۱۰ واقعیت جالب و شگفت انگیز در مورد اسکلت بندی بدن انسان

استخوان بندی انسان نسبت به برخی دیگر از اندام های بدن خاصیت دینامیک بسیار کمتری دارد. با این وجود استخوان های انسان ویژگی های منحصربفرد بسیاری دارند که به آن ها کمک می کند نقش محافظتی را برای دیگر اعضای بدن ایفا کنند. همچنین استخوان بندی انسان برخی ویژگی های جالب زیست شیمیایی دارد که می تواند کارکرد دیگر اعضای بدن را کنترل کند. در ادامه برای مشخص شدن این نکات جالب بررسی دقیق تری از سیستم استخوان بندی بدن انسان را ارائه خواهیم داد.

۱۰- استخوان بندی انسان متابولیسم قند را در بدن تحت تاثیر قرار می دهد

در واقع استخوان بندی بدن انسان جزئی از سیستم درون ریز بدن و تنظیم کننده ی متابولیسم قند به شمار آمده و حتی متابولیسم انواع چربی را نیز تحت تاثیر خود قرار می دهد. در سال ۲۰۰۷، محققان مرکز پزشکی دانشگاه کلمبیا به این نتیجه رسیدند که سلول های استخوانی انسان سطح قند خون و مقدار ذخیره ی چربی را از طریق ترشح هورمون «اُستئوکالسین» (osteocalcin) تنظیم می کنند. هورمون استئوکالسین خود باعث تولید هورمون انسولین می شود اما بدون کاهش حساسیت به انسولین که معمولا همراه با افزایش تولید انسولین در بدن دیده می شود.

علاوه بر این هورمون استئوکالسین تعداد سلول های نوع بی (B-cells) موجود در لوزالمعده که انسولین تولید می کنند را افزایش می دهد. این ترکیب باعث کاهش میزان ذخیره ی چربی در بدن نیز می شود.

بدین ترتیب تحقیقات به روشنی نشان داده اند که سیستم استخوانی یک تنظیم کننده ی مهم متابولیسم در بدن بوده که تاثیر زیادی در فرآیند متابولیسم قند و همچنین کاهش و افزایش وزن دارد. در نتیجه باید گفت که عملکرد سیستم استخوان بندی انسان نقش مهمی در مشخص شدن علل بیماری دیابت نوع ۲ دارد زیرا سطح استئوکالسین در افراد مبتلا به این نوع از دیابت بسیار پایین است. بدین ترتیب با استفاده از این هورمون می توان میزان عوارض دیابت را در بیماران به مقدار قابل توجهی کاهش داد.

بر اساس گفته های دکتر جرارد کارسنتی، رییس دپارتمان ژنتیک و رشد در بخش پزشکی دانشگاه کلمبیا، کشف این موضوع که سلول های استخوانی انسان مسئول تنظیم متابولیسم قند به روش هایی است که قبلا شناخته شده نبودند، درک ما از کارکرد سیستم استخوانی بدن را به طور کامل تغییر خواهد داد و جنبه ای حیاتی از متابولیسم انرژی در بدن را برای ما آشکار خواهد کرد. این نتایج جنبه ی دیگری از سیستم غدد درون ریز که تاکنون کشف نشده بود را برای ما روشن کرده است.

۹- جایگزینی خودکار استخوان

استخوان بندی بدن انسان که قبل از تولد نیز رشد قابل توجهی داشته و در مدت سال ها افزایش حجم پیدا می کند ممکن است از نظر یک شخص معمولی شبیه اسکلت بندی فولادی یک ساختمان فرض شود. با این وجود اسکلت انسان در طول سال ها بتدریج از لحاظ حجم، قدرت و مواد معدنی موجود در مغز آن رشد کرده و یکباره یا در یک برهه ی زمانی کوتاه به تکامل نهایی خود نمی رسد. به عبارت دیگر ساختار استخوان انسان در طول عمر تغییر پیدا می کند که مهم ترین این تغییرات جایگزینی تدریجی و مداوم استخوان است که به جایگزینی تمامی ساختار هر استخوان به طور متوسط هر ۱۰ سال یکبار اطلاق می شود.

در دوران جوانی، فرآیند شکل گیری استخوان که به «مدل سازی» (modeling) معروف است این فرصت را در اختیار استخوان قرار می دهد که همراه با از بین رفتن بافت های فرسوده ی استخوانی، از درون آن ها ساختارهای استخوانی جدیدی شکل گیرد که رشدطبیعی و سالم بافت های استخوانی بدن را در پی دارد. با این وجود مدل سازی مجدد تنها در طول عمر انسان صورت می گیرد و نه در چند سال خاص و این مدل سازی به مهم ترین ابزار تغییر در ساختار استخوان شخص در ۲۰ سال اول زندگی او تبدیل می شود.

در طول فرآیند مدل سازی بسیاری از استخوان های بالغ به طور متوسط هر ۱۰ سال یکبار جایگزین می شوند. فرآیندهای پیچیده ی مدل سازی و مدل سازی مجدد که به آن ها «متابولیسم استخوان» گفته می شود شامل ۵ مرحله ی فعالیت بیوشیمیایی از جمله هضم مواد استخوانی و بازتولید ساختارهای استخوانی جدید می شوند.

۸- بیماری گورهام (Gorham)

سیستمی به استحکام، پیچیدگی و فعالیت بیولوژیکی شدید استخوان نقاط ضعفی نیز خواهد داشت. استخوان بندی نیز به مانند بقیه ی اعضای بدن می تواند به مشکلات متعددی دچار شود که برخی از آن ها بسیار شایع بوده و برخی دیگر به ندرت دیده می شوند. بیماری گورهام نشان می دهد که چطور یک بیماری و ناهنجاری داخلی مربوط به استخوان می تواند منجر به عارضه ای به نام «از بین رفتن بافت استخوانی» یا «اُستئولایسیس» (osteolysis) در مناطق خاصی از بدن شود. این عارضه ممکن است در هر استخوانی از بدن اتفاق بیفتد.

با این وجود، این بیماری بیشتر در جمجمه، استخوان های شانه، دنده ها، فک، ستون فقرات و استخوان های لگنی حادث شده و از بین رفتن بافت استخوانی را در پی دارد. این بیماری همچنین ممکن است بافت های نرم و ساختارهای استخوانی اطراف را نیز تحت تاثیر قرار داده و به صدمات و تضعیفات بیشتری در استخوان ها منجر شود. بر اساس اطلاعات ارائه شده توسط سازمان ملی بیماری های نادر، بیماری گورهام با نام ترسناک «بیماری از بین رفتن استخوان» (vanishing bone disease) نیز شناخته شده و در صورت ابتلای استخوان های ستون فقرات یا تاثیر منفی بر عملکرد شش ها می تواند مرگ را به دنبال داشته باشد.

ریشه ی این بیماری نادر هنوز یک راز باقی مانده است. تئوری های متعددی برای توضیح علت وقوع بیماری گورهام وجود دارد اما روش های درمانی متعددی در حالت های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است، از جراحی در مناطق آسیب دیده تا  جذب دوباره استخوان که نتایج مثبت چندانی در پی نداشته اند.

 ۷- استخوان لامی شگفت انگیز

استخوان لامی (hyoid bone) از لحاظ آناتومیک از خرخره جدا است. این استخوان در میان تمامی استخوان های بدن یک استثنا محسوب می شود زیرا از دیگر استخوان های بدن کاملا مجزا است. استخوان لامی که در میان یک بافت غضروفی قرار گرفته و از حلق محافظت می کند نقش بسیار مهم و حیاتی در تکامل انسان دارد. استخوان لامی که به عنوان نگهدارنده ای برای ماهیچه های زبان و کف دهان عمل می کند، ساختاری بسیار پیچیده داشته و در مرکز آن ساختارهایی شبیه شاخ دارد که به آن یک حالت U شکل می دهند. استخوان لامی از ۳ بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از بخش اصلی آن، زائده ی شاخ مانند (cornua) بزرگ و زائده ی شاخ مانند کوچک.

در دوره ی تکامل، این استخوان بسیار پیچیده با بقیه ی اعضای حلق انسان هماهنگ شده و باعث می شود که سیستم سخن گفتن در انسان نسبت به دیگر پستانداران از تکامل بیشتر و بهتری برخوردار گردد. ساختار پیچیده ی استخوان لامی و حلق و عملکرد مشترک آن ها به یک شیوه ی بسیار هماهنگ باعث شده که انسان بتواند صداهای بسیار پیچیده ای را تولید کند که پستانداران دیگر از تولید آن ها عاجزند.

تکامل استخوان لامی در طول زندگی صورت می گیرد. کاهش حجم فیزیکی حلق در دوران کودکی باعث تولید یک آوای خاص شده که سخن گفتن در آینده را برای آن ها ممکن می سازد. در دوران بلوغ، کاهش حجم حلق و تون صدا در مردهای جوان اتفاق می افتد. جالب این که این تکامل ها به تکامل سخن گفتن در انسان در طول تاریخ منجر شده اند.

۶- استحکام و تحرک شگفت انگیز استخوان آرواره در انسان

اگر از شما بپرسند که سخت ترین استخوان در بدن انسان کدام است ممکن است پاسخ های متفاوتی بدهید. برخی ممکن است بگویند که سخت ترین استخوان بدن استخوان ران خواهد بود زیرا در مقابل شکسته شدن به شدت مقاوم است. برخی دیگر نیز ممکن است استخوان برآمده ی پاشنه را سخت ترین استخوان بدن بدانند یا حتی استخوان آرنج.

اما باید بدانید که سخت ترین استخوان بدن و بزرگ ترین استخوان یک تکه در جمجمه استخوان تحتانی آرواره است. حجم فراوان توده ی استخوانی در این تنها استخوان متحرک جمجمه علی رغم این که ضربات متعدد و شدیدی را متحمل می شود می تواند دندان ها را در خود نگه داشته و در طول زندگی فرد تحرکات بی شماری داشته باشد.

سختی این استخوان که در بهترین زوایای ممکن با دیگر استخوان های صورت اتصال دارد، به آن اجازه می دهد که لغزش خاصی داشته و طوری عمل کند که وظایفش را به بهترین شکل ممکن به انجام برساند و همزمان اندازه ی آن به قدری کوچک باشد که در ساختار نسبتاً محدود سر جای بگیرد. سختی این استخوان بسیار قابل توجه و از هر استخوان دیگری در بدن انسان بیشتر بوده و قدرت تکاملی اجبار و ضرورت را در تنوع سختی استخوان های بدن در ارتباط با وظیفه ی آن ها نشان می دهد. اگر چه شکستگی آرواره اتفاق نادری نیست اما با توجه به نازکی آن در مقایسه با دیگر استخوان های بدن میزان استحکام آن غیر قابل باور است.

۵- استخوان ها و جریانات خونی

شاید زمانی که به سیستم های بسیار مرتبط بدن فکر کنید آخرین اعضایی که ممکن است از نظر شما عملکردشان به هم مربوط باشد را استخوان ها و خون بدانید. با این وجود حقیقت این است که تولید سلول های قرمز استخوانی و گلبول های سفید خونی زندگی ما به عنوان انسان را میسر می سازند. مغز استخوان که در درون برخی از استخوان های ما قرار دارد نقش تعیین کننده ای در شکل گیری جریان خون، ساخت گلبول های سفید و قرمز و پلاکت خون دارد.

در همان دوران کودکی، نیاز به تولید گلبول های سفید بسیار زیاد است و اکثریت حجم مغز استخوان از سلول های قرمز استخوانی یا «مغز استخوان خون ساز» (hematopoietic) تشکیل شده که در تمامی استخوان های بدن پراکنده شده است. در کودکان بافت قرمز مغز استخوان حتی در استخوان های انگشتان نیز یافت می شود. با افزایش سن حجم بیشتر و بیشتری از این بافت قرمز رنگ به بافت زرد رنگ تبدیل خواهد شد.

مغز قرمز استخوان در افراد بالغ در استخوان های معدودی از بدن مانند استخوان های لگن، جناغ سینه، دنده ها، مهره های کمر، استخوان شانه، استخوان جمجمه و بافت های اسفنجی استخوان ران و استخوان بازو یافت می شود. به طور متوسط حدود ۲.۶ کیلوگرم مغز استخوان در بدن هر فرد بالغ وجود دارد. با افزایش سن در افراد بزرگسال بخش زیادی از مغز قرمز استخوان به تدریج جای خود را به مغزی زرد رنگ می دهد که در تولید چربی نقش دارد.

شاید از خود بپرسید که چطور سلول های خونی که در استخوان تولید می شوند در نهایت سر از سیستم گردش خون بدن در می آورند؟ پاسخ به این سوال کمی پیچیده، علمی و برای ذهن چالش برانگیز است. در مغز استخوان رگ های خونی و مویرگ های فراوانی وجود دارد. وقتی که سلول های خونی در مغز استخوان ساخته شدند از طریق حفره های سینوسی وارد جریان خون می شوند.

۴- لگن، هورمون ها و تولد نوزاد انسان

به منظور تحمل به دنیا آوردن نوزاد با یک جمجمه ی نسبتاً بزرگ، بدن زن برخی تکاملات جالب را تجربه کرده است. یکی از این سازگاری های استخوانی شگفت انگیز که در اثر تغییرات هورمونی و البته دخالت هورمونی خاص به نام «رلاکسین» (relaxin) به وجود می آید باعث تحت تاثیر قرار گرفتن سستی مفاصل  استخوان لگن خاصره شده و ساختار آن نسبت به لگن مردان متفاوت می شود.

رلاکسین که در سیستم تناسلی بدن ترشح می شود تاثیر بسیار مهمی در رحم زنان و همچنین ماهیچه های انعطاف پذیر، رباط ها و مفصل های لگن دارد و باعث می شود که بدلیل تاثیرات شل کننده اش این اعضا از خاصیت انعطافی قابل توجهی برخوردار شوند که به تولد نوزاد کمک بسیاری خواهد کرد. با این وجود این تاثیرات ممکن است باعث شود که فرد در دوران حاملگی دچار نوعی سستی شده و تعادل کافی نداشته باشد.

در یک مقاله در مجله ی پزشکی و علم در یکی از کشورهای اسکاندیناوی رلاکسین به عنوان «هورمون پلی پپتید هترودایمر متعلق به پستانداران با جرم اتمی ۶» معرفی شده که «به خانواده ی شبه انسولین ها» تعلق دارد. این مقاله به بررسی بخش های وسیعی از تحقیقات علمی در مورد رابطه ی بین رلاکسین و سیستم اسکلتی عضلانی بدن انسان و حیوانات می پردازد. این تحقیقات نشان داده اند که میزان صدمات به رباط صلیبی قُدامی در زنان ورزشکاری که میزان ترشح رلاکسین در سیستم تناسلی آن ها بیشتر از ۶ پیکوگرم در میلی لیتر است ۴ برابر خواهد بود. همچنین این تحقیقات رابطه ی مستقیمی بین میزان وقوع پارگی رباط صلیبی قُدامی و چرخه ی قاعدگی با صدمات مکرر دوران تخمک گذاری را نشان می دهند.

تحقیقات دیگر رابطه ی مستقیمی بین عدم ثبات لگن خاصره و ضعف در دیگر مفاصل همراه با افزایش میزان هورمون رلاکسین در انسان ها را اثبات می کنند در حالی که مطالعه بر روی حیوانات مکرراً نشان داده که چنین ارتباطی در دیگر پستانداران بسیار بیشتر است. در هنگام تجویز رلاکسین توسط پزشک برای درمانی یک ناهنجاری خاص یا سهولت زایمان نیز ممکن است این مشکلات رخ دهند.

۳- بیماری ملورهیوستوزیس

بیماری ملورهیوستوزیس (Melorheostosis) یکی از بیماری های ناخوشایند و نادری است که سیستم استخوانی بدن انسان را به خود دچار می کند. ملورهیوستوزیس یک ناهنجاری مزانشیمی (mesenchymal dysplasia) است که از یک میلیون نفر انسان تنها در یک نفر رخ می دهد و هنوز دلیلی برای وقوع آن پیدا نشده است. این بیماری باعث می شود که یک لایه ی استخوانی بسیار سخت به شکلی غیر عادی و با ظاهری شبیه ژله بر روی همان استخوان های قبلی تولید شود. ظاهر این بافت استخوانی ناهنجار در تصویر اشعه ی ایکس مانند قطرات ذوب شده ی موم شمع است.

امکان ابتلا به این بیماری ممکن است به دلیل استعداد ژنتیکی یا عوامل محیطی افزایش یا کاهش یابد. در یک مورد بسیار غیرمنتظره دو فرد دوقلو مشاهده شدند که یک نفر از آن ها به این ناهنجاری مبتلا بوده و دیگری هیچ نشانه ای از این بیماری در خود نداشت. علاوه بر این، پزشکان و محققان این بیماری را بسیار عجیب و غریب و غیرطبیعی دانسته اند که علائم بسیار گسترده ای نیز دارد. بر اساس گزارش انجمن ملورهیوستوزیس تاثیرات منفی این ناهنجاری می تواند از درد غیر قابل تحمل و فلج کننده تا وجود بافت های نرم استخوانی و بدشکلی در استخوان ها و حتی محدودیت های عملکردی شدید در ناحیه ی مبتلا شده متغیر باشد.

 ۲- تیغه های جمجمه و صدمه به مغز

اگر مغز ما در اثر ضربه دچار صدمه شود عمکلرد طبیعی خود را از دست خواهد داد. جمجمه های محکم ما معمولا می توانند از مغز ما در برابر ضربات شدید محافظت کرده و مانع از نفوذ اشیاء خارجی به درون آن شوند. با این وجود، مغز کاملا در درون جمجمه ثابت نشده و فضای خالی بین مغز و دیواره ی داخلی جمجمه باعث می شود که مغز بتواند حرکت کند. اگر سر انسان تکان شدیدی بخورد مغز نیز در داخل جمجمه تکان خواهد خورد.

در صورت متوقف شدن ناگهانی این تکان، مغز همچنان به دلیل اینرسی ایجاد شده به حرکت خود ادامه می دهد تا این که با دیواره ی داخلی جمجمه برخورد می کند. همچنین وارد آمدن ضربه به سر امواج ضربه ای را به وجود می آورد که باعث می شود مغز نیز به حرکت درآمده و در نهایت به دیواره ی داخلی جمجمه برخورد داشته باشد.

صدمه به مغز از راه دور نیز ممکن است در نتیجه ی انتقال امواج ضربه ای ایجاد شود و این یکی از همان مواردی است که ساختار جمجمه می تواند باعث تشدید آسیب به مغز شود. تیغه های استخوانی که در پایه ی جمجمه وجود دارند می توانند در صورت تماس پیدا کردن با مغز به آن صدمه وارد کنند که به ایجاد شکاف در مغز، پارگی و صدمات مشابهی مانند برخورد مغز با سطوح تیز و نوک دار منجر خواهد شد.

تکان خوردن مغز و نیروهای موثر در آن همچنین می توانند باعث کشیدگی اکسون های عصبی و پارگی مویرگ های مغزی شود. در واقع بسیاری از صدمات ضربه ای وارده به مغز انسان بدون سوراخ شدن جمجمه به وقوع می پیوندد. در صورتی که مغز به سمت عقب یا جلو یا هر کدام از طرفین تکان بخورد، آن طرف با دیواره ی جمجمه برخورد کرده و آسیب خواهد دید.

۱- استخوان های  افراد سیگاری

همواره گفته شده است که سیگار کشیدن برای سلامتی مضر بوده و برای استخوان ها نیز بسیار خطرناک است. پوکی استخوان یکی از دلایل اصلی در از بین رفتن بافت استخوانی به شمار می آید و افراد مبتلا به پوکی استخوان بسیار راحت دچار شکستگی استخوان می شوند. تحقیقات نشان داده است که سیگار کشیدن باعث نرسیدن مواد مغذی به بافت استخوانی شده و خطر پوکی استخوان را به مقدار زیادی افزایش می دهد.

سیگار کشیدن از طریق متوقف کردن متابولیسم ویتامین دی در بدن باعث می شود که استخوان ها کلسیم کافی و لازم را دریافت نکنند. ویتامین دی در انتقال کلسیم به استخوان ها نقش بسیار مهمی دارد. از اینرو سیگار کشیدن به داشتن استخوان هایی شکننده منجر خواهد شد. علاوه بر این سیگار کشیدن باعث مسموم شدن سلول های اوستئوبلاست (osteoblasts) می شود که در ساخت بافت استخوانی دخالت دارند.

همچنین سیگار کشیدن میزان تولید هورمون استروژن را در مردان و زنان کاهش می دهد. استروژن توانایی استخوان ها را در جذب کلسیم افزایش داده و سیگار کشیدن در دورانی که استخوان ها در حال رشد هستند باعث کم شدن حجم نهایی آن ها خواهد شد. سیگار کشیدن بعد از سن ۳۰ سالگی میزان کاهش بافت استخوانی را دو برابر می کند. در افراد سیگاری استخوان های لگن، ستون فقرات و مچ در معرض بیشترین خطر قرار دارند.

میزان ابتلا به پوکی استخوان در افراد سیگاری ۲.۵ برابر افراد غیرسیگاری برآورد شده است. زنان سیگاری کاهشی ۱۵ تا ۳۰ درصدی را در مواد معدنی موجود در استخوان های خود خواهند داشت در حالی که این میزان کاهش در مردان ۱۰ تا ۲۰ درصد خواهد بود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت  جهانی مطالعات نشان داده اند که یکی از هر ۸ مورد شکستگی در ناحیه ی لگن به خاطر سیگار کشیدن اتفاق می افتد.