Opěrná soustava (kostra)

Toto, mí přátelé, je mroží baculum. Je to vlastně penisová kost, kterou nalezneme u většiny placentálních savců, ale překvapivě ne u lidí. Toto je lebka polárního medvěda, která je, jak můžete vidět, mnohem aerodynamičtější pro plavání ve vodě než lebka medvěda grizzlyho. A tady máme mého obřího kamaráda hlavu nosorožce, která je dobře velká pro boj s predátory a bojování s já nevím čím. Proč mají nosorožci velké hlavy? Toto je lebka vidloroha. Má tyhle rohy, které jsou pokryté vrstvami keratinu, které jednou ročně odpadávají. Toto všechno jsou kosti, části kostry, a všechny jsou vážně úžasné. Jsem jimi obklopen tady v zoologickém muzeu Philipa L. Wrighta na univerzitě v Montaně. Všechny tyto kosti se adaptovaly, aby zvířatům pomohly přežít. Rohy vidlorohů pro námluvy a sebeobranu. Aerodynamická lebka polárního medvěda pro plavání ve vodě. a mroží baculum pro dlouhý život, řekl bych. Přemýšlíme o našich kostrách ve spojitosti se smrtí, protože to je to, co tu po nás zbyde, až se všechna hmota, která nás dělá námi rozloží. Pravdou je, že kosti tvoří nezbytný orgánový systém. Nezbytný nejen proto, že bez nich bychom byli jen nechutná mrtvá hromada hrudkovité kaše, ale také v klasickém pojetí. nezbytnosti - je nezbytná pro život. Chrání vaše životní orgány, umožňuje pohyb, vyrábí vaši krev, a k tomu všemu se ještě stará o svou vlastní opravu a údržbu. Kostra je živá, lidi! A mroží penisy jsou jen začátek. (veselá znělka) Kosterní soustava Takže víte, co kosti jsou, ale možná nevíte, že nemusíte být obratlovec, dokonce ani strunatec, abyste měli kostru. Například medúzy a kroužkovci mají hydrostatickou kostru, která je tvořena dutinami naplněnými tekutinou. Smršťováním svalů okolo dutin mění svůj tvar. Také jim slouží k pohybu. Hmyz má vnější kostru tvořenou dusíkatým uhlohydrátem, chitinem. Většina měkkýšů má také vnější kostru v podobě schránek z uhličitanu vápenatého. Co se týče koster, nejvýhodnější je určitě vnitřní kostra. I když bychom se možná cítili bezpečněji, kdybychom byli pokryti obrněnými pláty, jako nějaká rasa Iron Manů. Mít kostru uvnitř našich těl nám umožnilo hodně narůst, a mít více svobody v pohybu. Užitečná věc. Jeden z mnoha důvodů, proč kolem nevidíte mravence velikosti koní, je, že zaprvé by nemohli dýchat, ale také by jejich tělo potřebovalo vnější kostru, která by byla exponenciálně tlustší, a tím pádem těžší a neobratnější. Vnitřní kostra živočichům umožňuje dorůst do větší velikosti tím, že udrží více hmoty. Navíc se nemusíte bát ztrapnění nevzhledným rozpliznutím se. V dospělosti mají lidé 206 kostí různých tvarů a velikostí. Včetně 3 maličkých v každém uchu. Jedné zvláštní ve tvaru podkovy v našem krku. 27 v rukou a 26 v každém chodidle. Také máte 32 zubů, pokud jste tedy nehráli často hokej. I když zuby zahrnujeme do kosterního systému, nepovažujeme je za kosti. Jsou totiž složeny z odlišného materiálu, jmenovitě z dentinu a skloviny, což je nejtvrdší materiál v našem těle. Pravděpodobně si lebku představíte jako jednu velkou kost, ale ve skutečnosti se skládá z mnoha jednotlivých kostí. Včetně 8 plátů kryjících váš mozek a dalších 14 tvořících váš obličej. Obličejové kosti! Tak jednoduché, že? No, možná byste se měli posadit. I když už pravděpodobně sedíte. Ale já se posadím, je čas na "Biolo-historii". (veselá hudba) Mohli byste si myslet, že jsme přišli na principy lidské kostry už dávno - protože naše zuby a kosti jsou největší a nejtvrdší částí našich těl, a jsou tím, co po naší smrti zůstane nejdéle. Není to tak, že by se těžce hledaly a studovaly. Zcela určitě by všichni starověcí doktoři, kteří prakticky založili lékařský obor, zaznamenali všechny naše kosti hned potom, co zjistili, že máme kosti. Že? Kdyby odpověď byla ano, myslíte, že bych tady seděl? Většinu toho, co víme o lidském kosterním systému, víme díky Andriemu Van Weselovi. Ten se narodil roku 1513, v dnešní Belgii. Tenkrát když jste byli něco jako mistr kung-fu ve vědě, dostali jste své vlastní jméno v latině. Takže dnes je známý jako Andreas Vesalius. Vesalius pocházel z rodiny plné královských a císařských lékařů. Během svých studií v Paříži začal blbnout na hřbitovech, a začal se zajímat o to, co je dnes známo jako osteologie - studium kostí. Asi největším Vesaliovým přínosem bylo to, že ukázal světu, že všechno, co jsme o kostech věděli, bylo špatně. Když jste tenkrát chtěli být doktorem, nestudovali jste těla, nenavštěvovali jste pacienty, jen jste četli texty starověkých Římanů. Jejich díla byla považována za nepopiratelné. protože - však víte... Ti chlapíci měli dlouhé vousy, a nosili róby! Ale Vesalius zkoumáním zjistil, že římské texty o kostře, zejména učení filosofa Galéna, byly hodně, hodně mimo. Římské zákony zakazovaly pitvy lidských těl, takže nikdo z nich vlastně nikdy neviděl lidské vnitřnosti. Místo toho pitvali opice, prasata a osly, a z toho si vytvářeli domněnky o lidském těle. Takže se mladí lékaři 15. století učili tyto domněnky. Vesalius způsobil převrat v osteologii a v celé medicíně tím, že představil novou metodu. Něco, co milují všichni studenti medicíny - lidské pitvy! Učil studenty tak, že před nimi rozpitval mrtvoly a ukazoval jejich části. Tím dal studentům jedinečnou možnost přímo pozorovat vnitřek lidského těla. Tyto nové metody přitáhly pozornost. Hlavně pozornost místního soudce, který začal darovat těla popravených kriminálníků Vesaliovi. Ten tak najednou byl až po krk ve zlodějíčcích a vrazích - takže ve 28 letech měl dost zkušeností na vydání "De humani corporis fabrica", "Anatomický atlas lidského těla" Což byla 7svazková kniha o lidské anatomii s prvním srozumitelným popisem kostry. Jeho krásné podrobné ilustrace byly vytvořeny v dílně renesančního umělce Tiziana. Představují obrazy mrtvol stažených z kůže v symbolických pozicích. Mnoho z těchto svazků - z nichž některé dodnes existují, jsou ve vazbě z lidské kůže. Co si z toho odnést? I přesto, že kosti jsou velké a tvrdé, věda, která se jimi zabývá, není snadná. Často nad kostmi přemýšlíme jako nad něčím neměnným. Ale vaše kostra je dynamická, stejně jako každý jiný orgán. Tvoří se z ingrediencí ve vaší krvi, roste podle pokynů žláz ve vaší hlavě, a - což je asi nejzajímavější, neustále se rozkládá a staví znovu. Pořád dokola, celý váš život. Většina kostí začíná jako chrupavky, které můžete znát z vašeho nosu a uší. Je tvořena speciálními buňkami zvanými chondrocyty. V nově tvořených kostech se tyto buňky začínají dělit a produkovat kolagen a další proteiny. Tím vytvoří chrupavčitou předlohu, na které se mohou tvořit kosti. Brzy se cévy dostanou k chrupavce a přinesou malé buňky zvané osteoblasty. "Oste" dnes uslyšíte hodněkrát, znamená to kost, a "blast" znamená klíček nebo pupen. Proces tvoření kosti se trefně nazývá osifikace. Nejprve produkují lepkavou hmotu, směsici kolagenu a polysacharidů, která se chová jako organické lepidlo. Poté začnou absorbovat minerální látky a soli z krve a přilehlých kapilár. Nečekaně absorbují hodně vápníku a fosfátu a tyto minerální látky začnou ukládat do matrix. S pomocí enzymů, které osteoblasty produkují, se chemické látky spojí do fosforečnanu vápenatého, a ten vykrystalizuje a tvoří naši kostní hmotu. Asi 2/3 vaší kostní hmoty tvoří proteiny jako kolagen, a 1/3 je fosforečnan vápenatý. Trochu překvapivé, ne? Většina vaší kosti ani není minerální. A i ta část, která je, je živá tkáň - je totiž protkána krevními cévami, které umožňují osteoblastům i jiným buňkám dělat svou práci. Narozdíl od hmyzího exoskeletu jsou i ty nejtvrdší části vašich kostí živé. Přestože kosti mohou mít různé podoby, od velkých plochých plátů chránících mozek po malinkatý třmínek ve vašem uchu, uvnitř mají všechny stejnou strukturu. Když je rozříznete, uvidíte, že matrix zde vytváří 2 vrstvy. Vnější vrstva zvaná hutná kostní tkáň, neboli okostice, je tvrdá a pevná, a tvoří 80% kostní hmoty. Pod ní se nachází houbovitá kostní tkáň. Je měkčí, pórovitá a ve velkých kostech obsahuje dřeň, a tukovou tkáň. Kostní dřeň nevyrábí jen červené krvinky, ale skoro všechny druhy krevních buněk, a to procesem zvaným hemopoéza. Potřeboval bych asi týden vašeho času a celý řecký slovník, abych vám vysvětlil, jak to celé funguje. Stačí říct, že evoluce si chytře vybrala vnitřky našich největších kostí, aby hostily kmenové buňky, které dohromady produkují trilión krevních buněk každý den. To je neskutečných 10 na 12! Navenek mají velké kosti našeho těla podobnou strukturu. Podívejte se na tuto stehenní kost. Je to největší kost ve vašem těle. Hlavní část těla se nazývá diafýza. Oba zakulacené konce jsou epifýzy. V dětství, když kost roste, se nová tkáň formuje na pomezí těchto struktur, na místě zvaném epifyzární štěrbina. Stejně jako když utvářely původní kostní tkáň, chondrocyty produkují novou chrupavku, osteoblasty přijdou a přidají vrstvy kolagenu a fosforečnanu vápenatého. Jak rostete, konce vašich kostí se od sebe vlastně oddalují. Do vašich cca 25 let, kdy ztvrdnou i poslední kousky. Celý tento proces je stimulován růstovými hormony sekretovanými žlázami po celém vašem těle. Ale hlavním vůdcem je hypofýza. Má velikost hrášku a je usídlena uprostřed vašeho mozku. U dospělých tato a další žlázy produkují méně hormonu, což zpomaluje prodlužování kostí. Přestože je prodlužování časově omezený proces, tloušťka a síla kosti musí být neustále udržována naším tělem. Stejně jako všechny buňky i kostní buňky se opotřebovávají a potřebují se umět přizpůsobit změnám podmínek. Za váš dospělý život se každý rok 10 % vaší kostry kompletně rozloží, a vystaví znovu v procesu zvaném remodelace kostí. Zde jsou znovu hlavními hráči osteoblasty a úplně nový druh buněk, který je vlastně jejich opakem, osteoklasty, ničitelé kostí. Mohlo by vás napadnout, že buňky, které tvoří kostní tkáň, a buňky, které ji ničí jsou v neustálé válce. Ale během remodelace spolu blízce spolupracují a celkem dobře spolu komunikují. Jsou to takoví přátelé-nepřátelé. Remodelace začíná, když jsou osteoklasty pomocí hormonálních signálů vyslány skrz kapiláry k mikroskopickým trhlinám v kostní matrix. Jakmile jsou na místě, sekretují kyselou směs vodíkových iontů potřebnou k rozložení fosforečnanu vápenatého na vápenaté ionty, fosfát, vodu a jiné látky, které jsou vstřebány kapilárami. Poté sekretují enzymy specializované na rozkládání kolagenu. Celý tento proces se nazývá resorpce buněk. Když už je stará kostní tkáň uklizena, osteoklasty vyšlou hormonální signál osteoblastům, které přijdou a začnou osifikaci. Remodelace kostí je vážně úžasný proces a je vlastně celý regulován hormony, které udržují hladiny vápníku v krvi. Žlázy, které hrají hlavní roli v rozkládací části remodelačního procesu, jsou příštitná tělíska ve vašem krku. Když vápník ve vaší plazmě klesne pod hladinu homeostázy, příštitné tělísko povolá osteoklasty, aby uvolnily vápník z kostí, a pustily jej do krve. A když jsou hladiny vápníku v krvi vysoké, sestřenice příštítných tělísek, štítná žláza, signalizuje osteoblastům, aby vzaly vápník z krve, a uložily jej do kostního kolagenu další osifikací. Víte, jak jsme minulý týden mluvili o tom, jak ledviny reabsorbují soli a minerály? Právě štítná žláza reguluje kolik vápníku je při tomto procesu vstřebáváno, stejně jako množství vitamínu D. To protože vitamín D vašemu tělu pomáhá vstřebávat vápník skrz tenké střevo. A to je ten důvod, proč je vitamín D úžasný pro vaše kosti a tak. Vztah mezi osteoblastem a osteoklastem se může za rozdílných podmínek dramaticky změnit. Čím víc zatěžujete vaše kosti, tím víc osteoklasty pracují na rozboření kostního matrixu, aby mohl být přestavěn. Zátěž kostí může samozřejmě zahrnovat i zlomeniny, ale může to být i něco méně traumatického a více udržitelného. Cvičení působí mechanickou zátěž a stimuluje kostní remodelaci, takže když cvičíte - nejenom že budujete svaly, ale budujete i kosti! Jak asi chápete, je celkem těžké mluvit o kostech a nezmínit přitom svaly. A to je to, co probereme v příští epizodě Rychlokurzu biologie. Moc děkuji Zoologickému muzeu Filipa L. Wrighta Univerzity v Montaně. Pardon, právě jsem vás uhodil. Podívejte se na jejich tumblr na umzoology.tumblr.com Je skvělý.