KEMIK DOKUSU: ÖZELLIKLERI, YAPISI, OLUŞUMU VE BÜYÜMESI - BIYOLOJI - 2025

Kemik dokusu kemikleri oluşur biridir. Kemik, mine ve dentin ile birlikte hayvanların vücudundaki en sert maddelerdir. Kemikler hayati organları koruyan yapıları oluşturur: beyin kafatası tarafından, omurilik omurilik tarafından, kalp ve akciğerler göğüs kafesi tarafından korunur.

Kemikler aynı zamanda içlerine yerleştirilen kaslar için “kaldıraç” görevi görerek, hareketlerin yürütülmesi sırasında bu kasların oluşturduğu kuvveti katlar. Kemiğin sağladığı sertlik hareket kabiliyetine ve yüklerin yer çekimine karşı desteklenmesine izin verir.

Kemik dokusu hücreleri (Kaynak: OpenStax College, Wikimedia Commons)

Kemik, sürekli değişen dinamik bir canlı dokudur ve bu değişiklikler, bu dokunun maruz kaldığı baskı ve streslerle uyarılır. Örneğin, basınç emilimi (yıkımı) uyarır ve stres yeni kemik oluşumunu tetikleyebilir.

Kemikler vücuttaki ana kalsiyum ve fosfor birikintisidir: insan vücudundaki toplam kalsiyumun neredeyse% 99'u kemik dokusunda depolanır. Toplam kemik kütlesi bir hayvanın yaşamı boyunca değişiklik gösterir. Büyüme aşamasında kemik oluşumu emilmenin (yıkımın) üstesinden gelir ve iskelet büyür ve gelişir.

Başlangıçta uzunluğunu ve ardından kalınlığını artırarak insanlarda 20 ile 30 yıl arasında maksimuma ulaşır. Yetişkinlerde (yaklaşık 50 yaşına kadar) kemik oluşumu ve erimesi arasında bir denge vardır.

Bu denge, "kemiğin yeniden şekillenmesi" olarak bilinen ve her yıl toplam kemik kütlesinin% 10 ila% 12'sini etkileyen bir replasman işlemiyle sağlanır. Ardından, emilmenin oluşumu aştığı ve kemik kütlesinin yavaşça azaldığı dejeneratif bir süreç başlar.

Özellikleri ve yapısı

Kemiğin, kemik iliğini, hematopoietik bir dokuyu, yani kan hücrelerini oluşturan bir dokuyu barındıran medüller boşluk adı verilen merkezi bir boşluğu vardır. Bu yapılar sinovyal eklemlere karşılık gelen alanlar dışında periost ile kaplıdır.

Periosteum, yoğun bir lifli bağ dokusu dış katmanına ve kemik oluşturan hücreler veya osteoprogenitör hücreler olan osteojenik hücrelerin bulunduğu bir iç katmana sahiptir.

Kemiğin merkezi kısmı, endosteum adı verilen ince, özel bağ dokusu hücrelerinin tek tabakası ile kaplıdır. Endosteumda osteoprogenitör hücreler ve osteoblastlar bulunur. Bu şekilde döşenen kemiğin hücreleri, kalsifiye bir hücre dışı matris içine entegre edilmiştir.

Osteoprojenitör hücreler osteoblastlara farklılaşır ve kemik matrisinin salgılanmasından sorumludur. Matrisle çevrildiğinde, bu hücreler inaktive olur ve osteositler olarak adlandırılır.

Osteositlerin matrikste kapladığı boşluklara boşluk denir.

Organik matrisin% 90'ı, tendonlarda ve deride de bulunan yapısal bir protein olan tip I kollajen liflerinden oluşur ve geri kalanı, temel madde olarak adlandırılan homojen jelatinimsi bir maddedir.

Kompakt kemik ve süngersi kemik

Matrisin kolajen lifleri büyük demetler halinde düzenlenir ve kompakt kemikte bu lifler, içinden kan damarlarının ve sinir liflerinin geçtiği kanallar (Haversian kanalları) etrafında eşmerkezli katmanlar oluşturur. Bu katmanlar, "osteon" olarak bilinen silindirleri oluşturur.

Her osteon, birkaç kolajen lifli kalsifiye temel maddeden oluşan bir sementasyon hattı ile sınırlandırılır ve Haversian kanallarındaki damarlar tarafından beslenir.

Geniş alan plakaları veya spiküller süngerimsi kemikte oluşur ve hücreler hücre dışı sıvının kemikten trabeküllere difüzyonu ile beslenir.

Matrisin inorganik bileşenleri, kemiğin kuru ağırlığının yaklaşık% 65'ini oluşturur ve diğerlerinin yanı sıra sodyum, potasyum, magnezyum, sitrat ve bikarbonat gibi bazı elementlerin yanı sıra çoğunlukla kalsiyum ve fosfordan oluşur.

Kalsiyum ve fosforun hidroksiapatit kristalleri oluşturduğu bulunmuştur. Kalsiyum fosfat da amorf formda bulunur.

Hidroksiapatit kristalleri, eşmerkezli olarak üst üste binen tip I kolajen lifleri boyunca düzenli bir şekilde düzenlenir ve bu da kristallerin bir duvarın tuğlaları gibi üst üste binmesine neden olur.

Kemik oluşumu ve büyümesi

Kafatasının kemikleri "intramembranöz kemikleşme" olarak bilinen bir süreçle oluşturulur. Bunun yerine, uzun kemikler önce kıkırdak haline getirilir ve daha sonra kemiğin şaftında başlayan ve "endokondral ossifikasyon" olarak adlandırılan kemikleşme ile kemiğe dönüştürülür.

Çoğu düz kemik, intramembranöz kemik oluşumu ve ossifikasyonla gelişir ve büyür. Bu süreç, mezenkimal hücrelerin kemik matriksi üretmeye başlayan osteoblastlara farklılaştığı yüksek derecede vaskülarize mezenkimal dokuda meydana gelir.

Bu, yüzeyleri osteoblastlarla dolu bir spikül ve trabekül ağı nasıl oluşur. Bu ilk osteojenez bölgelerine birincil ossifikasyon merkezi denir. Bu, birincil kemiğin rastgele yönlendirilmiş kolajen lifleriyle nasıl oluşturulduğudur.

Daha sonra kireçlenme meydana gelir ve matrikste hapsolmuş osteoblastlar, süreçleri kanaliküllere yol açan osteositlere dönüşür. Trabeküler ağlar bir sünger gibi oluştuğundan, vasküler bağ dokusu kemik iliğini oluşturur.

Periferik trabeküllerin eklenmesi kemiğin boyutunu artırır. Oksipital kemikte (arka bölgedeki kraniyal kemik), tek bir kemik oluşturmak için bir araya gelen birkaç kemikleşme merkezi vardır.

Yenidoğanlarda, frontal ve parietal kemikler arasındaki fontaneller, henüz kaynaşmamış kemikleşme bölgeleridir.

Kompakt kemik oluşumu

İç ve dış kısımlarda kalsifiye olmayan mezenkimal doku bölgeleri periost ve endosteumu oluşturacaktır. Periosteum ve dura yakınındaki süngerimsi kemik alanları kompakt kemik haline gelecek ve yassı kemiğin iç ve dış tablasını oluşturacaktır.

Büyüme sırasında, uzun kemiklerde, epifizlerdeki özel alanlar şafttan epifiz plak adı verilen oldukça aktif bir kıkırdak plakası ile ayrılır.

Bu plaka şaftın her iki ucuna yeni kemik bıraktıkça kemiğin uzunluğu artar. Epifiz plağının boyutu, büyüme hızı ile orantılıdır ve çeşitli hormonlardan etkilenir.

düzenleme

Bu plağı modüle eden hormonlar arasında ön hipofiz tarafından salınan ve hipotalamus tarafından üretilen büyüme hormonu salgılayan hormon (GRH) ve bir faktör olan bir somatomedin tarafından düzenlenen büyüme hormonu (GH) bulunur. karaciğer tarafından üretilen tip I insülin benzeri büyüme (IGF-I).

Proliferasyon bölgesindeki mitotik aktivite oranı, bölgedeki kemik erimesi hızına benzer olduğu sürece, epifiz plakasının boyutu sabit kalır ve kemik büyümeye devam eder.

20 yaşından sonra mitotik aktivite azalır ve kemikleşme bölgesi kıkırdak bölgesine ulaşarak diyafizin medüller boşluklarını ve epifizleri birleştirir.

Boylamsal kemik büyümesi, epifiz kapanması meydana geldiğinde, yani diyafiz epifize katıldığında sona erer. Epifiz kapanması, ergenlikten sonraki son kapanışla biten düzenli bir zaman dizisini takip eder.

Uzun kemiğin genişliğindeki büyüme, periosteumun iç tabakasının osteoprogenitör hücrelerinin, diyafizin subperiostal bölgelerine doğru kemik matriksi salgılayan osteoblastlara farklılaşmasının ürünü olan ek büyüme tarafından üretilir.

Kemik yeniden şekillenmesi

Bir insanın yaşamı boyunca kemik, oluşum ve emilim, yani eski kemiğin tahrip edilmesi ve yeni kemiğin oluşumu süreçleriyle sürekli değişim halindedir.

Bebeklerde kalsiyum% 100 yıllık ciroya maruz kalırken, yetişkinlerde yılda sadece% 18'dir. Bu emilim ve oluşum veya değiştirme süreçlerine kemiğin yeniden şekillenmesi denir.

Yeniden modelleme, osteoklastların kemiği yok eden ve daha sonra osteoblastlar tarafından işgal edilen çatlaklar bırakan etkisiyle başlar. Bu osteoblastlar, daha sonra kemikleşecek ve yeni kemiğe yol açacak olan matrisi salgılar. Bu döngü, ortalama olarak 100 günden fazlasını gerektirir.

Herhangi bir zamanda, tüm iskelet kemik kütlesinin yaklaşık% 5'i yeniden şekillenme sürecindedir. Bu, yaklaşık iki milyon yeniden modelleme biriminin katılımı anlamına geliyor.

Kompakt ve süngerimsi kemiğin yeniden şekillenmesindeki farklılıklar

Kompakt kemiğin yıllık yeniden şekillenme oranı% 4, süngersi kemiğin yeniden şekillenme oranı% 20'dir.

İki tip kemiğin yeniden şekillenme oranları arasındaki fark, büyük olasılıkla süngersi kemiğin kemik iliği ile temas halinde olması ve kemik iliğinde parakrin aktivitesi olan hücrelerden doğrudan etkilenmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Diğer yandan, kompakt kemiklerin osteoprogenitör hücreleri, haversian kanallarında ve periosteumun iç katmanlarında, kemik iliği hücrelerinden çok uzakta bulunur ve yeniden şekillenmenin başlaması için gelen hormonlara bağlıdır. kanla.

Kemiğin yeniden şekillenmesinde osteoblastların ve osteoklastların aktivitesine dahil olan hormonal ve protein faktörlerinin çoğu, ancak her birinin işlevi açık bir şekilde açıklanamamıştır.

Kemik hücreleri

-Kemik hücre tipleri ve özellikleri

Kemik hücreleri, osteoprogenitör hücreler, osteoblastlar, osteositler ve osteoklastlardır. Bu hücrelerin her birinin kemik fizyolojisinde belirli işlevleri vardır ve iyi farklılaşmış histolojik özelliklere sahiptir.

Osteoblastlar, osteositler ve osteoklastlar birlikte kemik şekillendirme birimini oluşturur.

Osteoprogenitör veya osteojenik hücreler

Bu hücreler, periosteumun iç tabakasında ve endosteumda bulunur. Embriyonik mezenşimden türerler ve farklılaşarak osteoblastlara yol açabilirler. Belirli stres koşulları altında, kondrojenik hücrelere de farklılaşabilirler.

Oval bir çekirdek, yetersiz sitoplazma, küçük kaba endoplazmik retikulum (RER) ve zayıf gelişmiş Golgi aparatına sahip iğ şeklindeki hücrelerdir. Bol miktarda ribozom içerirler ve kemik büyümesi döneminde çok aktiftirler.

Osteoblastlar

Osteoklastlar, osteojenik hücrelerden türetilen hücrelerdir. Kemiğin organik matrisini, yani kolajen, proteoglikanlar ve glikoproteinleri sentezlemekten sorumludurlar. Kemik yüzeyinde üst üste binen katmanlar halinde düzenlenirler.

Çekirdeği veziküller bakımından zengin salgı kısmının karşı tarafındadır. Bol miktarda RER ve iyi gelişmiş bir Golgi aparatına sahiptirler. Diğer komşu osteoblastlarla temas eden kısa çıkıntıları veya uzantıları vardır. Diğer uzun işlemler onları osteositlere bağlar.

Osteoblastlar matriks salgıladıkça onları çevreler ve osteoblastlar tamamen matrikse dahil edildiklerinde, yani bununla çevrelendiklerinde inaktive olur ve osteosit haline gelirler.

Kemik matrisinin çoğunun, her bir osteoblastın ve hatta her osteositin etrafında kalsifiye olmasına rağmen, bu hücreleri kalsifiye matristen ayıran osteoid adı verilen ince bir kireçlenmemiş kemik matrisi tabakası kalır.

Osteoblastların hücre zarında farklı tipte reseptörler vardır. Bu reseptörlerden en önemlisi, kemik erimesini teşvik eden osteoklast uyarıcı bir faktörün salgılanmasını uyaran paratiroid hormonu (PTH) reseptörüdür.

Osteoblastlar ayrıca osteoidi ortadan kaldırabilen ve böylece rezorpsiyonu başlatmak için osteoklastları kalsifiye kemik yüzeyi ile temas ettirebilen enzimler salgılayabilir.

Osteositler

Bunlar, inaktif osteoblastlardan türetilen hücrelerdir ve olgun kemik hücreleri olarak adlandırılır. Kireçlenmiş kemik matrisinin yukarıda belirtilen lagünlerinde barındırılırlar. Her milimetre küp kemik için 20.000 ila 30.000 osteosit vardır.

Lagünlerden, osteositler, onları bir araya getiren sitoplazmik süreçleri yayarak, iyonların ve küçük moleküllerin hücreler arasında değiş tokuş edilebildiği interstisyel bağlantılar oluşturur.

Osteositler, düz çekirdekli ve birkaç sitoplazmik organel içeren düzleştirilmiş hücrelerdir. Kemikte gerilime neden olan maddeleri mekanik uyaranlar altında salgılayabilirler (mekano transdüksiyon).

Lakunadaki osteositleri çevreleyen boşluğa periosteositik boşluk denir ve kireçlenmemiş matrikste hücre dışı sıvıyla doldurulur. Periosteal duvarların yüzey alanının yaklaşık 5000 m2 olduğu ve yaklaşık 1,3 litre hücre dışı sıvıyı barındırdığı tahmin edilmektedir.

Bu sıvı, kandaki kalsiyum seviyelerinin korunmasına katkıda bulunan, bu boşlukların duvarlarından kan dolaşımına yeniden emilebilen yaklaşık 20 g değiştirilebilir kalsiyuma maruz bırakılır.

Osteoklastlar

Bu hücreler, doku makrofajları ve dolaşımdaki monositlerle aynı progenitör hücrelerden türetilir; Bunlar kemik iliğinde bulunur ve granülositlerin ve makrofajların (GM-CFU) progenitör hücreleridir.

Bu progenitör hücrelerin mitozu, makrofaj kolonisi uyarıcı faktörlerle uyarılır ve kemik varlığında, bu progenitörler çok çekirdekli hücreler oluşturmak için birleşirler.

Bir osteoklast, büyük, çok çekirdekli, hareketli bir hücredir. Yaklaşık 150μm çapında ölçer ve 50 çekirdeğe sahip olabilir. Çekirdeklerin ve organellerin bulunduğu bir bazal alana, kireçlenmiş kemikle temas eden bir fırça kenarına, fırça kenarının çevresinde açık alanlara ve veziküler bir alana sahiptir.

Bu hücrelerin temel işlevi kemik erimesidir. Çalıştıklarında apoptozise (programlanmış hücre ölümü) uğrarlar ve ölürler. Kemik erimesi sürecini başlatmak için, osteoklast kendisini integrinler adı verilen proteinler aracılığıyla kemiğe bağlar.

Daha sonra, H + -bağımlı ATPazlar olan proton pompaları, endozomlardan fırça kenar zarına hareket eder ve pH yaklaşık 4'e düşene kadar ortamı asitleştirir.

Hidroksiapatit böyle bir pH'ta çözünür ve kolajen lifleri, yine bu hücreler tarafından salgılanan asit proteazlar tarafından bozulur. Hidroksiapatit ve kolajenin sindiriminin son ürünleri, osteoklast içinde endositlenir ve daha sonra daha sonra idrarda elimine edilmek üzere interstisyel sıvıya salınır.

Kemik dokusu türleri (kemik türleri)

Metinde belirtilmiş olabileceği gibi, iki tür kemik dokusu vardır: kompakt veya kortikal kemik ve trabeküler veya süngersi kemik.

İlki, toplam kemik kütlesinin% 80'ini oluşturur ve bu kemiklerin iki ucu (epifizler) arasında düzenlenen boru şeklindeki kısımlar olan uzun kemiklerin diyafizlerinde bulunur.

İkinci tip kemik, omurga, kafatası ve pelvis kemikleri ve kaburgalar gibi eksenel iskeletin kemiklerine özgüdür. Ayrıca uzun kemiklerin ortasında da bulunur. Toplam kemik kütlesinin% 20'sini oluşturur ve kalsiyum metabolizmasının düzenlenmesi için hayati önem taşır.

Referanslar

1. Berne, R. ve Levy, M. (1990). Fizyoloji. Mosby; Uluslararası Ed baskısı.
2. Di Fiore, M. (1976). Normal Histoloji Atlası (2. baskı). Buenos Aires, Arjantin: El Ateneo Editoryal.
3. Dudek, RW (1950). Yüksek Verimli Histoloji (2. baskı). Philadelphia, Pensilvanya: Lippincott Williams & Wilkins.
4. Fox, SI (2006). İnsan Fizyolojisi (9. baskı). New York, ABD: McGraw-Hill Press.
5. Gartner, L. ve Hiatt, J. (2002). Metin Atlası Histology (2. baskı). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editörler.
6. Guyton, A. ve Hall, J. (2006). Tıbbi Fizyoloji Ders Kitabı (11. baskı). Elsevier Inc.
7. Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (2. baskı). Baltimore, Maryland: Bağımsız çalışma için Ulusal tıp serisi.
8. Ross, M. ve Pawlina, W. (2006). Histoloji. İlişkili hücre ve moleküler biyoloji ile bir Metin ve Atlas (5. baskı). Lippincott Williams ve Wilkins.