care acționează pentru a forma o legătură puternică între osul vechi și osul nou care va fi făcut. Acești primi trei pași durează aproximativ două până la trei săptămâni. În ultima etapă a remodelării osoase, osteoblastele depun un nou țesut osteoid care umple cavitățile care au fost excavate în timpul procesului de resorbție. Osteoidul este un țesut cu matrice osoasă care este compus din proteine ​​precum colagenul și nu este încă mineralizat. Pentru a produce colagen, este necesară vitamina C. Un simptom al deficitului de vitamina C (cunoscut sub numele de scorbut) este durerea osoasă, care este cauzată de diminuarea remodelării osoase. După ce țesutul osteoid este acumulat, țesutul osos începe să se mineralizeze. Ultimul pas al remodelării osoase continuă de luni de zile și, pentru o perioadă mult mai lungă de timp, osul mineralizat este ambalat continuu într-un mod mai dens.

Astfel, putem spune că osul este un țesut viu care se adaptează continuu la stresul mecanic prin procesul de remodelare. Pentru ca țesutul osos să remodeleze anumite substanțe nutritive cum ar fi calciu, fosfor, magneziu, fluor, vitamina D și vitamina K sunt necesare.

Densitatea minerală osoasă este un indicator al sănătății oaselor

Licență

Nutriția umană [DEPRECAT] de către Universitatea din Hawai’i la Manao Programul de știință alimentară și nutriție umană este licențiat sub o licență internațională Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International, cu excepția cazului în care se menționează altfel.