10. Адаптація кісткової і сполучної тканин

Інтенсивне дослідження адаптаційних перебудов кісткової і сполучної тканин під впливом різних факторів стало проводитися лише в останні десятиліття. До цього вважалося, що кісткова і, особливо, волокниста сполучна тканина не схильні до адаптації. Проте в даний час встановлено, що кістки, сухожилля, зв'язки вельми чутливі до механічних навантажень і реагують на них відповідними структурними і функціональними змінами.

В даний час не можна з достовірністю говорити про механізми, що визначають здатність кісток і волокнистої сполучної тканини перебудовуватися під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. Проте наявність таких механізмів і їх результатів у вигляді істотних змін у структурі та функціях кісток, зв'язок і сухожиль безсумнівне.

У структурі кісткової тканини виділяють мінеральні, органічні і рідинні компоненти. Мінерали (кристали кальцію гідроксиапатиту) складають близько 50% загального обсягу кістки і забезпечують її твердість. Органічні елементи складають 40% об'єму кістки (переважно колаген – 95%) і забезпечують її еластичність. Решта 10% припадають на судинні канали та клітинні простори.

Мінеральний вміст відрізняє кістку від інших сполучних тканин, зокрема зв'язок і сухожиль, які являють собою щільні волокнисті тканини, що складаються в основному з колагену.

Сухожилля – білі колагенові смужки, що з'єднують м'язи з кістками, через які передаються сили м'язового скорочення в кісткову систему. Зв'язок сухожилля з кісткою відбувається шляхом поступового переходу від сухожилка до волокнистого хряща, потім до мінералізованих хряща і кістки. Колагенові волокна сухожилля можуть також безпосередньо змішуватися з колагеновими волокнами окістя.

Зв'язки, що представляють собою пучки колагенових волокон, з'єднують сусідні кістки і можуть бути зовнішніми і внутрішніми щодо суглобної капсули.

Фізичні навантаження є основним фактором, що визначає збільшення кісткової маси у людей. Серед компонентів навантаження, які сприяють збільшенню щільності мінералів кістки, основним є величина обтяження. Експериментально встановлено (Конрой та ін, 1996), що адаптація кісткової маси юних штангістів на 30-50% (залежно від анатомічної ділянки та індивідуальних особливостей спортсмена) залежить від сили, що розвивається при виконанні вправ. Частку можна пояснити безліччю факторів, починаючи від генетичних особливостей і закінчуючи неспроможністю застосовуваних силових вправ ефективно впливати на певні ділянки кістки.

Адаптаційні зміни в кістковій тканині під впливом фізичних навантажень найчастіше пов'язані з підвищенням її міцнісних властивостей. Найбільш важливі зміни зводяться до збільшення розмірів, зовнішньої форми і внутрішньої структури компактної та губчастої речовини кісток (Солодков, Судзиловський, 1996), щільності мінералів (Wiliams et al., 1984). Виявлені відмінності в мінеральному складі, щільності і масі кісток домінуючих кінцівок порівняно з не домінуючими, а найбільші зміни відзначаються в тих ділянках скелета, які піддаються найбільш інтенсивним механічним впливам (Montoye et al., 1980).

Щільність кісток в значній мірі визначається кваліфікацією спортсменів, специфікою тренувальної та змагальної діяльності в різних видах спорту. У спортсменів високого класу відзначається підвищена щільність кісток у порівнянні зі спортсменами середньої кваліфікації і, особливо, особами, які не займаються спортом. Представники швидкісно-силових видів спорту, вільної та греко-римської боротьби мають достовірно більш високі показники щільності кісток у порівнянні зі спортсменами, які спеціалізуються в циклічних, ігрових і складно-координаційних видах спорту.

Великі обсяги роботи на витривалість приводять до зниження щільності кісток (Michel et al., 1989). Особливо низька щільність кісток відмічається у плавців на довгі дистанції, що обумовлено не тільки великим обсягом роботи аеробного характеру, специфікою відбору плавців, здатних показати високі результати на стаєрських дистанціях, але й специфікою водного середовища, яке різко знижує навантаження на опорно-руховий апарат.

Наведемо дані досліджень кісток у спортсменів з динамічними, статичними і статодинамічними (ударними) навантаженнями, здобутими А.П. Козловим на вельми репрезентативному матеріалі з використанням методів рентгенографії і ренгенофотометричного аналізу (табл. 2).

Таблиця.2

Середня щільність кісток зап’ястя у спортсменів 1 разряду — KMC

(7-9 лет спортивного стажа) в порадке возрастания (в %)

№ п/п	Права	Ліва	Коэфіициєнт асимметрии	Спеціалізація
1	67,8	65,6	+ 25	Футбол
2	67,6	66,9	+	Бокс
3	69,3	67,5	+ 2,6	Гімнастика
4	70,6	70,9	-0,4	Штанга
5	77,0	77,0	0	Плавання
6	77,5	76,4	+1,1	Волейбол
7	79,8	77,7	+ 2,6	Лижі
8	88,4	85,9	+ 2,9	Фехтування
9	90,2	89,5	+ 0,8	Боротьба
10	91,1	90,6	+ 0,8	Хоккей

Позначення. + права кисть; — ліва кисть.

Представлені матеріали свідчать про вплив конкретного виду спорту на щільність кісток.

Не кожне навантаження призводить до адаптаційних перебудов кісткової і волокнистої сполучної тканини. Надмірні навантаження у відношенні як їх величини, так і тривалості можуть викликати занадто велику функціональну деформацію, здатну привести до травм, які виникають внаслідок разових перевантажень або в результаті втоми, що розвивається (Carter, Carter, 1985). При незначних навантаженнях функціональна деформація недостатня для розвитку адаптаційних реакцій кісток, сухожиль і зв’язок. Також суттєво те, що кісткова та волокнисті сполучні тканини проявляють нечутливість до статичних навантажень, які є марними для підвищення їх функціональних можливостей (Rubin, Lanyon, 1985; Zemicke, Loitz, 1992). При наявності ефективних силових подразників пристосувальні зміни кісткової маси розвиваються значно повільніше, ніж скелетної мускулатури.

Адаптація сухожиль і зв'язок до фізичних навантажень включає велику кількість різноманітних змін морфологічного і біохімічного характеру. Тривала робота на розвиток витривалості сприяє інтенсифікації синтезу колагену в сухожиллях (Stone, 1992). Силові тренування з більшими обтяженнями сприяють збільшенню вмісту колагену в зв'язках і загальному його вмісту в сполучнотканинних оболонках м'язів, які, будучи каркасом для передачі м'язової сили сухожиллям і кісткам, багато в чому визначають силу м'язового скорочення (Fleck , Falkel, 1986).

Важливим підсумком застосування силових вправ є також підвищення величини напруження як в сухожиллі, так і в перехідних елементах «кістка – сухожилля», «кістка - зв'язка», «м'яз – сухожилля» (Stone, 1992). Силові вправи, що виконуються з максимальною амплітудою і сприяють одночасному розвитку силових якостей і гнучкості, є ефективними для підвищення довжини і розтягнення сухожиль, накопичення і збільшення сили за рахунок використання еластичних властивостей сухожиль і сполучної тканини оболонок м'язів.