Układ kostny — budowa i funkcje szkieletu

Szkielet bywa postrzegany jako bierna konstrukcja, tymczasem jest tkanką żywą, przebudowującą się przez całe życie i pełniącą funkcje wykraczające daleko poza podporę.

Podział szkieletu

• Szkielet osiowy (80 kości) — czaszka, kręgosłup, żebra, mostek
• Szkielet obwodowy (126 kości) — kończyny z obręczami barkową i miedniczną

Pięć funkcji

• Podporowa — utrzymuje kształt ciała
• Ochronna — czaszka chroni mózg, klatka serce i płuca, kręgosłup rdzeń
• Ruchowa — kości są dźwigniami poruszanymi przez mięśnie
• Krwiotwórcza — w szpiku czerwonym powstają krwinki
• Magazynująca — przechowuje wapń i fosfor

Dwie ostatnie funkcje bywają pomijane, a są kluczowe. Szkielet zawiera 99 procent wapnia organizmu i uwalnia go, gdy poziom we krwi spada — działa więc jak magazyn regulujący gospodarkę mineralną.

Rodzaje połączeń kości

• Ścisłe — nieruchome, jak szwy czaszki
• Chrzęstne — półruchome, jak połączenia kręgów
• Stawowe — ruchome

Staw tworzą: powierzchnie stawowe pokryte chrząstką, torebka stawowa i jama wypełniona mazią. Chrząstka zmniejsza tarcie do wartości niższej niż między dwoma kawałkami lodu — to jedno z najbardziej efektywnych połączeń ślizgowych w przyrodzie.

Rodzaje stawów

• Kulisty — ruch we wszystkich kierunkach: barkowy, biodrowy
• Zawiasowy — ruch w jednej płaszczyźnie: łokciowy, kolanowy
• Obrotowy — obrót wokół osi: między pierwszym a drugim kręgiem szyjnym
• Siodełkowy — u podstawy kciuka, umożliwia przeciwstawność

Ostatni ma szczególne znaczenie: przeciwstawność kciuka pozwala chwytać przedmioty i jest jedną z cech, które umożliwiły posługiwanie się narzędziami.

Krzywizny kręgosłupa

Kręgosłup nie jest prosty — ma cztery krzywizny tworzące kształt podwójnej litery S. Działają jak amortyzator, rozkładając obciążenia i tłumiąc wstrząsy przy chodzeniu.

Noworodek rodzi się bez nich. Krzywizna szyjna powstaje, gdy dziecko zaczyna unosić głowę, a lędźwiowa gdy zaczyna chodzić — kształt kręgosłupa jest więc skutkiem pionowej postawy, nie cechą wrodzoną.

Budowa pojedynczej kości

Kość długa składa się z trzonu i dwóch nasad. Na zewnątrz znajduje się warstwa zbita, twarda i odporna na złamania, a wewnątrz istota gąbczasta o strukturze przypominającej plaster miodu.

Taka budowa nie jest przypadkowa — beleczki istoty gąbczastej układają się wzdłuż linii największych obciążeń, dzięki czemu kość jest wytrzymała przy stosunkowo niewielkiej masie. Ten sam pomysł stosuje się w konstrukcjach inżynierskich, gdzie materiał rozmieszcza się tam, gdzie działają siły, zamiast wypełniać nim całą bryłę. Wnętrze trzonu wypełnia szpik, a całość okrywa dobrze unerwiona okostna — to ona odpowiada za ból przy urazie.

Jak dbać o układ kostny

Gęstość kości buduje się głównie do trzydziestego roku życia, potem organizm ją utrzymuje. Najważniejsze są trzy czynniki: obciążenie mechaniczne (kość reaguje na nacisk zwiększaniem gęstości), wapń jako budulec oraz witamina D umożliwiająca jego wchłanianie.

Dlatego długotrwałe unieruchomienie osłabia kości, a astronauci w stanie nieważkości tracą masę kostną mimo prawidłowej diety — brakuje bodźca mechanicznego.