Кость является довольно пластичным органом, быстро изменяющим свое строение (перестраивающимся) при повышенных или пониженных нагрузках. Перестройка происходит на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях. Макроскопически видимые изменения кости при повышенной физической нагрузке определяются на рентгенограммах уже через 1 год воздействия нагрузки тренировочного режима. Максимальные перестройки структуры кости, ее внешнего вида и формы происходят через 5-5,5 лет занятий спортом, трудом и т. п.
Изменения в строении костной системы, связанные с повышенными физическими нагрузками, обусловленные физическим трудом, физическими упражнениями, спортом, другими условиями жизни, идут однонаправленно. Если физические нагрузки не приводят к ухудшению общего функционального состояния организма, то они благоприятны. Однако определить степень функционального состояния на заданный момент времени является очень сложным, а растянутость процесса изменения костной ткани во времени делает эту задачу еще более трудной. Поэтому трудно рекомендовать конкретный объем физических нагрузок на данный момент. В ряде случаев при нагрузках на тренировках «по самочувствию», при несоблюдении принципов постепенного возрастания нагрузок, «форсировании» подготовки в костях происходят нежелательные перестройки, приводящие к артрозам суставов и прекращению занятий спортом (речь идет о боксе, каратэ, самбо, тяжелой атлетике и др.).
Схема трабекулярного строения костного эпифиза
Примечательны следующие основные закономерности роста костей:
1. Механические нагрузки в разной мере изменяют продольные и поперечные размеры костей. Первые в большей степени генетически определены, чем вторые. Поэтому механические нагрузки больше отражаются на росте костей в толщину и ширину, чем в длину.
2. При нарастании механической нагрузки до определенного уровня костеобразование усиливается, при превышении этого уровня активность костеобразования снижается.
3. Уровень оптимальной механической нагрузки зависит от индивидуальных особенностей человека, т. е. от функционального состояния организма в данный момент.
Необходимо знать, что:
– рост костей и моделизация скелета (появление и выраженность бугров, бугристостей, шероховатостей, ям и ямочек) у человека завершается к 25 годам (к моменту созревания);
– начиная с 30 лет у всех людей развивается на клеточном уровне инволюция, которая со временем становится видимой и на тканевом и органном уровнях. В костной системе идут процессы либо разрежения костной ткани (остеопороз), либо уплотнения ее (остеосклероз). Оба этих процесса негативно отражаются на прочности кости.
По своей природе кость имеет большую прочность. Один квадратный миллиметр поперечного сечения костной ткани выдерживает нагрузку на сжатие до 16 кг, а на растяжение — до 12 кг. В этом проявляется общая закономерность — лучше переносить нагрузки на сжатие, чем на растяжение. Это обусловлено постоянно действующим на организм земным тяготением (гравитацией) и приспособлением всех живых существ и тканей к этому воздействию.
В отношении сопротивления на сжатие кость в 10 раз крепче хряща. Прочность кости на сжатие раза в полтора больше прочности на растяжение. Прочность гиалинового хряща на сжатие в 3 раза больше прочности на растяжение. Свежая кость в 5 раз прочнее железобетона, как на сжатие, так и на растяжение. Для раздробления большеберцовой кости давлением нужно примерно 4000 кг.
По сравнению с прочностью костной ткани прочность сухожилия на растяжение больше в 15 раз, прочность реберного хряща — в 1,5 раза. Следует заметить, что механические свойства соединительной ткани могут быть неодинаковыми не только у разных лиц, но и одного и того же человека, изменяясь в связи с условиями питания и особенностями функционального и возрастного характера.
Связочно-суставная система
Связочно-суставная система является важным органом опорно-двигательного аппарата. Она обеспечивает определенный объем движения звеньев скелета друг относительно друга и относительно площади опоры.
Суставы — это прерывные, полостные, подвижные соединения костей. Каждый сустав имеет три основных элемента: суставные поверхности, суставную сумку и суставную полость.
Суставные поверхности сочленяющихся друг с другом костей покрыты суставным хрящом.
Суставная сумка (капсула) состоит из наружного (фиброзного) и внутреннего (синовиального) слоев.
Суставная полость ограничена суставной капсулой и суставными поверхностями конечностей. Это щелевидное пространство содержит небольшое количество синовиальной жидкости.
Кроме этих трех основных элементов имеется вспомогательный аппарат: суставные связки, суставные диски и мениски, синовиальные сумки.
В прочности суставов имеют значение натяжение связок сустава, тяга мышц, проходящих около сустава, атмосферное давление (если не нарушена функциональная целостность и сустав сохраняет герметичность), капиллярное натяжение синовии между суставными поверхностями костей. Благодаря этим факторам суставы представляют собой очень прочные органы. Если травмирующая нагрузка действует по оси функционального сочленения, то разрывы тела или его частей происходят в области диафизов (тел) костей и никогда в области суставов. Повреждения суставов возможны при силах, действующих под углом к осям суставов, либо на скручивание.
Несмотря на заложенный природой запас прочности, практика показывает, что суставы, вследствие часто развивающегося артроза, являются самыми лимитирующими органами в процессе подготовки бойца или спортсмена.
Постоянное сильное раздражение зоны костно-хрящевого перехода во время интенсивных тренировок без учета индивидуальных особенностей с целью быстрейшего достижения результатов (особенно у спортсменов — боксеров, каратистов, самбистов, тяжелоатлетов и т. п.) приводит к микротравмам хряща. Особенно часто это касается мелких суставов кистей рук, а также суставов, несущих максимальную осевую нагрузку: коленных, тазобедренных, межпозвонковых. Бедная клеточными элементами хрящевая ткань не успевает возобновлять функциональную целостность и готовность хрящевых поверхностей. В результате развиваются процессы дегенерации хряща, что выражается в потере амортизационных (упруго-эластичных) свойств суставных хрящей, снижении высоты гиалинового хряща, сужении суставной щели, ограничении объема и общем затруднении движений в суставе, развитии суставного и околосуставного воспаления, болевого синдрома. Достаточно длительное существование хронического суставного воспаления приводит к замещению хряща костной тканью, появлению костных выростов (шипов) по краям суставных поверхностей, обызвествлению связок и капсулы сустава. Человек испытывает сильные боли при движении и порой быстро становится инвалидом.
Поэтому надо постоянно думать о режиме и интенсивности движения, режиме отдыха с позиции нормализации функционального состояния связочно-суставной системы тренирующихся.
Грамотно организованные тренировки могут без патологических проявлений значительно увеличить объем движения в суставах либо его уменьшить. Фактор движения может изменить форму сустава, что проявится большим объемом движения.
Целесообразно использовать такие упражнения, которые будут способствовать увеличению амплитуды движений в суставах по всем его физиологическим осям, т. е. максимально развивать все степени свободы.
Мышца
Если костная ткань обеспечивает механическую прочность опорно-двигательной системы, а связочно-суставной аппарат — возможность перемещения в пространстве, то мышечная ткань эту возможность реализует.
Основным свойством мышечной ткани является ее сократимость. Существует три разновидности мышечной ткани: неисчерченная (гладкая), исчерченная (поперечно-полосатая, скелетная) и сердечная.
Неисчерченная мышечная ткань находится в стенках кровеносных сосудов, выводных протоков желез, стенке желудка, кишки, бронхов, мочеточников, мочевого пузыря и других органов, а также в коже. Структурной единицей этого вида тканей является клетка-миоцит. Сокращения гладкой мышечной ткани происходят медленно, ритмично и непроизвольно.
Исчерченная мышечная ткань называется так благодаря характерной, видимой под микроскопом исчерченности. Эта ткань образует мышцы, приводящие в движение скелет, и поэтому называется еще скелетной мышечной тканью. По функции она является произвольной, поскольку ее сокращения и расслабления подчинены воле человека.
Клетки этой ткани или волокна являются ее структурными единицами и напоминают цилиндры. Сокращение мышцы происходит благодаря укорочению мышечных волокон (клеток). Укорочение волокон происходит по типу складывания складной подзорной трубы. Мышечные волокна могут иметь различное строение и функциональные способности.
