Aká je biomechanická funkcia kostí a kĺbov?
Kostra tvorí oporu tela nielen pre človeka, ale aj pre všetky stavovce. Kostra je komplexný systém zložený z kostí, kĺbov a väzov. Kosti sú zodpovedné za vytvorenie tvaru tela, udržiavanie tela vo vzpriamenej polohe a za ochranu zraniteľných vnútorných orgánov, ako sú srdce, pľúca a pečeň.
Okrem týchto základných funkcií kosti tiež ukladajú minerály, vrátane vápnika a vytvárajú rezervu iónov, ktoré sú nevyhnutné pre naše životné funkcie, ako je vápnik, fosfor, horčík a sodík.
Kosť a jej stavba
Kosť je komplexný biologický materiál, ktorý sa vyznačuje rôznymi mechanickými vlastnosťami. Tieto vlastnosti sú priamo ovplyvnené jeho špecifickou štruktúrou.[1]
Toto tvrdé tkanivo, ktoré tvaruje naše telo sa skladá z rôznych minerálov, ako sú vápnik, fosfor, horčík a sodík. Významnú súčasť tvoria aj kostné bunky a kostná dreň, kde sa tvoria rôzne typy krvných buniek – červené a biele krvinky, trombocyty a monocyty.
Na povrchu kosti nájdeme okosticu, väzivovú blanu, ktorá je bohato prekrvená a inervovaná. Na jej spodnej časti sa nachádzajú aktívne kostné bunky, ktoré zabezpečujú, že kosť hrubne a tým pádom zaisťuje jej pevnosť a odolnosť.
Kosť je fascinujúcim živým tkanivom, ktoré sa dokáže pod vplyvom rôznych vonkajších faktorov opraviť a remodelovať. Je to dôkaz jej neuveriteľnej adaptabilnej schopnosti a významu pre naše telo.
Kostné tkanivo
Kostné tkanivo predstavuje základnú stavbu kosti. Ide o pevné spojivové tkanivo s charakteristickou vlastnosťou – pevnosťou, pričom jeho štruktúra je mineralizovaná.
Táto tkanina je zložená z bunkových prvkov a medzibunkovej hmoty, ktorá je obohatená o minerály. Skladá sa zo špongiózneho a kompaktného tkaniva, väziva, ako aj cievneho a nervového zásobenia.
Špongiózna a kompaktná kosť sa líšia nielen svojou štruktúrou, ale aj mechanickými vlastnosťami.[2]
- Kompaktná kosť je utvorená z kostnej hmoty, ktorá pripomína sériu trubíc vložených jedna do druhej.
- Exteriérovú vrstvu kosti tvorí kompaktná kosť, zatiaľ čo vnútornú časť zastupuje špongiózna kosť.
Kompaktná kosť môže byť:
- vláknina
- lamelózna
V ľudskom tele sa vláknitá kosť nachádza v prvom roku života, postupne je však nahradená lamelóznou kosťou. U dospelých jedincov sa vláknitá kosť vyskytuje výhradne na úponoch šliach a v niektorých častiach lebky.
Špongiózna, teda hubovitá kosť môže byť usporiadaná do konkrétnych trámov alebo môže mať nepravidelnú štruktúru. Je dôležité poznamenať, že kostné tkanivo je dynamické a jeho tvar a štruktúra sa prispôsobujú zaťaženiu, ktorému je vystavené.
Ak nie je kosť dostatočne zaťažovaná, ako je to v prípade dlhodobej nehybnosti, jej pevnosť a odolnosť sa môžu výrazne znižovať. Na druhej strane, intenzívne zaťažovanie kosti môže zabraňovať potenciálnym poruchám v jej remodelizácii a tým aj preventívne chrániť pred rizikom zlomenín v dôsledku oslabenia.
Zaujímavosť: Osteoporóza je príkladom kostnej choroby, ktorá je charakterizovaná patologickým úbytkom kostnej hmoty. Tento stav vedie k zmenám v mikroštruktúre a funkcii kosti, čo môže negatívne ovplyvniť celkové zdravie jedinca.
Kosť delíme na:
- Dlhé kosti, ako sú stehenná a ramenná kosť, majú kľúčovú úlohu v podpore hmotnosti tela a umožňujú plynulý pohyb.
- Ploché kosti, ktoré sú tenké a mierne zakrivené – napríklad rebra, lebečné kosti a lopatka – majú za cieľ chrániť vnútorné orgány.
- Krátke kosti, ako sú články prstov a kosti zápästia, poskytujú dôležitú stabilitu zápästia a členkových kĺbov a prispievajú k pohyblivosti.
- Nepravidelné kosti majú rôzne tvary a zahrnujú stavce, panvové kosti a kosti tváre.
- Sezamské kosti sú malé, okrúhle a nachádzajú sa vo vnútri šľachy a kostí obklopených šľachami, kde sa pripájajú svaly. Tieto kosti majú úlohu chrániť šľachy pred opotrebovaním a znižovať tlak pri používaní kĺbu.
Kostné bunky
Osteoblasty pôsobia ako stavebné kocky kostí. Tieto bunky vytvárajú organický kostný matrix, ktorý obsahuje receptory pre hormonálne faktory, ktoré sa podieľajú na metabolizme kosti.
Navyše, osteoblasty produkujú faktory, ktoré ovplyvňujú aktivitu kostných buniek. Sú zodpovedné za tvorbu osteoidu, materiálu bohatého na kolagén. Hrajú kľúčovú úlohu v procese tvorby kostí.
Osteocyty sú zrelé bunky, ktoré sa vyvinuli z osteoblastov. Ich kľúčovou funkciou je produkcia kolagénu a látok, ktoré tvoria matrix kosti. Ich úlohou je udržiavať integritu kostnej hmoty.
Zaujímavosť: Osteoklasty, v spolupráci s osteoblastami, sa podieľajú na rekonštrukcii kostí. Tieto bunky hrajú nezameniteľnú úlohu v dynamike kostnej štruktúry.
Funkcia kosti
Kosť vykonáva v tele rôzne nevyhnuteľné funkcie, ako napríklad:
- Stabilita – Poskytuje pevnú štruktúru tela a slúži ako opora ostatných častí tela. Napríklad, kosti dolných končatín sú zodpovedné za podporu hornej časti tela pri stoji.
- Mobilita – Kosti prenášajú silu svalových kontrakcií počas pohybu. Svaly sú ku kostiam pripojené šľachami, takže keď sa sval stiahne, kosť sa pohne a kĺby slúžia ako otočný bod.
- Ochranárska funkcia – Kosti chránia vnútorné orgány. Hrudný kôš napríklad obklopuje srdce a pľúca, kým lebka chráni mozog a stavce miechu.
- Tvorba a udržiavanie krvných buniek – Kosti sú miestom, kde sa tvoria červené a biele krvinky, ako aj krvné doštičky.
- Skladovanie minerálov – Kosti ukladajú minerály ako vápnik, fosfor a vitamín D. Kosť je zložená nie len z červenej drene, ale aj z žltej, v ktorej sa skladuje tukové tkanivo, ktoré sa v prípade potreby rozloží a využije na produkciu energie.
Hoci sú kosti tvrdé, sú zároveň ľahké. Majú vysokú pevnosť, ktorá sa však so starnutím znižuje. Pohybová aktivita počas detstva a dospievania napomáha zlepšeniu tvorby kostného tkaniva.
Zvyšuje pevnosť kostí a predchádza vzniku osteoporózy v staršom veku.
Tip: Vápnik dodáva kostiam tvrdosť a zároveň ich robí krehkými. Preto je nevyhnutné dopĺňať kolagén, ktoré prispieva k odolnosti a pružnosti tela.
Kosť s nedostatkom minerálov sa stáva mäkkou a poddajnou. Nedostatok proteínov v kostiach zase vedie k tvrdým, ale krehkým kostiam, ktoré zvládnu len nízke zaťaženie v ťahu. Kosti dosahujú najväčšiu pevnosť v tlaku.
Zvládnu statické zaťaženie v smere dlhej kosti:
- ramenná kosť dokáže uniesť 600 kg
- stehenná 760 kg
- píšťala až 1350 kg.
Chrbtica slúži ako centrálna opora tela a asistuje pri chôdzi, pohybe či rotácii.
Funkcia kostry človeka
- Ľudská kosť, v symbióze so svalovým systémom, je základným prvkom, ktorý umožňuje koordinovaný pohyb celého tela.
- Kosť slúži ako robustná podpora pre mäkké časti tela, čím zabezpečuje ich ochranu a stabilitu.
- Funguje ako hlavný zdroj a skladovacie miesto pre minerálne látky, ktoré sú dôležité a nevyhnutné pre celkové fungovanie organizmu.
Kĺby a ich funkcia
Kĺb je komplexný orgán, ktorý sa skladá z kĺbovej hlavice a jamky. Tieto sú pokryté chrupavkou, čo je špeciálny typ tkaniva vylučujúci kĺbový maz, ktorý umožňuje plynulé a ľahké pohyby kĺbu. Kĺby sa nachádzajú na strategických miestach a teda tam, kde sa stretávajú dve alebo viac kostí.
Tieto kĺby nie len umožňujú pohyb, ale aj poskytujú potrebnú stabilitu. [x]
Kĺb má niekoľko základných funkcií, z ktorých najdôležitejšie sú nosenie váhy a schopnosť pohybu v celom jeho rozsahu. Sloboda pohybu kĺbu je výsledkom konkrétnej štruktúry a tvaru kĺbu. Kĺb s guľovitou plochou ponúka najväčší stupeň voľnosti pohybu.
Kĺbová chrupavka je zložená z kolagénových vlákien, elastínu a tekutín, ktoré vyplňujú priestor medzi bunkami. Chrupavkové tkanivo je ojedinelé tým, že má rôzne vlastnosti v závislosti od smeru.
Slúži na prenos tlakového zaťaženia medzi kĺbom a kosťou a má tiež dôležitú úlohu pri tlmení nárazov. Okrem toho chrupavka znižuje trenie v kĺbovom spojení, čo zabraňuje opotrebeniu.
Typy kĺbov
- Vláknité (nehybné) kĺby – sú kĺby, ktoré sú pevne spojené a neumožňujú žiadny pohyb. Ich hlavnou funkcionalitou je zabezpečenie stability. Príkladom sú švy lebečných kostí.
- Chrupavkové (mierne pohyblivé) kĺby – tieto kĺby držia pohromade chrupavky a umožňujú len obmedzený pohyb. Vyskytujú sa napríklad v chrbtici, panve alebo medzi rebrami a hrudnou kosťou, kde zabezpečujú stabilitu a umožňujú malú mieru pohybu.
- Synoviálne (voľne pohyblivé) kĺby – tieto kĺby umožňujú široký rozsah pohybu a nachádzajú sa na koncoch kostí. Sú pokryté kĺbovou chrupavkou, ktorá chráni kosti a umožňuje bezbolestný a hladký pohyb, ako napríklad v ramennom, bedrovom alebo kolennom kĺbe.
Funkčnosť kĺbov môže byť narušená v dôsledku zranenia alebo zápalu. Symptómami tohto stavu môže byť bolesť, začervenanie, tvorba modrín, opuch alebo obmedzenie pohybových schopností, ako je ohýbanie, rozťahovanie a otáčanie. [x]
Aké vitamíny a minerálny sú pre zdravie kosti a kĺbov nevyhnutné?
Zdravie kostí a kĺbov je stále dôležitejšie s prírastkom našich rokov. Je podmienené nielen správnym životným štýlom, ale tiež dostatočným príjmom vitamínov a minerálnych látok. Medzi zásadné minerály pre zdravie kostí a kĺbov patrí vápnik, ktorého vstrebávanie zabezpečuje vitamín D.
Tento vitamín, ktorý je kľúčový pre pevnosť našich kostí, je možné získať prostredníctvom slnečného žiarenia, stravy alebo doplnkov stravy. Medzi potraviny bohaté na vitamín D patria napríklad ryby alebo vajcia.[3]
- Vitamín C, ktorý je známy hlavne svojim pozitívnym vplyvom na imunitu, zároveň podporuje tvorbu kolagénu, ktorý je nevyhnutný pre mineralizáciu kostí. Nachádza sa v citrusoch, paradajkách, zemiakoch, brokolici alebo ružičkovom kely.
- Vitamín K ktorý podporuje dostávanie vápnika do kostí. Tieto vitamíny môžete nájsť v bobuliach, granátovom jablku, zelenom čaji, červenom hrozne, melóne, cesnaku, rajčinách a brokolici.
- Vitamín B12 je zase potrebný pri budovaní kostí, najmä u detí a menopauzálnych žien s úbytkom kostnej hmoty. Tento vitamín nájdete v mliečnych výrobkoch, vajciach, hovädzom mäse, pečeni, obličkách, sardinkách, tuniaku, pstruhu, losose a mušliach.
- K minerálom podporujúcim zdravie kostí patria horčík, ktorý telu pomáha využiť vitamín D a vápnik, a omega-3 mastné kyseliny, ktoré podporujú budovanie zdravých buniek, zmierňujú bolesť pohybového aparátu a pôsobia protizápalovo. Tieto látky nájdete v rybách, semienkach, orechoch, sóji a avokáde.
- Bor je minerál, ktorý má pozitívny vplyv na zdravie kostí a kĺbov. Pomáha pri spracovaní a využití dôležitých minerálov pre kosti, ako sú vápnik, horčík a fosfor. Môže tiež pomôcť pri prevencii osteoporózy tým, že zvyšuje hladinu estrogénu, hormónu dôležitého pre udržiavanie kostnej hustoty.
Bor tiež môže zmierniť zápal a bolesť spojenú s artritídou a inými ochoreniami kĺbov vďaka schopnosti znížiť hladiny zápalových biomarkérov. Okrem toho podporuje absorpciu a metabolizmus minerálov a zlepšuje zdravie chrupavky.
Na podporu zdravia kĺbov môže byť prospešný aj príjem glukosamínu a chondroitínu.
Tip: Zdravie kostí podporujú tiež vitamíny E a A, ktoré majú silné antioxidačné účinky
Čo na to kolagén?
Kolagén predstavuje kľúčový stavebný prvok v našom spojivovom tkanive, ktorý výrazne prispieva k pohodliu a zdraviu kostí, kĺbov, chrupaviek a šliach. Ako však postupne starneme, produkcia kolagénu v našom tele sa znižuje, čo môže viesť k bolestiam a komplikáciám s kĺbmi. Z toho dôvodu je dôležité tento deficit kolagénu v tele dopĺňať.
Jeho nedostatok môže viesť k degenerácii kĺbovej chrupavky, a preto je potrebné hľadať rôzne spôsoby, ako ho do tela dostať. Môžete to dosiahnuť prostredníctvom stravy alebo doplnkov stravy. Zdroje kolagénu v strave zahŕňajú kostný vývar – ako huspenina, aspik, hovädzí vývar alebo tlačenka.
Semiačka, ako napríklad chia, ľanové či tekvicové, sú tiež vynikajúcim zdrojom. Rovnako vhodné sú aj potraviny ako losos, chlorella, zelenina, avokádo, vajcia, cesnak, citrusy a sója.
Na trhu sú tiež dostupné mnohé voľnopredajné doplnky kolagénu, ktoré sa dajú kúpiť v lekárňach. Tieto doplnky môžu byť užitočné pre tých, ktorí majú problémy so zabezpečením dostatočného množstva kolagénu prostredníctvom stravy.
Účinným kolagénom pre zdravie kosti a kĺbov sa v poslednom období stal produkt Gaia Collagen Protein. Predstavuje čistú formu hydrolyzovaného kolagénu, ktorý je pripravený na okamžité a takmer úplne vstrebávanie do potrebných tkanív. Za účinnosť vstrebávania je zodpovedná jeho 4x patentovaná forma.
Podpora zdravia kostí a kĺbov cez stravu
Prevencia ochorenia kostí, ako je osteoporóza, je možná vďaka dostatočnému prísunu vitamínu C a vápnika v našej strave. Nasledujúce potraviny sú bohaté na nutrienty podporujúce zdravie kostí a kĺbov:
- Cereálie obohatené vápnikom
- Losos, ktorý je vynikajúcim zdrojom vitamínu D
- Listová zelenina a zelenina, ako sú špenát, paradajky, červená paprika a mrkva
- Mliečne výrobky, napríklad jogurty
- Alternatívy mlieka, ako mandľové a kešu mlieko, obohatené o vitamín D a vápnik
- Kolagén, ktorý sa nachádza v želatíne ako huspenina, vývar z bravčových kostí a kože
- Morské ryby, ktoré sú bohaté na omega-3 mastné kyseliny
- Ľanové semiačka, orechy a avokádo, ktoré sú tiež bohaté na omega-3 mastné kyseliny
- Slnečnicové semiačka, ktoré podporujú zdravie kostí
- Červené ovocie, ako jablká, čerešne, černice, jahody, lesné ovocie a ríbezle
Pre udržanie zdravých kostí a kĺbov je rovnako dôležitý dostatočný príjem tekutín a pravidelný pohyb. Zaťažovanie kostí vedie k ich väčšej pevnosti a menšiemu odbúravaniu minerálov. Nadváha a obezita môžu mať negatívny vplyv na kosti a kĺby, pretože ich zaťažujú a nútia unášať extrémnu váhu.
Použité zdroje:
https://www.healthpages.org/anatomy-function/musculoskeletal-system-bones-joints-cartilage-ligaments/
https://www.healthdirect.gov.au/bones-muscles-and-joints
https://www.verywellhealth.com/what-is-joint-function-2552230
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8293483/
