हाडांचे कार्य काय आहे?

अस्थि : उभयचर (जमीन व पाणी या दोन्ही ठिकाणी राहणारे), सरीसृप (सरपटणारे), पक्षी व सस्तन प्राणी यांच्या कंकाल (सांगाड्याच्या) भागातील कठीण पदार्थ अस्थी (हाडे) या नावाने ओळखला जातो. मानवी शरीरात पूर्ण वाढीनंतर एकूण २०६ अस्थी असतात.

कार्ये : (१) अवयवांच्या हालचालीस आवश्यक अशा तरफांच्या निर्मितीतील घटक व देहव्यापारास आवश्यक असा दृढ आधार देण्याच्या स्वरूपाची यंत्रणा (२) स्नायूंना संलग्न होण्यास आधार (३) कवटी वा उर:स्थानातील (छातीतील) महत्त्वाच्या इंद्रियांना संरक्षण (४) कॅल्शियम व फॉस्फरस या महत्त्वाच्या खनिज द्रव्यांचे कोठार व (५) रक्तातील तांबड्या कोशिका (पेशी) व काही प्रकारच्या पांढऱ्या कोशिका निर्माण करणाऱ्या रक्त अस्थिमज्जा (लांब हाडांच्या पोकळीत आढळणारा मऊ पदार्थ) या घटकाचे स्थान. यांपैकी पहिले कार्य स्नायू, कंडरा (सांध्याच्या ठिकाणी हालचाल सुलभ व्हावी म्हणून दोन वा अधिक हाडांपासून निघणाऱ्या स्नायूंच्या टोकांशी असलेले तंतुमय ऊतकांचे म्हणजे समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांच्या समूहांचे पट्टे) व अस्थिबंधने यांच्या साहाय्यानेच होऊ शकते.

प्रकार : अस्थीचे बाह्य आकारावरून लांब, आखूड, चपटे व अनियमित असे चार प्रकार आहेत. स्थानभेदाप्रमाणे त्यांचे शिर, शाखा (हात व पाय) व कोष्ठगत अस्थी असेही वर्गीकरण केले जाते. हात व पाय यांतील अस्थी लांब असतात कारण चलनवलन हे या भागांचे प्रमुख कार्य असते. कवटी, श्रोणी (धडाच्या तळाशी असलेली खोलगट पोकळ जागा) व असंफलक (खांद्याचे मागील त्रिकोणी व चपटे हाड) यांतील अस्थी चपट्या व काहीशा गोलाकार असतात. मेंदू व श्रोणिस्थित इंद्रिये यांसारख्या संरक्षणाची आवश्यकता असलेल्या इंद्रियांना त्यांचा कवचाप्रमाणे उपयोग होतो. तळहात व तळपाय अशा ठिकाणी आखूड, पृष्ठवंश (पाठीचा कणा), मणिबंध (मनगट) व गुल्फ (घोटा) अशा जागी अनियमित आकाराच्या अस्थी आढळतात. पृष्ठवंशाच्या अस्थींना मेरुरज्जूच्या (मज्जारज्जूच्या) संरक्षणाप्रमाणेच फासळ्यांच्या संयोगाने छातीची खोली व उंची श्वसनक्रियेत कमीजास्त करण्याचेही कार्य करायचे असते, ते त्यांच्या अनियमित आकारांचे कारण असते. त्यांच्यात परस्परांतील चलन मर्यादित असते.

अस्थी या कठीण असल्या तरी वस्तुत: त्या संयोजी (जोडणाऱ्या) ऊतकाचाच [ → ऊतके, प्राण्यांतील] एक प्रकार होत. अस्थिऊतकांतील आंतरकोशिकीय (दोन कोशिकांमधील) भागकॅल्शियमाच्या लवणांनी युक्त होतो व त्यामुळे त्या कठीण बनतात, हे त्या ऊतकाचे प्रमुख वैशिष्ट्य होय. रक्त या संयोजी ऊतकात हा भाग द्रवरूप, तर अवकाशोतकात (पोकळ ऊतकांत) अवकाशरूप (पोकळ) असतो. प्रत्येक अस्थी हा एक प्रकारे एक स्वतंत्र अवयवच असतो. संधिबंधनामुळे दोन किंवा अधिक अस्थींचा संयोग होऊन त्यांच्यात परस्परसापेक्ष चलन होऊ शकते. अशा संयोगास अस्थिसंधी किंवा संधी (सांधा) म्हणतात. अशा संधीमध्ये आवश्यकतेनुसार विविध दिशांना व कमीअधिक अंशांचे चलन होऊ शकते. बहुश: सर्व पृष्ठवंशीय प्राण्यांचे कंकाल तंत्र (शरीरातील मऊ व नाजूक भागांना आधार व संरक्षण देणारा सांगाडा) अस्थी व अस्थिसंधी यांनी बनते व त्यांचे चलनवलन करणारे स्नायू व अस्थिबंध यांनी मिळून अस्थि–स्नायू तंत्र (व्यूह) बनते.

अस्थींचा लंबच्छेद घेतला असता बहुश: सर्वच अस्थींमध्ये, विशेषत: लांब अस्थींमध्ये, संहत किंवा टणक भाग व सुषिरयुक्त (सच्छिद्र) किंवा पोकळ भाग दृष्टीस पडतात. प्रत्येक लांब अस्थीत वाढ होण्याच्या जागी अग्रप्रवर्ध (वाढ होत असलेल्या लांब हाडांच्या टोकाशी असलेला व ज्यामुळे हाडाची वाढ होते असा भाग) अग्रप्रवर्धोपास्थी (अग्रप्रवर्ध व अस्थी यांमधील विशिष्ट प्रकारचे संयोजी ऊतक म्हणजे उपास्थी, → उपास्थि), मध्यपूर्व किंवा अस्थीचे शरीर (दंड) असे भाग आढळतात.

अग्रप्रवर्धोपास्थीच्या जवळील दंडाकडील भागास मध्यप्रवर्ध अशी संज्ञा देतात. अस्थीच्या दोन्ही टोकांकडे अग्रप्रवर्ध असतात. त्यातील कवचाकडचा पातळ असा भाग टणक असतो व आतील भाग पोकळ सुषिरयुक्त असतो. या योजनेने शरीराचा भार वाहण्याचे व त्या त्या भागांवरील ताण अस्थींच्या दंडभागांवरून अस्थिसंधीवर टाकण्याचे कार्य होते. अशा प्रकारे टणक भाग दंडाकडे कमीकमी होत जाऊन मध्यभागी तर पोकळ नळी निर्माण होते. चपट्या अस्थीतही अधिक दाब सहन करावी लागणारी बाजू अधिक टणक असते. अशा रीतीने प्रत्येक अस्थीचे वजन कमीत कमी असून आकार व क्रियाक्षमता मात्र अधिक अशा उत्कृष्ट स्थापत्य सिद्धांतांनुसार तो बनलेला असतो. अस्थीतील टणक भाग तसेच त्याचा टणकपणा व लवचिकपणा यांचे मिश्रण अप्रतिम असते. अस्थी सागाच्या लाकडाहून शक्तिशाली असतात. त्या खूप मोठा दाब, पूड न होता सहन करण्याइतक्या कठीण असतात. तर त्यांचा लवचिकपणा असा असतो की, काही वन्य जमाती मोठ्या जनावरांच्या फासळ्यांचा उपयोग धनुष्ये बनविण्यासाठीही करतात.

आंतरिक रचना : टणक भाग व पोकळ भाग यांची सूक्ष्म अंतर्रचना एकसारखीच असते. अस्थींची उत्पत्ती भ्रूणावस्थेत (विकासाच्या पूर्व अवस्थेतील बालजीवाच्या अवस्थेत) कलेपासून (पातळ पटलासारख्या संरचनेपासून) वा उपास्थीपासून अशा दोन प्रकारांनी होत असली, तरी पूर्ण वाढ झालेल्या अस्थीत त्यांची रचना एकसारखीच आढळते. अस्थींची निर्मिती व अस्थिभंगांनंतर अस्थींची पुननिर्मिती यांत उपास्थीचा महत्त्वाचा उपयोग असतो. एखाद्या लांब अस्थीची लांबी बाल वयापासून प्रौढ वयापर्यंत वाढत असते. त्यात अग्रप्रवर्धाकडील उपास्थीचे अस्थीत रूपांतर होऊन अस्थींची लांबी वाढत जाते. पर्यास्थिकलेखालील (संधिस्थानाची जागा सोडून अस्थींच्या इतर पृष्ठभागावरील संयोजी ऊतकांच्या दाट थराखालील) अस्थिकोशिकांमुळे निर्माण झालेल्या अस्थीने त्याचा घेर वाढतो. अस्थींच्या सूक्ष्मरचनेचे स्वरूप हॅवर्झ यांनी प्रथम वर्णिले, त्यावरून तिला त्यांचे नाव दिले जाते. केवळ सूक्ष्मदर्शकातूनच दिसणारी सूक्ष्म अशी ही रचना असते. केंद्राजवळ एक सूक्ष्मनलिका असते व तिला हॅवर्झ नलिका म्हणतात. तीतून अस्थीचे पोषण करणारी रक्तवाहिनी जाते. या सूक्ष्मनलिकेच्या भोवती अनेक वलयाकार पटलिका (पातळ पटले) असतात. त्या पटलिकांत अनेक रिक्तिका (सूक्ष्म पोकळ्या) असतात. रिक्तिकांत अस्थिकोशिका असतात व त्या स्वतंत्र दिसत असल्या तरी छोट्या छोट्या नलिकांद्वारे त्यांचा परस्परांशी संबंध असतो. ही सर्व रचना दंडगोल आकाराची, बहुश: अस्थीच्या लंबकक्षेत असणारी व एकमेकांशी शाखांच्या योगे संयुक्त झालेली असते.

अस्थिनिर्मिती : मनुष्यशरीरात अस्थीची निर्मिती भ्रूणावस्थेच्या सहाव्या ते आठव्या आठवड्यापासून सुरू होते. शरीरातील अस्थिभवनाची बहुतेक सर्व क्रिया वयाच्या पंचवीस वर्षांपर्यंत पूर्ण होते. चिबुकास्थी (खालच्या जबड्याचे हाड), श्रोणी यांसारख्या काही अस्थी प्रथम दोन्ही बाजूंस स्वतंत्रपणे उत्पन्न होऊन मध्यरेषेत एकमेकींस मिळतात व त्यामुळे एकच चिबुकास्थी व श्रोणिफलक (नितंबाचे हाड) तयार होतो. लांब अस्थींपैकी ऊर्वस्थी (मांडीचे हाड) व जंघास्थी (गुडघ्याखालील हाडे) यांत जननापूर्वी (गर्भावस्थेच्या सातव्या महिन्यात) सुरुवात झालेली असते. लांब अस्थींपैकी काहीतील अग्रप्रवर्ध व मध्यप्रवर्ध हे कितव्या वर्षी एकरूप होतात हे दर्शविणारे कोष्टक पुढे दिले आहे. त्यावरून प्राकृतावस्थेतील (सर्वसाधारण) व्यक्तीची उंची, तसेच हाताची जास्तीत जास्त लांबी कितव्या वर्षी पूर्ण होते, याची कल्पना येईल. उंची वाढविण्याचे कृत्रिम उपाय या वयापूर्वी उपयोगात आणले तरच ते सफल होण्याची शक्यता असते. अस्थीभवन क्रियेचा वयनिश्चितीसाठीही उपयोग होतो.



अस्थींच्या निर्मितीत प्रथमत: संयोजी ऊतकाच्या आंतरकोशिकीय (दोन कोशिकांमधील) भागातील घटक तंतूभोवती घट्ट होतात व त्यांतील कोशिकांभोवती आवरण निर्माण करतात. अशा प्रकारे एक अस्थीसारखे ऊतक प्रथम निर्माण होऊन त्यात कॅल्शियम फॉस्फेटाचे निक्षेपण होऊन (साका साचून) त्यास काठिण्य येते. याला कलाभ्यंतर (कलांमुळे झालेली) निर्मिती म्हणतात. दुसरा प्रकार उपास्थभ्यंतर (उपास्थीमध्ये झालेली) निर्मितीचा असतो. यात प्रथम उपास्थीतील आंतरकोशिकीय भागात कॅल्शियम फॉस्फेटाच्या निक्षेपणाने काठिण्य निर्माण होते व त्यानंतर संयोजी ऊतकांच्या आक्रमणाने उपास्थि-ऊतक नाहीसे होते म्हणजे उपास्थ्यभ्यंतर अस्थीभवनात एक प्राथमिक प्रक्रियाच काय ती अधिक असते. शेवटी निर्माण झालेल्या अस्थी समरूपच असतात.

कवटीच्या (कलाभ्यंतरनिर्मित) अस्थीचे अपूर्ण व विकृत अस्थीभवन व क्वचित जत्रुकांचा (उरोस्थीपासून खांद्यापर्यंत जाणार्‍या हाडांचा) अभाव असल्यामुळे दोन्ही स्कंधांचे (खांद्यांचे) शरीराच्या मध्यभागी मिलन करता येणे शक्य असते, अशा जन्मजात व कुटुंबीय विकृती असलेल्या व्यक्ती आढळतात. तसेच कवटीच्या अस्थी प्राकृत, पण उपास्थ्यभ्यंतर अस्थीभवनातील विकृतीमुळे शरीर मात्र खुजे, अशा व्यक्तीही प्रत्यक्षात आढळतात. यापैकी पहिल्या प्रकारच्या व्यक्ती फारशा आढळत नाहीत, पण दुसर्‍या प्रकारच्या व्यक्ती सर्कशीतून कामे करताना आढळतात.

अस्थींचे काठिण्य व लवचिकपणा हे भौतिक गुण त्यांच्यातील अकार्बनी खनिज व कार्बनी संश्लेषीजन (कोलॅजेन, एक प्रकारचे प्रथिन) घटकांमुळे प्राप्त होतात. अस्थिजनक कोशिकांचे तीन प्रकार असतात : (१) रिक्तिकांमधून आढळणाऱ्या अस्थिकोशिका, (२) अस्थिदंडातील पोकळी निर्माण होण्याकरिता त्यातील मूळच्या अस्थितंतूंचे विलयन करणाऱ्या (शोषण करून काढून टाकणाऱ्या) अस्थिभंजक कोशिका व (३) पर्यास्थिकला व अंतरास्थिकला (मोठ्या हाडाच्या पोकळीतील ऊतकांचा थर) यांवर आढळणाऱ्या व पूर्ण आयुर्मर्यादेपर्यंत पुन्हा अस्थिनिर्मिती करू शकणाऱ्या अंड्यासारख्या आकाराच्या अस्थिप्रसू कोशिका. या कोशिकांमधून आढळणाऱ्या अस्थीच्या भागात संश्लेषीजन पदार्थ तसेच तेथील ऊतक द्रव्यात आढळणारे म्युकोपॉलिसॅकॅराइड व काँड्राइटीन सल्फेट [ → कार्बोहायड्रेटे] हे पदार्थ असतात. या पदार्थांचे प्रमाण जवळजवळ ३५ टक्के असते. अकार्बनी कॅल्शियम कार्बाेनेट व कॅल्शियम फॉस्फेट ६५ टक्के तसेच सोडियम, मॅग्नेशियम, क्लोरीन, फ्ल्यूओरीन वगैरे मूलद्रव्ये अतिसूक्ष्म प्रमाणात असतात. 

अस्थींमध्ये आढळणार्‍या हायड्रॉक्सिॲपेटाइट (कॅल्शियम फॉस्फेटाचा एक प्रकार) या लवणाची स्फटिक जालके व खनिज स्वरूपात आढळणाऱ्या हायड्रॉक्सिॲपेटाइटाची स्फटिक जालके यांमध्ये साम्य असते, असे क्ष-किरण परीक्षणावरून दिसून आले आहे. या लवणापासून अस्थीतील कॅल्शियमयुक्त लवणे तयार होतात. 

या लवणाच्या निक्षेपणासाठी काही स्थानिक व काही अंतःस्त्रावी (शरीरातील काही ग्रंथींपासून निर्माण होणाऱ्या व रक्तात एकदम मिसळणाऱ्या स्त्रावांसंबंधीची, → अत:स्रावी ग्रंथि) विशिष्ट परिस्थिती असावी लागते. निक्षेपणासाठी स्थानिक परिस्थिती ही ऊतकाची कॅल्सिभवन-क्षमता (कॅल्शियमयुक्त लवणांचे निक्षेपण होण्याची क्षमता) किंवा अक्षमता यांवर अवलंबून असते. एरवी फक्त अस्थीतच असे निक्षेपण होते, पण अस्थिकारक स्नायुशोथ (स्नायूची दाहयुक्त सूज) या रोगात स्नायूंचेही अस्थीभवन झालेले आढळते. योग्य त्या ठिकाणी व पुरेशा प्रमाणात लवण जाऊन पोहोचणे हे अंत:स्रावाच्या परिस्थितीवर अवलंबून असते. कॅल्शियमनिक्षेपणाची क्रिया ही साधी अवक्षेपणरूप (विद्रावातून साका तयार होण्याची) नसून स्फटिकीभवन व वर्धन या स्वरूपाची असते. 

भौतिक गुणधर्म : अस्थींचे काठिण्य त्यांच्यातील खनिज लवणांमुळे असते व त्यांचा लवचिकपणा हा कार्बनी घटकांमुळे असतो हे सहज सिद्ध करता येते. अस्थी अम्लात बुडवून ठेवली की, काही कालाने तिच्यातील खनिज पदार्थांचा विद्राव तयार होतो. अशा अस्थीचा बाह्य आकार मुळीच बदलत नाही, पण तिचे काठिण्य नष्ट झालेले असते. मात्र लवचिकपणा हा जैव घटकांचा गुण तसाच शिल्लक असल्याने त्या लिब-लिबीत अस्थीची दोरखंडाप्रमाणे गाठ मारता येते. तसेच उकळण्याच्या क्रियेने किंवा तीव्र आच दिल्याने अस्थीतील जैव पदार्थ गळून जातात व तिचा लवचिकपणा नष्ट होऊन त्या कठीण भासल्या तरी अतिशय ठिसूळ होतात. शवाचे दहन झाल्यावर राहिलेल्या अस्थीत असा ठिसूळपणा आढळतो. 

अस्थीतील लवचिकपणाचा हा गुण मर्यादित ताणांमुळे निर्माण झालेल्या वेळोवेळच्या तात्कालिक विकृतीतून पुन्हा त्यांना मूळ अवस्थेत आणण्यास उपयोगी पडतो. असा ताण लवचिकपणाच्या मर्यादेबाहेर गेला म्हणजे अस्थिभंग होतो. बालकांच्या अस्थींचे कॅल्शियम-निक्षेपण पूर्ण झालेले नसल्याने ती अधिक लवचिक असतात व अस्थिभंगानंतर लवकर सुधारतात. निर्मितिकालात पडणाऱ्या दाबावर व जवळच्या स्नायूंच्या ताणावर त्या त्या अस्थीत फरक होऊ लागतो. सामान्यपणे कंकाल तंत्र हे आनुवंशिक गुणांप्रमाणे बनते. स्त्रियांच्या अस्थी पुरुषांच्या त्याच अस्थींच्या मानाने अधिक हलक्या व लहान असतात व त्यांचे अस्थीभवनही एक-दोन वर्षे अगोदर होते.

अस्थिमज्जा : अस्थींच्या पोकळ भागात अस्थिमज्जा नावाचा रक्तवर्णीय पदार्थ बाल्यावस्थेत सर्व अस्थींत असतो. त्यात रक्तातील काही तांबड्या कोशिका व पांढऱ्या कोशिका निर्माण होतात. फासळ्या, मणके, कवटीच्या अस्थी यांतील अस्थिमज्जा आयुष्यभर रक्तवर्ण स्वरूपात राहते. लांब अस्थीतील मज्जा पिवळी होते. यालाच अनुक्रमे रक्तमज्जा व पीतमज्जा म्हणतात. काही रांगांत अस्थिमज्जेत पांढऱ्या कोशिकांची निर्मिती अधिक होते. रक्तक्षयात तांबड्या कोशिका अपूर्ण वाढीच्या असतानाच रक्तात येतात. प्राकृतवस्थेत असे होत नाही.

अस्थिविकार : अस्थी व शरीरातील द्रवभाग यांतील कॅल्शियमाचा समतोल राखला जातो. गर्भाला कॅल्शियम कमी पडले तर गर्भिणीच्या अस्थींतून ते पुरविले जाते व त्यामुळे गर्भिणीच्या अस्थी मृदू होतात. ड जीवनसत्त्वाच्या अभावी कॅल्शियमाचे शोषण बिघडून ⇨मुडदूस नावाचा अस्थींमध्ये मृदुता असणारा रोग होतो. अस्थीभवन व अस्थिविलयन या क्रिया रक्त व अस्थी यांतील कॅल्शियमाच्या परस्पर प्रमाणांशी निगडित असून आयुष्यभर चालू राहतात. अस्थींतील कॅल्शियम क्ष-किरणांना अपारगामी असल्यामुळे या किरणांचा अस्थिभंग किंवा अस्थिविकार यांच्या निदानासाठी उपयोग करतात. किरणोत्सर्गी पदार्थ (अणुकेंद्र फुटून कण वा किरण बाहेर टाकणारे पदार्थ, → किरणोत्सर्ग) अस्थीत अनेक वर्षे राहू शकतात, त्यामुळे अस्थि-कर्क झाल्याचेही आढळून आले आहे.