اجزای تشکیل دهنده بافت استخوان

بافت استخوانی به دلیل دارا بودن ترکیبی از مواد آلی (ارگانیک) و معدنی (غیر ارگانیک) بسیار قوی و یکی از سخت ترین ساختارهای بدن است. مواد معدنی، کلسیم و فسفر همراه با کلاژن، عناصر ارگانیکی استخوان را تشکیل می دهند و تقریباً ۶۰ تا ۷۰ درصد بافت استخوان را می سازند. آب تقریباً ۲۵ تا ۳۰ درصد وزن بافت استخوان را تشکیل می دهد.

بافت استخوان ماده چسبنده ارتجاعی است که خواص مکانیکی آن تحت تاثیر مقدار تغییر شکل آن است. مواد کلاژنی موجود در استخوان نیز خواص نرمی یا انعطاف پذیری استخوان را فراهم می کند. محتوای کلاژنی، توانایی مقاومت در برابر بارهای کششی را به استخوان می دهد. این استخوان شکننده است و قدرت (استحکام) آن به سازوکار بار وارد بر آن بستگی دارد. شکنندگی استخوان را مواد معدنی تشکیل دهنده آن که موجب مقاومت استخوان در برابر بارهای فشاری می شود، تعیین می کند.

بازجذب و رسوب استخوان

استخوان ماده کاملاً سازگاری است که به عدم استفاده، بی تحرکی یا فعالیت شدید و بار زیاد بسیار حساس است. بافت استخوان توانایی خود ترمیمی دارد و می تواند خواص و شکل خود را در پاسخ به نیاز مکانیکی تغییر دهد. این موضوع را ابتدا آناتومیست آلمانی، ژولیوس ولف به اثبات رساند، کسی که نظریه مربوط به رشد استخوان را با نام قانون ولف مطرح کرد. این قانون بیان می کند: « براساس قوانین ریاضی هر نوع تغییری در شکل و عملکرد استخوان یا اعمال آنها، به تنهایی تغییرات مشخص و معینی در طرح داخلی و هم زمان تغییرات ثانویه مشخصی در شکل خارجی استخوان به همراه دارد».

در مرحله رشد و در طول عمر، استخوان ها در معرض تحمل بارهای خارجی و نیروهای عضلانی عمل کننده بر آنها هستند. استخوان در طول عمر بازشکل گیری دارد و ترمیم می شود. در طی این فرایند پویا و فعال، بخش زیادی از استخوان در فرایند بازجذب استخوان برداشته می شود و رسوب استخوان جای آن را پر می کند. بازجذب استخوان را سلول های استخوانی به نام استئوکلاست ها و رسوب استخوان را استئوبلاست ها انجام می دهند. این فرایند در همه استخوان ها، حتی در یک استخوان منفرد یکسان نیست. به عنوان مثال، فرایند جایگزینی در بخش تحتانی استخوان ران هر پنج تا شش ماه انجام می گیرد، در حالی که این فرایند در تنه استخوان کندتر است. در افراد جوان، میزان بازجذب و رسوب استخوان با هم برابر است و در نتیجه جرم یا توده کلی استخوان نسبتاً ثابت می ماند. با وجود این، ورزش حتی در دوره جوانی سبب افزایش توده استخوانی می شود. این امر یکی از فواید فعالیت جسمانی است.

وقتی نیاز به قدرت بیشتر می شود یا آسیب دیدگی وجود دارد، رسوب استخوان بیشتر از بازجذب آن است. بنابراین، وزنه برداران در نقاط اتصال عضلات بسیار فعال خود دارای بیشترین ضخامت استخوانی هستند و در جایی که بیشترین فشار استخوانی وارد می شود، پرتراکم ترین استخوان ها را دارند. ضخامت استخوان قشری (متراکم) دست برتر تنیس بازان حرفه ای نسبت به دست غیر برتر آنها، ۳۵ درصد بیشتر است. شکل استخوان نیز حین ترمیم شکستگی تغییر می کند.

فعالیت بدنی در مقابل بازشکل گیری استخوان

استخوان ها برای رشد و استحکام به استرس مکانیکی نیاز دارند. بنابراین، فعالیت جسمانی نقش مهمی در رشد و حفظ یکپارچگی و استحکام اسکلت بدن ایفا می کند. بافت استخوانی برای حفظ سلامت خود باید هر روز تحریک شود. سابقه قبلی اعمال بارهای روزانه، تعداد دوره های اعمال بار و مقدار فشار بر چگالی استخوان اثر می گذارند. مطالعات نشان داده اند که اعمال بار متناوب در دوره های ۱۰۰ تایی روزانه، افزایش قابل توجهی در سطح مقطع استخوان ایجاد می کند. وزن بدن و سطح فعالیت از عواملی هستند که چگالی استخوان های تحمل کننده وزن را تعیین می کنند. افزایش سطح متوسط فعالیت، حجم توده استخوانی را افزایش می دهد.

کم تحرکی در مقابل بازشکل گیری استخوان

کاهش سطح فعالیت می تواند موجب تحلیل رفتن استخوان شود. فضانوردان هنگام قرار گرفتن در وضعیت کم جاذبه (کم وزنی) در معرض کم تحرکی و کاهش وزن هستند و در کوتاه مدت دچار تحلیل توده استخوان می شوند. بعضی از تغییراتی که متعاقب فضانوردی در استخوان به وقوع می پیوندد عبارت اند از: کاهش استحکام، افزایش جابجایی خمشی، کوتاه تر شدن استخوان و سطح مقطع استخوان متراکم و در نهایت کند شدن فرایند تشکیل استخوان.

رسوب استخوان در بافت نرم

عارضه التهاب استخوانی عضله (تشکیل استخوان زائد در بافت نرم) زمانی اتفاق می افتد که رسوب های استخوانی در بافت نرم نزدیک به استخوان به عنوان یک پاسخ ایمنی به هماتوم (خون مردگی) و ضربه های مکرر گسترش یابند. ابتدا بدن با ایجاد بافت لیفی به ضربه و خون مردگی های مکرر پاسخ می دهد، سپس این بافت به غضروف و سرانجام به استخوان تبدیل می شود. این عارضه در بخش قدامی ران و مفصل ران شایع است. فوتبالیست هایی که به طور مکرر با ران به توپ ضربه می زنند، مستعد این نوع آسیب هستند. همچنین آسیب ناحیه لگن در فوتبالیست هایی که به طور مکرر روی زمین می افتند دیده شده است. ورزشکاران رشته های رزمی با علم به اینکه بدن در پاسخ به ضربه های مکرر در نقاط خاصی بافت لیفی غضروف و سپس استخوان تشکیل می دهد، به طور عمد سعی می کنند چنین پاسخی را در دست ها و پاها ایجاد کنند.

پوکی استخوان (استئوپروز)

پوکی استخوان به حالتی گفته می شود که بازجذب استخوان بیشتر از رسوب استخوان است. علایم پوکی استخوان در اوایل دوره سالمندی (پیری) به خصوص در زنان یائسه ظاهر می شوند. با وجود این، پوکی استخوان ممکن است زودتر آغاز شود، یعنی وقتی که چگالی مواد معدنی استخوان تحلیل می رود. وقتی رسوب استخوان نتواند در حد بازجذب باشد، کاهش توده معدنی به تحلیل چگالی استخوان می انجامد و با عدم یکپارچگی ترابیکول ها همراه است. کاهش چگالی مواد معدنی استخوان به معنای نرم تر شدن (کاهش سفتی) استخوان و عدم یکپارچگی ترابیکول هاست که ساختار استخوان را ضعیف می کند. این تحلیل رفتگی ها، استخوان را بیشتر در معرض شکستگی قرار می دهد. به گونه ای که ۲ تا ۳/۷ درصد افراد غیر مبتلا به پوکی استخوان و تقریباً دو برابر آن، یعنی ۵ تا ۷ درصد افراد مبتلا به پوکی استخوان دچار شکستگی استخوان می شوند.

علل دقیق پوکی استخوان کاملاً ناشناخته است اما ظاهراً عوامل هورمونی، عدم تعادل تغذیه ای و کم تحرکی بر ایجاد این عارضه تاثیر می گذارند. حجم معمولی استخوان ۱/۵ تا لیتر است و زنان و مردان بین سنین ۳۰ تا ۴۰ سالگی دارای حداکثر قطر قشری استخوان هستند. بعد از ۳۰ سالگی، هر سال ۰/۲ تا ۰/۵ درصد از وزن مواد معدنی استخوان تحلیل می رود و در دوره یائسگی این تحلیل رفتن در زنان تشدید می شود، به گونه ای که ۵۰ درصد بیشتر از مردان هم سن آنهاست. احتمالاً بخش زیادی از این تحلیل نتیجه کم تحرکی است.

تمرین سبک یا متوسط می تواند مقدار مواد معدنی استخوان ها را در افراد سالمند افزایش دهد. مطالعه نشان داده مقدار مواد معدنی استخوان در دوندگان ۵۰ تا ۷۲ ساله بیشتر از غیردوندگان است. همچنین، طی دو سال، تحلیل رفتگی استخوانی مربوط به سن حدود ۴ درصد در دوندگان و ۶ تا ۷ درصد در گروه غیر دونده کاهش نشان داد. با وجود این، هنگامی که دوندگان برنامه دویدن را قطع کردند یا راه رفتن را جانشین آن کردند، تحلیل استخوان افزایش اساسی ۱۰ تا ۱۳ درصد را نشان داد. بنابراین پیشنهاد شده است فعالیتی جانشین دویدن شود که دارای شدت بار بالا و تکرار کم باشد مثل تمرین با وزنه.

به نظر می رسد شیوه زندگی و عادات حرکتی نقش مهمی در حفظ سلامت استخوان داشته باشد. در مطالعه ای، وقوع پوکی استخوان در افراد کم تحرک ۴۷ درصد و در افرادی که کار بدنی سخت انجام می دادند ۲۳ درصد بود. واضح است که افراد سالمند می توانند از برخی تمرین های دارای بار سنگین استفاده کنند حتی اگر شدت و مدت آن نامشخص باشد.

سطح استروژن در زنان دچار بی اشتهایی عصبی و ورزشکاران دچار آمنوره با وقوع پوکی استخوان در این زنان مرتبط است. شکستگی های فشاری در گردن استخوان ران دوندگان زن می تواند ناشی از تحلیل رفتن (چگالی) مواد معدنی استخوان در نتیجه پوکی استخوان باشد.

زنان نخبه ورزشکار در رشته های مختلف های ورزشی معمولاً به دلیل اجرای دوره های تمرینی شدید و بی نظمی های قاعدگی دچار تحلیل استخوان می شوند. سطح تحلیل در بعضی از این ورزشکاران به حدی است که ویژگی های اسکلتی آنان همانند زنان سالمند است.