Ученые рассказали, почему кости человека становятся хрупкими и как этого избежать

Кости состоят из двух видов ткани: пористой (губчатой) и плотной (кортикальной). Губчатая ткань находится на концах кости, а кортикальная – между ними, образуя твердую оболочку. Внутри них также проходит канал с костным мозгом и сосудами.

– Такое строение создает идеальный баланс прочности и устойчивости. Губчатая ткань работает как естественный амортизатор: за счет пористости она сжимается, рассеивая энергию удара. А кортикальная, которая находится в средней части кости, действует как прочный каркас — ее слоистое строение сопротивляется излому, не давая трещине распространиться. Дополнительную гибкость обеспечивают коллагеновые волокна с включениями в виде кристаллов солей кальция и фосфора. Именно это сочетание позволяет здоровому организму выдерживать даже экстремальные нагрузки, такие как прыжки с большой высоты или подъем тяжестей, – рассказывает доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Юрий Акулич.

Костная ткань постоянно обновляется благодаря работе специальных клеток – остеокластов, разрушающих старую структуру, и остеобластов, формирующих новую. При ежедневных нагрузках даже в костях здорового человека возникают микротрещины, чтобы не допустить распространения повреждений, они полностью обновляются каждые 10 лет.

Что такое остеопороз

Остеопороз — это заболевание скелета, при котором прогрессирующее снижение костной массы и разрушение внутренней структуры кости приводят к повышенной хрупкости и риску переломов даже при незначительных воздействиях.

Это происходит потому, что нарушается естественный баланс между остеокластами и остеобластами. Разрушители работают слишком активно, а строители не успевают восстанавливать потери. Вдобавок из кости вымываются важные минералы, в первую очередь кальций, и она теряет свою твердость.

– Патологический процесс затрагивает все части скелета, однако переломам в первую очередь подвергаются наиболее нагруженные отделы: тела позвонков, шейка бедра и коленные суставы, – рассказывает эксперт Пермского Политеха.

«Гормональный» женский остеопороз и сопутствующий другим заболеваниям мужской

– Первичный остеопороз включает три основные формы. Постменопаузальный тип возникает у женщин из-за резкого снижения гормона эстрогена, нарушающего костный метаболизм. Сенильная форма характерна для пожилого возраста и связана с общим старением организма — ухудшением усвоения кальция, дефицитом витамина D и снижением активности костеобразования. Наиболее редкой является идиопатическая форма, обусловленная генетическими факторами и проявляющаяся у детей и молодых людей, – рассказывает старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук Валерий Литвинов.

Именно первичный вид заболевания преимущественно встречается у женщин, поскольку его основная форма напрямую связана с гормональной перестройкой в менопаузальный период.

Вторичный остеопороз возникает на фоне других болезней или медикаментозной терапии. К его развитию приводят эндокринные нарушения, хронические патологии почек и пищеварительной системы, ревматические и онкологические заболевания, а также длительный прием глюкокортикоидов (природных, полусинтетических и синтетических лекарственных средств). Эти состояния нарушают минеральный обмен или непосредственно влияют на скелетную ткань.

По словам Валерия Литвинова, статистическое преобладание вторичного остеопороза среди мужчин объясняется тем, что у них практически не встречается типичный первичный. Поэтому потеря костной массы почти всегда обусловлена внешними факторами — хроническими болезнями, приемом лекарств или образом жизни, тогда как у женщин может наблюдаться сочетание первичной и вторичной форм.

Чем опасен остеопороз

Риск перелома шейки бедра после наступления 50 лет составляет 14% у мужчин и 20% у женщин. При этом 40% из них не смогут ходить самостоятельно даже через год после травмы. От 20 до 24% таких случаев заканчиваются летальным исходом.

Инфографика: остеопороз и хрупкие переломы / © IOF

– Остеопороз сам по себе не является непосредственной причиной смерти, но он создает фатальную цепь событий. Главная опасность — это переломы, особенно шейки бедра. На фоне хрупкости костей такое повреждение часто не срастается самостоятельно. Единственным решением является операция, однако для пожилых людей с рядом хронических заболеваний она часто противопоказана или слишком рискованна. В результате пациент оказывается прикованным к постели. Обездвиженность быстро приводит к трагическим последствиям: развиваются застойная пневмония, обостряются сердечно-сосудистые патологии, что влечет за собой инфаркты и инсульты. Именно эти осложнения, а не сама травма, и становятся печальным итогом, – объясняет Валерий Литвинов.

Строгие диеты, алкоголь и сигареты – злейшие враги костей

– Стремление к идеальной фигуре через строгие диеты, особенно с отказом от молочных продуктов и животного белка, создает серьезную угрозу для здоровья костей. Организм перестает получать достаточное количество кальция и витамина D — ключевых элементов для поддержания прочности скелета. Со временем такой дефицит приводит к прогрессирующему снижению костной массы, что особенно опасно в сочетании с возрастными изменениями, – предупреждает эксперт ПНИПУ.

Что касается вредных привычек, то алкоголь напрямую нарушает минеральный обмен: он провоцирует усиленное выведение кальция и микроэлементов через почки, которые не успевают восполняться через питание. Кроме того, люди с алкогольной зависимостью часто питаются неполноценно, усугубляя дефицит необходимых веществ.

– Курение оказывает более опосредованное, но не менее пагубное влияние. Никотин и смолы не просто нарушают работу нервной системы, делая человека более уязвимым к стрессу, но и ухудшают кровоснабжение костной ткани, замедляя процессы ее естественного обновления. Это постепенно приводит к нарушению баланса между разрушением и восстановлением костей, делая их хрупкими даже при незначительных нагрузках, – продолжает Валерий Литвинов.

Возможно ли вылечить остеопороз, начав пить кальций

Кальций образует прочные кристаллы в соединении с фосфором, которые создают твердую основу кости, подобно арматуре в бетоне. При снижении его уровня в крови специальный гормон извлекает минерал из скелета для поддержания работы мышц, нервной системы, свертывания крови и гормонального баланса. Поэтому людям с остеопорозом жизненно необходимо пополнять его запасы в организме.

Критически важную роль в усвоении кальция играет витамин D, без которого невозможно построение и обновление костной ткани. Он действует как регулятор, обеспечивающий всасывание микроэлемента в кишечнике и его правильное распределение в организме.

Но одного лишь приема кальция и витамина D недостаточно для лечения. Несмотря на их пользу, они не способны полностью восстановить структуру тканей. Для эффективного лечения необходим комплексный подход, включающий регулярные физические нагрузки, лечение сопутствующих заболеваний, а также отказ от вредных привычек вроде курения и употребления алкоголя, которые усугубляют течение болезни. Только сочетание этих мер позволяет добиться устойчивого результата в борьбе с остеопорозом, – отмечает Валерий Литвинов.

Какие виды спорта помогают предотвратить развитие остеопороза

Кость — это живая ткань, которая укрепляется в ответ на физические нагрузки. При движении мышцы и сухожилия создают небольшие деформации в ее структуре, что служит сигналом для клеток-остеобластов. Их задача – формировать новую костную ткань, повышая ее плотность и прочность.

– Для того чтобы активировать эти клетки и предотвратить развитие остеопороза, стоит отдавать предпочтение занятиям, создающим кратковременное интенсивное напряжение: силовые тренировки с отягощениями и функциональные – приседания и выпады. Дополнением служат скандинавская ходьба, бег и подъем по ступенькам, использующие вес тела для стимуляции костеобразования, и упражнения на равновесие, – советует Юрий Акулич.

А при уже имеющейся болезни следует избегать видов спорта с высоким риском падений (горные лыжи, командные игры), ударной нагрузкой (прыжки, бег по асфальту) и резкими скручивающими движениями (гольф, теннис). Опасность представляют и силовые упражнения с осевой нагрузкой на позвоночник (становая тяга, приседания с весом). Программа тренировок должна разрабатываться специалистом по принципу «нагружай, но не перегружай», так как умеренная активность жизненно необходима для сохранения костной массы.

Какими современными методами лечат остеопороз

Современная стратегия лечения остеопороза объединяет инновационные лекарства и персонализированную реабилитацию. В медикаментозной терапии применяются биологические препараты, которые блокируют разрушение кости, и анаболические средства, стимулирующие рост новой ткани.

Реабилитация включает вибрационную терапию, выполняющую роль специфического сигнала, который «будит» клетки-строители (остеобласты) и заставляет их активнее работать, специальные силовые тренировки и занятия на платформах равновесия для профилактики падений. Мониторинг эффективности лечения проводится через точное измерение плотности кости с помощью рентгена и анализ биохимических маркеров в крови. Такой комплексный подход способен повысить эффективность реабилитации на 40–60%, значительно снижая риск переломов.

Кроме того, ведутся исследования в области биомеханической стимуляции — создания имплантатов с памятью формы, которые способны адаптироваться к нагрузкам и стимулировать рост тканей. Одновременно развивается генетическая диагностика, позволяющая выявлять индивидуальные риски остеопороза и подбирать персонализированную терапию.