Kemik Yapısı ve Yeniden Şekillenmesi
Kemik, mineral ve kollajenden oluşan, sert ancak uyarlanabilir bir iskelet halinde organize olmuş canlı bir kompozit dokudur. Yeniden şekillenme (remodeling) ise, kemiğin sürekli olarak rezorbe edildiği ve yerine yenisinin konulduğu yaşam boyu süren hücresel bir süreçtir. Bu iki süreç birlikte, kemiğin hem güçlü bir mekanik destek hem de yüke ve metabolik talebe göre yapısını ayarlayan dinamik, kendi kendini onaran bir organ olmasının nedenini açıklamaktadır.
Tanım
Kemik, hidroksiapatit ile emprenye edilmiş tip I kollajen matrisinden oluşan, yoğun kortikal ve gözenekli trabeküler kemik olarak düzenlenmiş mineralize bir bağ dokusudur; yeniden şekillenme ise, iskeleti sürekli olarak yenileyen, kemik rezorpsiyonunu takiben oluşumun gerçekleştiği, eşleşmiş, hücre aracılı bir süreçtir.
Kapsam
Bu konu, kemiğin makroskopik ve mikroskobik organizasyonunu (kortikal ve trabeküler kemik, osteon, periost), onu oluşturan ve yıkan hücreleri (osteoblastlar, osteoklastlar, osteositler) ve kemik dokusunu sürdüren ve yenileyen eşleşmiş yeniden şekillenme döngüsünü kapsamaktadır. Bu, yapısal ve fizyolojik bir referans olup, herhangi bir kemik hastalığının yönetimine değinmemektedir.
Temel sorular
- Kortikal ve trabeküler kemik, doku ve mikro yapısal düzeylerde nasıl organize olmaktadır?
- Kemik oluşumu, rezorpsiyonu ve mekanik algılamayı hangi hücreler gerçekleştirmektedir ve bunlar nasıl eşleşmektedir?
- Yeniden şekillenme döngüsü nasıl ilerlemektedir ve dengesini hangi sinyaller düzenlemektedir?
- Yapı ve yeniden şekillenme birlikte kemiğin mekanik yeterliliğini nasıl belirlemektedir?
Anahtar kavramlar
- Kortikal (kompakt) ve trabeküler (süngerimsi) kemik
- Osteon ve Havers sistemi
- Osteoblastlar, osteoklastlar ve osteositler
- Kollajen-hidroksiapatit kompozit matris
- RANK/RANKL/osteoprotegerin sinyalizasyonu
- Modelleme ve yeniden şekillenme
- Osteositler tarafından mekanik algılama
Temel kuramlar
- Eşleşmiş kemik yeniden şekillenmesi (temel çok hücreli birim)
- Kemik yenilenmesi, osteoklastik rezorpsiyonun temel çok hücreli birim içinde osteoblastik oluşumu takip ettiği, zamansal ve mekansal olarak eşleşmiş bir dizi olarak anlaşılmaktadır; bu süreçte RANK/RANKL/osteoprotegerin ekseni ikisi arasındaki dengeyi düzenlemektedir.
Mekanizmalar
Kemik, mekanik özelliklerini mineralize kollajen kompozitinden almaktadır: mineral fazı sertlik ve basma dayanımı sağlarken, kollajen matrisi tokluk sağlamaktadır. Doku, osteoklastların bir kemik paketini rezorbe ettiği ve osteoblastların daha sonra onu yeniden doldurduğu temel çok hücreli birimler (basic multicellular units) tarafından sürekli olarak yenilenmektedir; matrise gömülü osteositler mekanik gerilimi algılamakta ve yeniden şekillenmenin nerede gerçekleşeceğini yönlendirmeye yardımcı olmaktadır. RANKL-RANK etkileşimi osteoklast farklılaşmasını tetiklerken, osteoprotegerin rezorpsiyonu kısıtlamak için bir yem reseptörü (decoy receptor) olarak işlev görmektedir; bu nedenle, bu moleküllerin göreceli seviyeleri yenilenme dengesini belirlemektedir. Mekaniğin ötesinde, kemik aynı zamanda iskeleti enerji metabolizmasına bağlayan endokrin sinyalizasyon dahil olmak üzere sistemik fizyolojide de rol almaktadır.
Klinik önem
Kemik mikro yapısını ve yeniden şekillenme dengesini anlamak, ortopedi cerrahlarının dayandığı kırık iyileşmesi, kemik kalitesi ve iskelet adaptasyonunun yorumlanmasının temelini oluşturmaktadır. Bu konu, kemik dokusunun nasıl inşa edildiğini ve yenilendiğini tanımlamakta olup, herhangi bir bireyde metabolik kemik hastalığını teşhis etme veya tedavi etme rehberi değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Kemiğin yapısal ve hücresel biyolojisi, birincil deneysel çalışmalarla ortaya konulmuş ve fizyoloji ile anatomi referans metinlerinde pekiştirilmiştir; bu konu, herhangi bir klinik yönetim yolundan ziyade bu referans bilgisini özetlemektedir.
Tarihçe
Klasik histoloji, osteonu ve kemiğin kortikal-trabeküler organizasyonunu ortaya koyarken, yenilenmenin hücresel anlayışı, osteoblastların, osteoklastların ve osteositlerin tanımlanmasıyla yirminci yüzyıl boyunca ilerlemiştir. 2000 yılı civarında RANK/RANKL/osteoprotegerin sisteminin keşfi, rezorpsiyonun moleküler kontrolünü açıklığa kavuşturmuş ve sonraki çalışmalar, kemiğin aynı zamanda bir endokrin organ olarak da işlev gördüğünü ortaya koyarak yeniden şekillenme görüşünü mekaniğin ötesine taşımıştır.
Öne çıkan isimler
- Gerard Karsenty
- Lawrence Riggs
İlgili konular
Temel eserler
- hofbauer-2000
- lee-2007
Sıkça sorulan sorular
- Kortikal ve trabeküler kemik arasındaki fark nedir?
- Kortikal (kompakt) kemik, osteonlar halinde organize olmuş yoğun dış kabuktur ve iskeletin gücünün ve sertliğinin çoğunu sağlamaktadır; trabeküler (süngerimsi) kemik ise, yükü dağıtan ve metabolik değişim için daha yüksek yüzey alanına sahip gözenekli iç kafes yapıdır.
- Kemik yeniden şekillenmesi neyi başarmaktadır?
- Yeniden şekillenme, eşleşmiş rezorpsiyon ve oluşum yoluyla eski veya hasarlı kemiği sürekli olarak yeni dokuyla değiştirmekte, mekanik bütünlüğü korumakta, mikro hasarı onarmakta ve mineral homeostazına katkıda bulunmaktadır.