Kemik Gelişimi ve Yeniden Yapılanması


Kemik damardan zengin, metabolik yönden çok aktif, dinamik bir organdır. Az sayıda kemik doğumda gelişimini tamamlamıştır, pek çoğu ise zaman içinde yavaş yavaş kıkırdak ya da bağ dokusundan iskeletin sert, lameller bileşenlerine dönüşür. Kemiklerin büyümesi, pubertede büyüme plaklarının ossifikasyonu sonucu sona erer. Bu dönemdeki şekillenme özellikle önemlidir çünkü kemik hayatın diğer evrelerine göre en çok bu dönemde dıştan gelen yüklere karşı reaksiyon gösterme yeteneğine sahiptir. Yetişkindeki kemiğin %90’ı adelösan dönemi sonunda tamamlanmıştır, yetişkinlik döneminde buna çok az ekleme yapılır.


Yetişkinlik döneminde canlı kemik dokusu mekanik zorlanma çizgileri boyunca matriksini ve mineral depolarını sürekli olarak yeniler ve iskeletin değişen dış koşullara adapte olmasını sağlar. Erişkin iskeleti yaklaşık 10 yılda bir kendisini tamamen yeniler. Kemiğin yeniden yapılanması, kemiğin normal yapılanmasından farklı bir durumdur. Yeniden yapılanma eski kemiğin yeni kemikle yer değiştirmesini sağlayan ve ömür boyu devam eden hücresel olaylar zinciridir.


4 ana amacı vardır:


- Kalsiyum dengesinin sağlanması için kalsiyum mobilizasyonu


- Eski kemik dokularının yenilerle değiştirilmesi


- İskeletin değişik stres, ağırlık ve yük taşıma koşullarına uyum sağlama


- Hasar gören kemiğin mikroskopik ve makroskopik tamiri.


Hasar gören tüm kemikte oluşan mikrokırık, mikrohasar ya da yorgunluk hasarı gibi sürekli oluşan ve kemiğin kalınlığı ile beraber kırık riskini belirleyen bir olaydır. Bu küçük kırıklar biriktikçe yaşlı kemikleri zayıflatır ve zamanında ve uygun şekilde onarılmadıkları takdirde kırık riskini arttırmaktadır. Bu durum, trabeküllerde yapısal bütünlüğün bozulmasına ve sonuçta kuvvet kaybına yol açar. Kemiğin yenilenmesi kemik yıkımı yapan osteoklastlar ile kemik yapımından sorumlu osteoblastların beraber koordine ettikleri bir işlemdir. Osteoblastlar ve osteoklastlar, “Temel Çok Hücreli Birim” (TÇB), (Basic Multicellular Unit) adı verilen fonksiyonel yapıda birbirleriyle etkileşim halinde çalışırlar. Her yıl 3-4 milyon TÇB başlatılır. Herhangi biranda 1 milyon TÇB çalışmaktadır. Tüm iskeletin yeniden şekillenme hızı yılda % 10’dur. TÇB 1–2 mm uzunluğunda, 0,2–0,4 mm genişliğindedir, ömürleri yaklaşık 6–9 aydır ve günde 25 mikrometre hızla çalışırlar(13). Bu süre osteoblast ve osteoklastların yaşam sürelerinden daha uzundur. Bu yüzden yaşlı hücrelerin yenileri ile yer değiştirmesi için öncül hücrelerinin tekrar farklılaşması gerekmektedir. Öncül hücrelerin potansiyel kaynağı, her bir TÇB’nin ortasındaki kapiller damarlardır. Osteoblastlar kapiller damarların dış yüzeyini kaplayan perisitlerden ve dolaşımdaki tek çekirdekli hücrelerin alt grubundan köken alırlar. Osteoklastlar ise endotelyal hücreler tarafından sunulan adezyon moleküllerine özel alan kodu içeren, dolaşımdaki monositik seriden köken alırlar(10)


Yeniden yapılanma osteoklastların kortikal kemikte, yaşlı kemiğe doğru ilerleyen rezorbsiyon kanalları (cutting cone, kesik koni), trabeküler kemikte ise 50 mikrometre derinliğinde, kemik iliği-duvar yüzeyindeki “Howship lakuna” adı verilen boşluklar oluşturmasını kapsayan rezorpsiyon evresi ile başlar. Rezorbsiyon evresi yaklaşık 2–4 hafta sürmektedir. Kemik matriksi ve osteoklastlardan salınan büyüme faktörleri kapiller damarlar tarafından getirilen mezanşimal kök hücreleri etkileyerek osteoblastlara dönüşümü başlatırlar. Osteoblastlar oluşan kanal ya da boşlukları kalsifiye olmamış kemik matriksi ile doldurur. Bir latent periyottan sonra matriks kalsiyum tuzları ve hidroksiapatit şeklinde kristalize edilir. Bu evrede yaklaşık 4–6 ay sürer. Eski kemikte rezorbsiyon olmadan yeni kemik yapımı olmamaktadır. Osteoklastların aktivasyonu sonrası osteoblastlar aktive olmakta ve buna zıt olarak osteoblastik kemik yapımında azalma halinde de osteoklastik aktivitede azalma olmaktadır(10)


Kemik yeniden yapılanmasının son ürünü yeni bir kemik birimidir ki buna“Kemik Yapısal Birim” (KYB) (Bone structural unit) denir. Kortikal kemikte tekbir KYB, ortasında kapiller damarlar bulunan tabakalar halinde lameller kemikten oluşan haversian sistem ve osteondan oluşurken, trabeküler kemikte ise tek bir KYB, kalsifiye çizgilerle ayrılan semilunar duvarlar ve trabeküler osteondan oluşur.


http://zehirlenme.blogspot.com

Kemigin Mineral Yapisi

Kemiğin Mineral Yapısı


Kemik kalsiyum tuzlarının çökmesi ile güçlenen sert organik bir matriksten ibaretttir. Kemiğin organik matriksi %90–95 kollejen lifler, geri kalanı da ana madde denilen homojen jelatinöz bir ortamdan ibarettir. Kollejen lifler başlıca kemiğin kuvvet çizgileri boyunca uzanır. Bu lifler kemiğe kuvvetli bir gerilme direnci sağlar. Anamadde, ekstraselülersıvı ile proteoglikanlardan, özellikle kondroidin sülfat ve hiyalüronik asitten oluşur. Bunların kesin fonksiyonu bilinmemekle birlikte, kalsiyum tuzlarının depolanması kontrolüne yardımcı olurlar. Kalsiyum tuzları kemiğin organik matriksinde depolanan kristal tuzları, kalsiyum ve fosfordan ibarettir. Kristal tuzlarının başlıcası hidroksiapatittir(11). Hidroksiapatite dönüşmeden önce kemik matriksin mineralizasyonu amorf kalsiyum fosfat veya oktakalsiyum fosfatın kemik matriksi içinde yerleşmesi ile başlar. Kemiğin mineral yapısındaki en önemli katyon kalsiyumdur. Magnezyum, kalsiyumdan sonra en yoğun bulunan katyondur. Sodyum florid ve stronsiyum, radyum, kurşun kemikte az miktarda depolanırlar.


Kalsiyum


Kalsiyum metabolizmasında en önemli depo olan kemikte tüm vücut kalsiyumunun % 99,9’u depolanmıştır. Kalsiyum, hidroksiapatit ve daha az olarak da amorf kalsiyum fosfat halinde kemikte bulunur. Kalsiyumun dolaşımdaki miktarı PTH ve vitaminD3 tarafından kontrol edilir. Kalsiyum yalnızca diyet ile alınır. Alınan kalsiyumun önemli kısmı bağırsaklardan vitaminD3 etkisiyle emilir. PTH’nin böbrek proksimal tübülüslere etkisiyle ayarlanarak idrarla ortalama günde 150–300 mg kalsiyum kaybedilir. Bu kayıp miktarları kişinin kalsiyum gereksinimine ve alınan kalsiyuma göre değişir.


Fosfor


Fosfor kalsiyumdan sonra en önemli ikinci mineraldir. Fosfor metabolizması sırasında fosfat ile dengededirler. Fosfat besinlerde bolca bulunur. PTH, fosfatın % 50-80’ini idrarla atılmasını kontrol eder. PTH faaliyeti arttığında yıkımın hızlanması sonucu dokudan kalsiyum ve fosfat açığa çıkar, idrarla fosfat atılımı artar. Gastrointestinal sistemden kalsiyum ile yaklaşık olarak aynı miktarlarda kaybedilen fosfatın idrarla atılan miktarı kalsiyumun 4–5 katı kadardır.


http://zehirlenme.blogspot.com

Kemik Dokusu ve Metabolizmasi

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).


http://zehirlenme.blogspot.com