骨、関節、筋肉は、腱、軟骨、結合組織とともに筋骨格系を構成している。
骨と関節の生体力学的機能とは?
骨格は、骨、関節、靭帯で構成されている。
骨は体の形を整え、体をまっすぐに保ち、心臓、肺、肝臓などの内臓を保護している。
骨髄はカルシウムなどのミネラルを貯蔵し、カルシウム、リン、マグネシウム、ナトリウムといった生命維持に不可欠なイオンを供給する。
骨髄は新しい血液細胞を作る。
骨とその構造
骨は、その構造によって異なる機械的性質を持つ複雑な生体材料である。
骨はカルシウム、リン、マグネシウム、ナトリウムの化合物からなる骨組織と骨髄からなり、赤血球、白血球、血小板、単球は骨髄で形成される。
骨の表面には繊維状の膜である骨膜があり、血管や神経が豊富に通っている。
骨膜の基部には、骨を丈夫にする活性骨細胞がある。
骨は、外的要因の影響下で修復と再形成が可能な生きた組織である。
骨組織
骨組織は骨の基礎であり、強靭な結合組織で、その基本的な特徴は強さである。 その実質はミネラル化されている。
実際の骨組織は、細胞および細胞間塊とミネラルで構成されている。
スポンジ状の骨組織とコンパクトな骨組織、結合組織、血管供給、神経線維供給からなる。
スポンジ状骨とコンパクト骨は、構造と力学的性質が大きく異なる。
コンパクト骨は骨塊で構成され、互いに挿入されたチューブのような形をしている。
コンパクト骨は表層を形成し、スポンジ状骨は骨の内部にある。
コンパクト骨には
線維性骨は、ヒトでは生後1年目に見られるが、その後、層状骨に置き換わる。 成人期には、線維性骨は頭蓋骨の腱腱と縫合部にのみ見られる。
海綿骨は梁状に配列しているか、不規則に海綿状になっている。
骨組織は、骨にかかる負荷に基づいて常にリモデリングしている。
例えば、長時間横になっている人など、骨に負荷がかからない場合、骨の強度と柔軟性は低下する。
一方、集中的に負荷をかけると、骨のリモデリングがうまくいかず、強度が低下して骨折することがあります。
骨粗鬆症は、骨の一部が病的に失われる骨疾患で、その結果、骨の微細構造と機能に変化が生じます。
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骨は以下のように分類されます:
- 長い骨(大腿骨、上腕骨)は、体の重さを支え、動きやすくすることを目的としています。
- 扁平骨(へんぺいこつ:肋骨、頭蓋骨、肩甲骨)は、薄くてわずかに湾曲しており、内臓を保護する役割を担っています。
- 短い骨、指の関節、手根骨は、手首や足首の関節を安定させ、動きを助けます。
- 不規則な骨はさまざまな形をしている(脊椎骨、骨盤骨、顔面骨)。
- 中骨は小さくて丸い骨で、筋肉が付着する腱や腱に囲まれた骨の内側に形成される。 この骨は腱を摩耗から守り、関節を使用する際の圧力を軽減する。
成人の骨格は206個の骨からなり、体重の20%を占める。
骨細胞
骨芽細胞は骨の構成要素であり、骨代謝に関与するホルモン因子の受容体を含む有機骨基質を形成する。 骨細胞の活性に影響を与える因子を産生する。 コラーゲンを多く含む物質であるオステオイドを産生する。 骨形成を担う。
骨細胞は骨芽細胞に由来する成熟細胞で、コラーゲンや骨基質形成物質を産生し、骨量を維持する。
破骨細胞は骨芽細胞とともに骨のリモデリングに関与する。
骨の機能
骨は、体内で以下のような多くの重要な機能を果たしている:
- 例えば、下肢の骨は立っているときに上半身を支える。
- 運動 - 動くときに筋肉が収縮する力を骨に伝える。 筋肉は腱によって骨に取り付けられており、筋肉が収縮すると骨が動き、関節が支点となる。
- 保護 - 内臓を保護する。 胸郭は心臓、肺、頭蓋骨、脳、脊椎、脊髄を取り囲んでいる。
- 赤血球、白血球、血小板など、骨で形成された血液細胞を形成し、維持する。
- 貯蔵 - 骨の中にカルシウム、リン、ビタミンDなどのミネラルを貯蔵する。 骨は赤色骨髄だけでなく、黄色骨髄でもできている。 黄色骨髄は脂肪組織を貯蔵しており、必要なときに分解されてエネルギーとして使われる。
その硬さにもかかわらず、骨は軽い。
非常に丈夫ですが、加齢とともに強度は低下します。
小児期や青年期に体を動かすことは、骨組織をよりよく作り、骨の強度を高め、高齢になってからの骨粗鬆症を予防するのに役立ちます。
カルシウムは骨を硬くもろくする。
カルシウムは人体の骨格に99%貯蔵されています。
このミネラルが不足した骨は柔らかく、しなやかになる。
骨中のタンパク質が不足すると、骨は硬くもろくなるが、わずかな引っ張り荷重にしか耐えられなくなる。
骨は圧縮時に最大の強度を発揮する。
長骨方向の静的荷重に耐えることができる:
- 上腕骨-600kg
- 大腿骨-760kg
- 脛骨-1350kg
背骨は身体の中心的な支えであり、歩行、移動、旋回を助ける。
人間の骨格の機能
- 筋肉とともに、身体の動きを確実にする。
- 体の柔らかい部分を支える。
- ミネラルの貯蔵庫でもある。
関節とその機能
関節は関節頭と関節窩からなり、関節頭と関節窩は軟骨で覆われている。 軟骨は関節の滑りを良くするために関節皮脂を分泌する。
関節は2つ以上の骨が結合する部分にあり、動きを円滑にし、安定性をもたらします。
正常な関節の機能は
関節の動きの自由度は、関節が形成する表面の形状によって決まる。 球状の表面を持つ関節が最も自由度が高い。
人間では関節の回転運動は不可能である。
関節軟骨は、コラーゲン、エラスチン、間質液の線維から構成されている。
軟骨は方向によって異なる性質を持つ組織である。
関節軟骨は、圧縮荷重を関節と骨の接合部に伝え、衝撃を吸収し、関節接合部の摩擦を軽減する重要な役割を果たしている。
関節は骨と骨をつなぎ、骨格に安定性を与え、動きを可能にする。
関節の種類
- 機能性関節 - 骨と骨をつなぎ、動かない(頭蓋骨の縫合部)。 繊維性関節とも呼ばれる。 動くことはできず、安定性だけを提供する。
- わずかに動く - 軟骨によって結合されている軟骨性関節で、わずかに動く。 背骨、骨盤、肋骨と胸骨の間にある軟骨性関節は安定性を提供し、わずかに動くだけである。
- 自由に動かせる関節 - 滑膜性関節とも呼ばれ、肩関節、股関節、膝関節などの動きを可能にします。 関節軟骨で覆われた骨の末端にある自由に動かせる関節で、骨の底を保護し、関節に痛みを与えず、スムーズな動きを可能にします。
関節の機能障害は、怪我や炎症によって引き起こされることがあり、その症状には、痛み、場合によっては発赤、打撲、腫れ、曲げ伸ばしや寝返りなどの動作ができないことなどがある。
ランニングでは、膝関節に体重の5倍の負荷がかかります。
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骨と関節の健康に欠かせないビタミンとミネラルとは?
年齢を重ねるにつれ、骨と関節のケアにますます注目が集まっています。
ビタミンとミネラルの十分な摂取は、骨と関節の健康維持に重要な役割を果たします。
骨の健康にとって最も重要なミネラルはカルシウムですが、その吸収にはビタミンDが重要です。
ビタミンDはカルシウムの吸収を助け、骨を丈夫にします。 ビタミンDは日光から摂取することもできますが、食物や錠剤からも摂取できます。 ビタミンDを含む食品は魚や卵です。
ビタミンCは免疫力を高めるだけでなく、骨のミネラル化に必要なコラーゲンの形成も助ける。 柑橘類、トマト、ジャガイモ、ブロッコリー、芽キャベツなどに多く含まれる。
ビタミンKは骨へのカルシウム供給を助ける。
ビタミンEはコラーゲンの合成を促進する。
ビタミンAとビタミンEには抗酸化作用があり、ベリー類、ザクロ、緑茶、赤ブドウ、スイカ、ニンニク、トマト、ブロッコリーに多く含まれる。
ビタミンB12は、骨の形成に必要な栄養素で、特に骨量の減少が見られる子供や更年期の女性に多く、乳製品、卵、牛肉、レバー、腎臓、イワシ、マグロ、マス、サケ、ムール貝などに含まれる。
マグネシウムは健康な骨のためのミネラルで、ビタミンDとカルシウムの体内での利用を助ける。
オメガ3脂肪酸は、健康な細胞を作り、筋骨格系の痛みを和らげ、抗炎症作用がある。 魚、種子、ナッツ、大豆、アボカドに含まれる。
グルコサミンとコンドロイチンは関節の健康を補う。
コラーゲンは結合組織の重要な構成要素であり、骨、関節、軟骨、腱の健康をサポートします。
コラーゲンが不足すると、関節軟骨の変性が起こります。
コラーゲンは、サプリメントや食事、ボーン・ブロス(スルク、アスピック、ビーフ・スープ)、種子(チア、亜麻、カボチャ)、サーモン、クロレラ、野菜、アボカド、卵、ニンニク、柑橘類、大豆などの食品からも摂取できる。
市販のコラーゲンサプリメントも数多くあり、薬局で選ぶことができる。
読む:
健康な関節と骨のための医薬品は薬局で購入できます。 関節の栄養のための栄養補助食品には、関節の栄養に必要な医薬品が完全に混合されています。
骨と関節を強化する食品
骨粗しょう症などの骨の病気は、食事でカルシウムとビタミンCを十分に摂ることで予防できます。
骨や関節に栄養価の高い食品にはどのようなものがあるか:
- カルシウム強化シリアル
- ビタミンDの優れた供給源であるサーモン
- ほうれん草、トマト、赤ピーマン、にんじんなどの葉野菜や野菜
- 乳製品、ヨーグルト
- ビタミンDとカルシウムを強化した豆乳、アーモンドミルク、カシューミルクなどの代用乳製品
- スルク、豚骨スープ、皮などのゼラチンに含まれるコラーゲンサプリメント
- オメガ3脂肪酸を含む海産魚
- オメガ3脂肪酸が豊富な亜麻仁、ナッツ類、アボカド
- ひまわりの種:骨の健康維持に役立つ
- 赤い果物:リンゴ、サクランボ、ブラックベリー、イチゴ、ベリー類、カシス
骨と関節の健康には、十分な水分摂取と十分な運動も重要です。 骨に負担がかかればかかるほど、骨は強くなり、ミネラルの分解も少なくなります。
過体重や肥満は、骨や関節に負担をかけ、体重を極端に支えるため、骨や関節に悪影響を及ぼす。