ساختار و بازسازی استخوان
استخوان یک بافت زنده مرکب از مواد معدنی و کلاژن است که در یک اسکلت محکم و در عین حال سازگار سازماندهی شده است، و بازسازی فرآیند سلولی مادامالعمر است که طی آن به طور مداوم جذب و جایگزین میشود. این دو با هم توضیح میدهند که چرا استخوان به طور همزمان یک تکیهگاه مکانیکی قوی و یک اندام پویا و خودترمیمشونده است که ساختار خود را با بار و نیاز متابولیکی تنظیم میکند.
Definition
استخوان یک بافت همبند معدنیشده است که از یک ماتریکس کلاژن نوع I آغشته به هیدروکسیآپاتیت تشکیل شده است که به صورت استخوان قشری متراکم و استخوان ترابکولار متخلخل آرایش یافته است؛ بازسازی فرآیند جفتشده و با واسطه سلولی جذب استخوان و سپس تشکیل آن است که به طور مداوم اسکلت را تجدید میکند.
Scope
این موضوع سازماندهی ماکروسکوپی و میکروسکوپی استخوان (استخوان قشری و ترابکولار، استئون، پریوستئوم)، سلولهایی که آن را میسازند و تجزیه میکنند (استئوبلاستها، استئوکلاستها، استئوسیتها)، و چرخه بازسازی جفتشدهای که بافت استخوان را حفظ و تجدید میکند، پوشش میدهد. این یک مرجع ساختاری و فیزیولوژیکی است و به مدیریت هیچ بیماری استخوانی نمیپردازد.
Core questions
- استخوان قشری و ترابکولار در سطوح بافتی و ریزساختاری چگونه سازماندهی میشوند؟
- کدام سلولها تشکیل، جذب و حس مکانیکی استخوان را انجام میدهند و چگونه با هم جفت میشوند؟
- چرخه بازسازی چگونه پیش میرود و چه سیگنالهایی تعادل آن را تنظیم میکنند؟
- ساختار و بازسازی با هم چگونه کفایت مکانیکی استخوان را تعیین میکنند؟
Key concepts
- استخوان قشری (متراکم) و ترابکولار (اسفنجی)
- استئون و سیستم هاورسی
- استئوبلاستها، استئوکلاستها و استئوسیتها
- ماتریکس مرکب کلاژن-هیدروکسیآپاتیت
- سیگنالدهی RANK/RANKL/استئوپروتگرین
- مدلسازی در مقابل بازسازی
- حس مکانیکی توسط استئوسیتها
Key theories
- بازسازی جفتشده استخوان (واحد چندسلولی پایه)
- تجدید استخوان به عنوان یک توالی جفتشده زمانی و مکانی درک میشود که در آن جذب استئوکلاستیک توسط تشکیل استئوبلاستیک در یک واحد چندسلولی پایه دنبال میشود، با محور RANK/RANKL/استئوپروتگرین که تعادل بین این دو را تنظیم میکند.
Mechanisms
استخوان خواص مکانیکی خود را از یک ترکیب کلاژن معدنیشده به دست میآورد: فاز معدنی سختی و مقاومت فشاری را فراهم میکند در حالی که ماتریکس کلاژن چقرمگی را تأمین میکند. این بافت به طور مداوم توسط واحدهای چندسلولی پایه (basic multicellular units) که در آن استئوکلاستها بستهای از استخوان را جذب میکنند و استئوبلاستها متعاقباً آن را پر میکنند، تجدید میشود؛ استئوسیتهای جاسازی شده در ماتریکس، کرنش مکانیکی را حس میکنند و به هدایت محل بازسازی کمک میکنند. تعامل RANKL-RANK تمایز استئوکلاستها را تحریک میکند در حالی که استئوپروتگرین به عنوان یک گیرنده فریبنده برای مهار جذب عمل میکند، بنابراین سطوح نسبی این مولکولها تعادل تجدید را تعیین میکنند. فراتر از مکانیک، استخوان در فیزیولوژی سیستمیک نیز شرکت میکند، از جمله سیگنالدهی غدد درونریز که اسکلت را به متابولیسم انرژی مرتبط میکند.
Clinical relevance
درک ریزساختار استخوان و تعادل بازسازی، زیربنای تفسیر بهبود شکستگی، کیفیت استخوان و سازگاری اسکلتی است که جراحان ارتوپد به آن تکیه میکنند. این موضوع نحوه ساخت و تجدید بافت استخوان را توصیف میکند و راهنمایی برای تشخیص یا درمان بیماری متابولیک استخوان در هیچ فردی نیست.
Evidence & guidelines
زیستشناسی ساختاری و سلولی استخوان از طریق کارهای تجربی اولیه تثبیت شده و در متون مرجع فیزیولوژی و آناتومی یکپارچه شده است؛ این موضوع آن دانش مرجع را خلاصه میکند نه هیچ مسیر مدیریت بالینی را.
History
بافتشناسی کلاسیک، استئون و سازماندهی قشری-ترابکولار استخوان را تثبیت کرد، در حالی که درک سلولی تجدید در طول قرن بیستم با شناسایی استئوبلاستها، استئوکلاستها و استئوسیتها پیشرفت کرد. کشف سیستم RANK/RANKL/استئوپروتگرین در حدود سال 2000 کنترل مولکولی جذب را روشن کرد، و کارهای بعدی نشان داد که استخوان به عنوان یک اندام غدد درونریز نیز عمل میکند و دیدگاه بازسازی را فراتر از مکانیک گسترش داد.
Key figures
- Gerard Karsenty
- Lawrence Riggs
Related topics
Seminal works
- hofbauer-2000
- lee-2007
Frequently asked questions
- تفاوت بین استخوان قشری و ترابکولار چیست؟
- استخوان قشری (متراکم) پوسته بیرونی متراکم است که به صورت استئونها سازماندهی شده و بیشتر استحکام و سختی اسکلت را فراهم میکند، در حالی که استخوان ترابکولار (اسفنجی) شبکه داخلی متخلخل است که بار را توزیع میکند و سطح بیشتری برای تبادل متابولیکی دارد.
- بازسازی استخوان چه کاری انجام میدهد؟
- بازسازی به طور مداوم استخوان قدیمی یا آسیبدیده را با بافت جدید از طریق جذب و تشکیل جفتشده جایگزین میکند، یکپارچگی مکانیکی را حفظ میکند، ریزآسیبها را ترمیم میکند و به هموستاز مواد معدنی کمک میکند.