Как уже было сказано, у взрослых, кости которых теряют минералы, развивается остеомаляция – декальцинация костной ткани. Однако избыток кальция, приводящий к остеопетрозу, тоже вредит здоровью: костномозговые полости, где образуются кровяные тельца, сужаются и в конечном итоге полностью закрываются, что чревато анемией, а она может привести к смертельному исходу.

Рисунок 7. Кристаллы гидроксиапатита выполняют в кости ту же функцию, что и металлическая арматура в бетоне. Водная оболочка, покрывающая кристаллы кальция и фосфорнокислых радикалов, позволяет им свободно перемещаться в кровоток и из него.

Рисунок 8. Кортикальный слой и губчатое вещество кости

Дефицит белка и минералов в составе кости имеет последствия, схожие с остеопорозом: повышается риск перелома. Но ни одно из вышеописанных заболеваний не идентично остеопорозу, при котором пропорциональное соотношение белка и минералов в костной ткани остается нормальным, но самих этих веществ становится меньше. Однако прочность костей определяется не только их составом. Важна также их структура.

Мы знаем, что остеоид и минералы составляют основное вещество кости, но какую форму принимают эти компоненты? Мы знаем, из чего состоят кости, но пока не знаем, как они устроены. Кость можно условно разделить на две части. Непосредственно под ее поверхностью находится твердая оболочка – кортикальный слой, а немного глубже залегает губчатое вещество. Прочность каждого участка варьируется в зависимости от пропорционального соотношения двух основных компонентов: 1) белковых отростков, образующих матрикс; 2) кальция и других минералов, закрепляющихся на матриксе и укрепляющих его. Обе части состоят из одинакового остеоидного матрикса и гидроксиапатитного ядра, но при этом отличаются друг от друга.

Кортикальный слой кости образует твердое внешнее кольцо и по большей части определяет прочность любой кости. При наличии некоторых различий в минеральном составе кортикального слоя он имеет более или менее одинаковую толщину и форму у всех людей.

Конечно, состав и прочность кортикального слоя кости имеют некоторые различия, но губчатое вещество имеет намного больше вариаций, поскольку образующие его костные перекладины могут располагаться под разными углами и создавать самые разнообразные формы. Прочность костей и, соответственно, вероятность перелома только на 60 процентов зависят от их плотности. За остальные 40 процентов несет ответственность структура губчатого вещества.

Прочность этого костного образования можно рассчитать по формуле, выведенной великим швейцарским математиком Леонардом Эйлером (1707–1783). Теория изгиба Эйлера гласит, что сила упругости прямолинейного стержня под действием продольных сжимающих сил обратно пропорциональна квадрату свободной длины, т. е. расстояния между его поперечными стержнями.

Минеральный состав и геометрическая структура элементов кости обусловливают качество кости, которое всегда учитывается при расчете ее прочности: две кости одинаковой плотности могут иметь разную структуру. Не нужно быть инженером, чтобы понимать: мост выдержит больший вес, чем предназначенные для его строительства материалы, беспорядочно сваленные в кучу.

Рисунок 9. Две параллельные опоры с поперечными перекладинами, расположенными на расстоянии 4 дюймов друг от друга вверху и 2 дюймов друг от друга внизу. В нижней части опоры выдержат в четыре раза больший вес, чем вверху.

На сегодняшний день точно не известно, что определяет структуру кости и что может ее изменить. Но многочисленные исследователи занимаются поиском ответа на эти вопросы. Некоторые генетические, поведенческие, гормональные, фармацевтические и диетологические факторы уже выявлены, но какие-либо представления о конкретных способах влияния на качество кости – это по большей части гипотезы в умах ученых, врачей и адептов йоги.