Shutterstock.com
Режущие конусы не только формируют новую многослойную кость, но и постоянно восстанавливают и перестраивают старую. Представьте, что раскаленный докрасна камень падает на поверхность замерзшего пруда. Он растопит дыру и утонет, а вода снова замерзнет – получится пробка из свежего льда. Если продолжить разбрасывать камни, весь ледяной покров в конце концов обновится – некоторые пробки будут по нескольку раз меняться частично или полностью, в зависимости от места падения камней. На микроскопическом уровне процесс ремоделирования костей происходит в нашем организме непрерывно: дыры появляются и зарастают, снова возникают и снова заполняются. Однако, в отличие от случайно падающих на лед раскаленных камней, режущие конусы направляются именно туда, где кость нуждается в укреплении. Но откуда они знают направление?
До сих пор я делился своей страстью к костям, не прибегая к профессиональной лексике. К сожалению, я не знаю, как обойтись без слова «пьезоэлектрический», которое образовано от греческого и означает «сжимать» или «давить». При сжатии в некоторых кристаллах возникает электрический заряд. Этим свойством обладает и гидроксиапатит. Под давлением кристаллы гидроксиапатита в костной ткани становятся чуточку наэлектризованными – это происходит всякий раз, когда вы делаете шаг и какая-то часть кости сопротивляется гравитации. Режущие конусы чувствуют электрическое поле и направляются в нужную сторону. Представьте, например, игру в теннис. Кости руки, которая держит ракетку, испытывают толчок от каждого удара по мячу. Возникает прямой пьезоэффект, и это служит сигналом для конусов, что надо поработать в «зоне сотрясения» и сделать новую кость, способную противостоять незнакомым силам. В другой руке пьезоэлектрических зарядов гораздо меньше, поэтому конусы будут пребывать там в режиме ожидания. Со временем кости бьющей руки станут заметно плотнее и толще. Проницательный немецкий хирург по имени Юлиус Вольф заметил это явление в конце XIX века, когда такие изменения еще нельзя было увидеть на рентгеновских снимках. Закон, названный в его честь, прост: кость реагирует на прилагаемую нагрузку. Больше нагрузки – кость сильнее, насколько позволяют режущие конусы, меньше нагрузки – кость слабее. Ну как, захотелось сыграть в теннис?
Нам настойчиво рекомендуют заниматься физкультурой для поддержания костной массы именно потому, что физические упражнения вызывают настоящий пьезоэлектрический шквал. Даже легкая прогулка стимулирует электрическую активность в нижних конечностях, тазе и позвоночнике. Режущие конусы чувствуют эти сигналы, видят необходимость повысить сопротивление при ходьбе и укрепляют кости, которые испытывают повторяющиеся механические нагрузки. Постойте немного на одной ноге – конусы поймут намек и примутся за дело. Гидроксиапатиту нужен небольшой толчок, чтобы вырабатывать пьезоэлектричество, но для этого достаточно даже умеренного воздействия, например бега трусцой или энергичной ходьбы. А вот плавание и езда на велосипеде недостаточно стимулируют режущие конусы, хотя и полезны для здоровья.