体の各部や機能を理解するのに役立つ科学の分野は、解剖学と生理学です。解剖学は人体の研究（構成要素・構造・位置）と、身体がどのように機能するかの生理学の研究を扱います。
ボディシステム
身体は、心血管系、消化器系、内分泌系、筋肉系、神経系、呼吸器系、骨格系を含むいくつかのシステムからなります。
骨格系
骨格系は206の骨からなり、4つの必須機能を提供します。
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成長
骨化は骨が形成される過程です。結合組織から1つの段階で形成される骨（例：頭蓋骨の扁平骨）もあります。この過程は膜内骨化として知られています。
他の骨（例：短骨）は胎芽で発生した将来の骨の軟骨性モデルから形成され、溶解して骨細胞に置き換わります。この過程は内軟骨性骨化（軟骨内骨化）として知られており、ほとんどの骨はこのように形成されます。
- Articular cartilage = 関節軟骨
- Cancellous Bone = 海綿（質）骨
- Compact Bone = 緻密質
- Medullary Cavity = 髄腔
- Nutrient Artery = 栄養動脈
- Endosteum = 骨内膜
- Periosteum = 骨膜
- Proximal Epiphysis = 近位骨端
- Diaphysis = 骨幹
- Distal Epiphysis = 遠位骨端
サポート
骨格を構成する骨と軟骨は、体内で唯一の硬い物質です。骨格の206本の骨は、体の多くの軟部組織の骨組みと付着点を提供します。骨の5つの主要な分類は、長骨（例：大腿骨）、短骨（例：足根骨）、扁平骨（例：頭蓋骨の前頭骨）、不規則骨（例：椎骨）、種子骨（例：膝蓋骨）です。
保護
これらの構造は、体の重要な組織や機能器官の一部を保護しています。代表的な例を次に示します。
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動き
骨は運動中にてことして働き、筋肉の付着により安定した構造を提供します。関節は骨の間の動きを可能にし、これらの動きは関節のタイプと動作の範囲に直接関連しています。関節は以下の3つのカテゴリーのいずれかに分類されます：不動結合（例：頭蓋骨）、半関節（恥骨結合など）、可動関節。
自由に動かすことができる関節は、ボールとソケット（例：股関節）、蝶番（例：肘）、車軸 (例：橈骨、尺骨)、滑走（例：手首の手根関節）の4つの主要グループで構成されています。
滑膜関節の一部
線維性被膜が関節を取り囲み、靭帯によって強化されています。これらの関節の安定性は、関節面の形状、関節周囲の靱帯および筋肉によって決定されます。例えば、膝は2つの十字靭帯と2つの側副靭帯から高い強度を与えられます。最も脱臼しにくい関節の1つが股関節です。大腿骨頭が骨盤のソケットまたは寛骨臼にぴったりと嵌合して形成されます。
関節軟骨または硝子軟骨は、関節を形成するために交わる骨端を覆い保護し、それにより運動の自由を可能にします。非常に硬くて滑らかな素材なので、傷んでも修復できません。
腱は筋肉組織と骨をつないでいて、靭帯よりも弾力性がありますが、張力は筋肉よりもはるかに強くなっています。
滑膜は関節腔の内側を覆い、そこを通る腱や靭帯を覆っています。膜は関節を潤滑する滑液を産生します。
肩関節
- synovial membrane around biceps tendon = 上腕二頭筋の腱周辺の滑膜
- Biceps tendon = 上腕二頭筋腱
- Joint capsule = 関節包
- Biceps muscle = 上腕二頭筋
- Head of humerus = 上腕骨頭
- Articular cartilages = 関節軟骨
- Synovial membrane = 滑膜
靭帯は、骨と骨をつないで関節を安定させる丈夫な線維の帯で、体の中で最も強い靭帯が股関節包の前部に位置し、脚の過度の後方への動きを防ぎます。靱帯は筋肉組織よりも強いものの、神経終末の数が少なく、血液の供給量も少ないため、損傷を受けた場合の修復には時間がかかります。これらの強力な線維の帯は、過度の動きを防ぐために関節に大きな安定性を提供しますが、けがによって伸びたり裂けたりすると、必ずしも元の長さに戻るわけではなく、伸びたままである可能性があるため、特定の関節の安定性が低下します。
滑液包は、滑膜で覆われた結合組織に形成された小さな袋で、少量の滑液を含んでいます。可動部の間にあり、しばしば腱と骨の間にあり、摩擦を防ぎます。
貯蔵
一部の骨には、赤血球、白血球、血小板を産生する赤色骨髄があります。ミネラル、特にカルシウムやリンも骨に蓄えられ、体の他の部分に分配されます。
運動が骨格系に及ぼす影響
骨の状態は、機械的ストレスに反応するため、運動により改善されます。これらの機械的ストレスは通常、骨格筋の起始と停止である付着点を引っ張る形をとります。これらの機械的ストレスが適用される場合、ほとんどの場合は、より多くのミネラル塩が沈着し、より多くのコラーゲン繊維が生成されることが示されています。したがって、これらの領域の骨の密度とサイズの両方が増加する可能性があり、骨構造におけるこれらの変化は、増加した負荷が骨格にかかることによって刺激されます。このことは、重量挙げ選手ではジョギング選手のような他の軽重量の持久運動選手よりも高い骨密度が観察されることによって立証されました。他の例としては、腕の骨密度が高いことが示されているラケット選手が挙げられます。骨折のために脚をギプスで固定すると、数週間後でも機械的ストレスの欠如から骨が脱灰されることが示されています。
健康な骨を維持するために運動を利用することは有益であると考えられるが、骨と筋肉がまだ発達している子供には十分な注意が必要です。それらは、部分的には骨の中にまだ弱い部分が存在するため、また成熟前にこれらの骨の発達に有害な影響のために、高度の機械的ストレスを含むスポーツ形態にさらされるべきではありません。
年を取るにつれて骨には主に2つの影響があります。骨からカルシウムが失われ始め、これが骨粗しょう症と呼ばれる病態の一因となります。第二に、加齢とともにタンパク質の産生量が減少し、骨の構造が変化して骨がもろくなることがあります。
関連文献
以下の参考資料は、このトピックに関する追加情報を提供しています。
- HALL, J. E. (2010) Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology: Enhanced E-book. Elsevier Health Sciences
- Widmaier, E. P. et al. (2011) Vander’s human physiology: the mechanisms of body function. McGraw-Hill Higher Education
- PLOWMAN, S. A. and SMITH, D. L. (2013) Exercise physiology for health fitness and performance. Lippincott Williams & Wilkins
参照ページ
MACKENZIE, B. (2001) Physiology – Skeletal System [WWW] Available from: https://www.brianmac.co.uk/physiol.htm [Accessed 9/5/2020]
