Kemik Dokusu ve Metabolizması
Kemikler, hareket sistemine bir dayanıklılık kazandırdığı gibi, kalsiyum, magnezyum, fosfor, sodyum ve diğer iyonlar için bir depo görevi görürler. Kemiğin bileşimi yaşa ve bulunduğu yere göre değişmekle birlikte; % 30 organik madde, %70 mineralden oluşur. Organik maddenin % 2'sini hücreler oluşturur. Bunlar; osteoblast, osteosit ve osteoklast hücreleridir. Organik maddenin % 98'ini matriks olusturur. Matriks yapısının % 95'ini kollajen, %5'ini diğer proteinler meydana getirir. Bu proteinler osteokalsin, osteonektin, kemik proteoglikanı, kemik siyaloproteini, kemik morfojen proteini, kemik proteolipidi ve kemik fosfoproteinidir. Kemiğin mineral içeriğinin % 95'i kalsiyum hidroksiapatit(Ca10(P04)6(OH)2) kristalleridir. %5'lik bölümde ise yüksek yoğunlukta karbonat içeren, saf olmayan kemik apatiti ve az miktarda magnezyum, sodyum, potasyum, florür ve klorür içermektedir. Kemik, intrauterin ve postnatal dönemde gelişim sırasında çok çeşitli, metabolik olarak aktif hücreler tarafından oluşturulan özelleşmiş, organik ve inorganik kısımlardan oluşan mineralize bağ dokusu olup, vücudun en önemli kalsiyum ve inorganik fosfat deposudur.
İskelet sistemi 220 kemikten oluşur ve toplam vücut ağırlığının %15’ini oluşturur. Dört ana görevi bulunmaktadır.
- Destek ve hareket: Kaslara bir yapışma yeri sağlayarak kaldıraç görevi görürler.
- Koruma: Vücudu dışarıdan gelebilecek tehlikelere karşı korur. Kaburgalar akciğer ve
kalbi, kafatası ise beyni dış tehlikelerden korur.
- Mineral deposu: Kemikler vücudun en önemli mineral deposudur. Kalsiyumun % 99’u,
fosfatın % 85’i, magnezyumun % 50’si kemiklerde depolanır. Yaklaşık 1 – 1,5 kg kalsiyum hidroksiapatit formunda kemiklerde yer alır.
- Kemik matriks proteinleri için depo: Mineralize kemik % 50 oranında organik
bileşiklerden oluşur. Bunun yarısı su yarısı ise matrikstir. Matriks ise %95 oranında tip 1 kollajen, % 5 ise glikoprotein, osteokalsin, osteonektin, kemik siyaloprotein, osteopontin, fibronektin gibi proteinlerden ve proteoglikanlardan oluşur(7,8).
Kemiğin esnekliği bileşenlerinin özel bir şekilde karışımı ile sağlanır. Kemik osteoblastlarca sentezlenen, aralarında kalsiyum ve fosfat kristallerinin yer aldığı kollajen tabakalarından oluşan matriksten oluşur. Bu pasif mineralizasyon, kemiğin yaşlandıkça daha çok mineralleşmesine, böylece kemik mineral yoğunluğunun artmasına yol açar. Yeni matriks, depolanmaya başladıktan 5 – 10 gün sonra mineralize olmaya başlar(birincil mineralizasyon). Kemiğin yeniden şekillenmesinden sonra ikincil mineralizasyon başlar. Bu süreç mineral komponentin yavaş yavaş olgunlaşmasını ve kristallerin sayı ve boyut olarak artmasını kapsar. Bu ikincil mineralizasyon giderek kemik matriksinin mineral içeriğini arttırır. Birincil mineralizasyon sonunda, mineral içeriği, ikincil mineralizasyonun sonunda ulaşılan maksimum mineralizasyonun yarısı kadardır. Çeşitli elementler, su ve mukopolisakkaridler, protein ve mineralleri sıkıca birbirine bağlarlar. Mineraller kemiğe sertlik ve güç kazandırırken, kollajen esneklik sağlar. Kollajen lif demetleri matriks tabakalarına paralel düzenlenmiştir. Yetişkinde, mineralizasyon düzeyi kemik döngüsü hızına bağlıdır. Mineralizasyonun biyolojik belirleyicisi kemik dönüşüm hızıdır. Bu bağlamda genellikle eş anlamlı kullanılan kemik kütlesi ve kemik mineral yoğunluğu farklı kavramlardır(9).
Kemik kortikal ve kansellöz olmak üzere iki kısımdan oluşur. Kortikal kemik uzun kemiklerin dış tabakasını oluşturur. Çok yoğun, sert ve metabolik hızı yavaştır. Bu nedenle kansellöz kemiğe göre daha yavaş yıkılıp yenilenir. Uzun tübüler kemiklerin kortikal kemik tabakası 5–20 tabakadan oluşur ve 5 mm uzunlamasına yerleşimli osteonlar veya Havers sistemlerinden oluşur. Kansellöz kemik kafatası, omurga, toraks ve pelvis gibi kemiklerde ve uzun kemiklerin uç kısımlarında bulunur ve trabeküllerden oluşur. Trabeküller ilk bakışta düzensiz yerleşmiş gibi görünse de ağırlık taşıyıcı hat boyunca yerleşirler. %10 oranında gözenek oranına sahip olan kortikal kemiğe göre trabeküler kemik %50–90 oranında daha gözeneklidir. Trabeküler düğümler birbirine ne kadar yakınsa kemik o kadar dayanıklı ve güçlüdür(10). Bir yılda kansellöz kemiğin %25’i yeniden yapılanırken bu oran kortikal kemikler için %2,5’dir. Bu nedenle kemik kaybı önce yüksek yüzey alanına sahip olan kansellöz kemiklerde belirginleşir.
Tip 1 kollajen diğer kollajen dışı birçok proteinin bağlanması için ana yapısal element olarak görev yapar. Tip 1 kollajenin yapısında iki adet alfa1 ve bir adet alfa2 zinciri vardır. Alfa1 ve alfa2 zincirleri ortak olarak Gliserin-X-Y aminoasit dizisi içerir. Burada X prolin artığını, Y ise daha sonra posttranslasyonel modifikasyon ile hidroksiprolin değişen aminoasidi simgeler. Prokollajen molekülü üçlü helikal yapıyı oluşturmadan önce N ve C uçlarından propeptit kısmı uzaklaştırılır ve kemik yapımının simgeleri olan prokollajen 1 C ve N terminal peptidleri (PIPC ve PIPN) ortaya çıkar. Üçlü helikal yapıyı oluşturan zincirler kovalen çapraz bağlarla birleşirler(7).
