Нужно очень внимательно анализировать результаты исследований физических нагрузок. Без достаточной информации о качестве костей многие из них могут ввести в заблуждение. Есть вероятность, что некоторые упражнения стимулируют ремоделирование и укрепление структуры костей без изменения их плотности. Ведь известно, что в первые три года жизни, когда мы учимся ходить, бедренная кость в норме разворачивается внутрь под углом более 60 градусов в тазобедренном суставе, доказывая, что угловая нагрузка при ходьбе оказывает огромное влияние на формирование кости (см. с. 57).
Мышечная сила
Сильные мышцы нужны как для образования костной массы, так и для амортизации падений, особенно когда речь идет о пожилых людях. В течение двух лет 50 здоровых женщин возраста постменопаузы каждую неделю дважды занимались лечебной физкультурой по 60–70 минут под наблюдением и дважды по 25 минут самостоятельно. Как и контрольная группа, они принимали кальций и витамин D; ни одна участница не принимала никаких лекарств. В начале и в конце эксперимента обеим группам измерили МПКТ и уровень холестерина, а также оценили степень физической подготовки. В группе, выполнявшей упражнения, минеральная плотность костей не претерпела значительных изменений, а вот в контрольной группе снизилась, несмотря на дополнительный прием кальция и витамина D. При каждом измерении МПКТ упражнявшаяся группа превосходила по показателям контрольную, причем в некоторых случаях на целых 7 процентов за такой короткий промежуток времени. В экспериментальной группе было отмечено некоторое снижение уровня холестерина в крови и ослабление болевых ощущений. Изменились и показатели мышечной силы: у участников группы, выполнявшей упражнения, сгибающие и разгибающие мышцы туловища стали сильнее на 35 процентов. В контрольной группе показатели мышечной силы практически не изменились. В экспериментальной группе уровни холестерина и триглицеридов снизились на 9,1 и 37,4 процента соответственно, а в контрольной наблюдалось повышение обоих показателей.
Один специфический тип упражнений – прогибы назад – более полезен и менее опасен для пациентов с остеопорозом, чем, к примеру, упражнения с участием сгибателей позвоночника, т. е. наклоны вперед. Ряд исследований, проведенных Меершид Синаки и ее группой в клинике Майо, показал, что упражнения для разгибателей позвоночника безопаснее, чем упражнения для сгибателей, поскольку последние увеличивают вероятность переломов позвонков. Появляющаяся с годами сутулость усугубляется наклонами вперед, отчего возрастает нагрузка на переднюю часть позвонков и, соответственно, риск компрессионного перелома. Упражнения для сгибателей, такие как подъем туловища из положения лежа, уменьшают радиус искривления позвоночника и со временем укрепляют те мышцы, которые поддерживают это искривление. Постепенно на передней части тела позвонков сосредоточивается все больший вес, и чем короче становятся мышцы, тем больше сила их воздействия на уменьшающуюся площадь кости. Если 100 фунтов веса приходится на 1 квадратный дюйм кости, давление составляет 100 фунтов на квадратный дюйм. Но, когда кости остро сужаются кпереди, тот же вес, приходящийся на 0,1 дюйма, будет оказывать давление в 1000 фунтов на квадратный дюйм на том небольшом участке кости. А с увеличением мышечной силы, разумеется, нагрузка на кость тоже возрастет.
Но алгебра, геометрия и физика – это еще не конец истории. Давным-давно Леонардо да Винчи рассуждал так: поскольку сила кости зависит от площади ее поперечного сечения (πr2), а вес животного зависит от его объема (4/3πr3) и поскольку здоровая кость имеет относительно постоянную плотность и прочность, а наше тело состоит преимущественно из воды, то соотношение длины любой кости здорового животного к ее толщине должно быть конкретной и постоянной величиной. Но все изученные до сих пор случаи показали, что да Винчи ошибался. Он относился к структуре человеческого тела как инженер или архитектор, воспринимая его как статичное строение вроде колонны. Но сила тяжести не единственная и даже не главная сила, воздействующая на структуру живого организма. В этом отношении гораздо большее значение имеет работа мышц.
Мы преодолеваем силу земного притяжения практически каждым своим движением: и поднимая мизинец, и прыгая с шестом. Более того, наши мышцы нередко противостоят друг другу, значительно усиливая стимулирующее напряжение на кости. Это особенно заметно, когда мы держим карандаш, моем ступни, показываем пантомиму, хлопаем в ладоши. Занятия в тренажерном зале, рестлинг, подводное плавание – каждый вид деятельности характеризуется особым типом сопротивления. Движение возможно только благодаря тому, что наши мышцы мощнее любых противостоящих им сил.
Многие люди по-прежнему убеждены, что нагрузки с преодолением собственного веса или веса спортивного инвентаря – это лучший и даже, наверное, единственный вид упражнений для наращивания костной массы, но это явное заблуждение. Достаточно взглянуть на тонкие блестящие косточки невесомых рыб, чтобы понять, что истинно обратное. Не нужно искать дальше собственной руки, чтобы найти примеры не нагруженных большим весом костей, в которых мог бы развиться остеопороз, но обычно не развивается, хотя никто, кроме йогов и акробатов, их излишне не нагружает весом. Уже более ста лет известен физиологический принцип, объясняющий данное явление. Закон Вольфа, описывающий основы формирования костей, гласит, что внутренняя архитектура кости развивается согласно тем силам, воздействию которых она подвергается. И это логично с точки зрения физиологии, поскольку означает, что кость будет укрепляться именно в тех местах, где испытывает нагрузку, и именно таким образом, чтобы успешно ей противостоять. Это объясняет, почему кости рук не поражаются остеопорозом и почему йога помогает бороться с вышеназванным недугом. Хотя на руки не приходится никакого значительного веса, эти кости постоянно подвергаются воздействию мышечных сил во всей повседневной деятельности, носим мы пакеты с покупками или играем в теннис.
Рисунок 15. Нагрузка способствует повышению плотности кости. Йога компенсирует ущерб, причиненный повседневной деятельностью. Обратите внимание на прекрасный позвоночник этого практика и учителя йоги с 16-летним стажем.
Закон Вольфа может иметь отношение к вопросу, задаваемому многими современными исследователями: оказывают ли физические нагрузки влияние на качество костей, т. е. на сочетание МПКТ и структурных элементов?
Когда ребенок рождается на свет, головки его бедренных костей совершенно прямые, точно как у эквивалентных костей плеча. Но, когда ходьба становится привычным способом передвижения, бедренная кость начинает расти под углом и становится прямой только от большого вертела, где работают сильные мышцы, противостоящие силе тяжести. У детей, с рождения лишенных возможности ходить, этот характерный угол головки бедренной кости не формируется и бездействующая кость остается прямой до конца жизни.
Кость укрепляется, подстраиваясь под нагрузки, оказываемые на нее во время ходьбы. Смещение головки бедра усиливается до тех пор, пока это необходимо для адекватного противостояния силе тяжести. Затем, словно по заранее написанному сценарию, смещение прекращается. Да, наши движения оказывают огромное влияние на формирование костей. Теперь давайте сосредоточимся на этом удивительном принципе.
Рисунок 16. Искривление бедренной кости подобно аркбутану – это реакция на действие отводящих мышц, удерживающих тело в вертикальном положении, когда противоположная нога выносится вперед при ходьбе, лишая его одной из опор. По мере наращивания костной массы между суставом и плечом рычага, в области большого вертела, увеличивается угол смещения. У парализованного ребенка бедренная кость не подвергается воздействию этих сил и сохраняет первоначальную прямую форму.
Глава 6. Закон Вольфа и йога
Эта история начинается так: немецкий инженер приходит в Музей естествознания в Кельне, где ему предстоит соорудить грузоподъемный кран. Он замечает, что некоторые участки костей в крыле грифа имеют ту же форму и структуру, что и стрела крана, который он конструирует.
Он пишет небольшую статью об этом удивительном сходстве, и ее читает Джулиус Вольф, хирург и анатом. Он решает разобраться в этом вопросе. Вольф изучает множество разных костей и везде замечает определенный рисунок внутренних перекладин. Несколько лет спустя, в 1892 году, он пишет книгу об этом явлении. Вольф предлагает свою теорию для объяснения удивительного естественного процесса в филуме хордовых, к которому относятся все живые существа, имеющие кости и спинной мозг: кости укрепляются там, где это больше всего необходимо.
