О трансформации тела человека

Головка бедренной кости большинства людей образована сетчатым губчатым веществом. Если проанализируем расположение и строение костных трабекул, то обнаружим, что с инженерной точки зрения они блестяще отвечают всем требованиям этой области организма: прекрасно сопротивляются силам, передаваемым от таза к телу бедренной кости. Благодаря такой организации внутреннего строения мы  существуем с  максимально легкими костями (насколько позволяет «техника безопасности»), что легко можно объяснить действием естественного отбора.

Но все намного сложнее, чем кажется на первый взгляд; строение кости должно отвечать не только потребностям целого вида, но и особенностям формы и образу жизни каждой отдельной особи. Если сравнить распилы головок бедренной кости у человека с одной осанкой и кого-нибудь другого с иной осанкой и образом жизни, то можно увидеть, что трабекулы каждой головки немного отличаются, точно предназначенные, чтобы наилучшим образом противостоять нагрузкам, характерным для конкретного человека. Из этого следует, что соединительная ткань реагирует на наши потребности. 

Что бы вы ни делали со своим телом — постоянно напрягались или лежали на диване, пробегали 50 миль еженедельно или сидели на корточках по 50 часов в неделю на рисовых полях, — межклеточные элементы вашего тела изменятся по всей линии нагрузки, чтобы соответствовать потребности, насколько это будет позволять питание, возраст и интенсивность синтеза белка (генетика). «Такому, кажущемуся чудом, изменению структуры межклеточных элементов в  соответствии с  нагрузками кость обязана немногочисленной, но весьма активной группе клеток, включающей два типа остеоцитов: остеобласты и остеокласты. Каждый из них подчиняется простым приказам: остеобласты — формировать новые кости, а остеокласты — вычищать старые. Остеобластам дана полная свобода в  выборе места формирования новой кости — в пределах надкостницы. Остеокласты же  вольны полакомиться любой приглянувшейся им костью, за исключением тех частей, где есть пьезоэлектрический заряд (на которые оказывается механическое давление). Стоит только позволить клеткам самостоятельно работать (конечно, предварительно раздав им указания), и головка бедренной кости не только окажется «сделанной по индивидуальному заказу», чтобы отвечать требованиям конкретного организма, но и будет способна меняться (учитывая некоторое время реакции), чтобы соответствовать новым систематическим нагрузкам.

Зная этот механизм, легко догадаться, почему кости танцоров становятся тверже после посещения летнего танцевального лагеря: участившиеся тренировки ведут к увеличению нагрузки на ткани, а это снижает аппетит остеокластов и, напротив, побуждает остеобласты усиленно работать — в результате формируется плотная кость.

Этим также частично можно объяснить тот факт, что физические упражнения весьма полезны для страдающих начальной стадией остеопороза: возникающие при нагрузке на ткани силы снижают активность остеокластов.

Обратные процессы происходят в организме космонавта, на  которого перестает действовать сила гравитации, а значит, его кости прекращают испытывать нагрузку: у остеокластов намечается пир. Именно поэтому вернувшимся героям прямо к космическому кораблю необходимо подавать каталку; самостоятельно передвигаться они смогут, когда их кости, вновь встретившиеся с гравитацией, станут менее пористыми.

Эта потрясающая способность реагировать на изменения и соответствовать потребностям организма объясняет великое разнообразие форм суставов у разных людей, вопреки среднестатистическим картинкам в учебниках анатомии. Недавние исследования позволили проанализировать явные различия в структуре подтаранного сустава. Более мелкие отличия можно обнаружить по всему организму. Гипертрофические шпоры образуются, когда надкостница оттягивается под действием избыточной нагрузки со стороны окружающих соединительных тканей и мышц. Несросшийся перелом часто можно восстановить путем создания потока тока через разрыв, воспроизводя нормальный пьезоэлектрический поток, через который коллаген ориентирует себя и начинает процесс преодоления зазора, за  которым последуют соли кальция и полное заживление.