Кости формируют структуру тела и образованы наиболее твердой соединительной тканью. На одну треть костная ткань состоит из коллагеновых волокон, на две трети — из минеральных солей, преимущественно гидроксиапатита кальция. Костная ткань может выдерживать значительную механическую нагрузку.
Хотя размер и форма костей генетически детерминированы, существенное влияние на них оказывают условия развития. Такая зависимость строения кости от предшествующих нагрузок названа законом Вольфа. Выделяют два основных типа костной ткани: компактная и губчатая. Все кости покрыты богатой сосудами и нервными окончаниями тканью, называемой надкостницей, суставные поверхности покрыты синовиальной оболочкой.
Структура типичной длинной трубчатой кости.
Компактное вещество плотное и твердое, оно обладает уникальными свойствами для сопротивления компрессионным нагрузкам. Это основная функция компактного вещества, состоящего из гибких волокон коллагена и ригидных минеральных кристаллов. Оно также способно противостоять скручиванию и растяжению, однако значительно хуже. Компактное вещество расположено в основном в диафизах трубчатых костей и образует внутреннюю центральную костномозговую полость, называемую также каналом.
На концах и в местах крепления связок и сухожилий трубчатые кости расширяются, и здесь в их состав, помимо компактного вещества, входит губчатое вещество. Трабекулы губчатого вещества направлены параллельно характерным для кости нагрузкам. Они передают нагрузку от суставной поверхности к нижележащему компактному веществу диафиза.
Перегрузка трабекул, даже в микроскопическом масштабе, удвоит перегрузку на всю кость (одно из возможных следствий — трещина). В связи с большим количеством нервных окончаний в надкостнице такая перегрузка вызовет болевые ощущения (артритический дискомфорт, возникающий при механической перегрузке, впоследствии приводящей к деформации сустава или разрушению суставного хряща).
Заживление таких микротрещин приводит к повышенному отложению кальция и, как следствие, к подхрящевому склерозу, хорошо заметному на рентгеновских снимках вокруг суставных поверхностей, а также к гипертрофии перенапряженных областей, например, срединной части диафиза при микротрещинах, возникших в результате перегрузки при беге на длинные дистанции.
