Kemik Doku

Yetişkin iskeletinin ana yapısını oluşturan kemik dokusu, yumuşak yapıları destekler, kafatasının üst kısmı ve göğüs kafesi boşluklarında olduğu gibi, hayati önem taşıyan organ­ları korur ve kan hücrelerini yapan kemik iliğini barındırır. Kemik ayrıca kalsiyum, fosfat ve diğer iyonlara ait bir depo olarak iş görür ve bu önemli iyonların vücut sıvılarındaki de- rişimlerini sabit tutabilmek için, kontrollü olarak salıverilme­sini ya da tutulmasını sağlar.

Buna ek olarak kemikler, iskelet kası kasılmaları ile olu­şan kuvvetleri çoğaltarak, bunları vücut hareketlerine dö­nüştüren bir kaldıraç sistemi oluştururlar. Bu mineralleşmiş doku, iskelete mekanik ve metabolik işlevler yükler.

Kemik; hücreler arası kireçlenmiş materyal olan kemik matriksive 3 tür hücreden; matriks (Şekil 8-1) içinde lakü- na adı verilen boşluklarda bulunan osteositler (Yunanca. osleon, kemik, + kytos, hücre), matriksin organik kısımlarının sentezini yapan osteoblastlar (osleon + Yunanca, blastos, tohum), kemik erilerek emilmesi ve yeniden modellenmesi ile ilgili, çok çekirdekli dev hücreler olan osteoklastlardan (osleon + Yunanca, klastos, kırılmış), yapılı özel bir bağ do­kusudur.

Metabolitler kemiğin kireçlenmiş matriksinden sızarak geçemeyeceklerine göre osteositler ve kan kapilerleri arasın­daki değişim ince silindirik boşluklar halinde matriksi delen

 

seviyeli pro­tein sentezi ile uyumlu.

kanalcıklara (kanaliküli) (Latince, canalis, kanal) bağlıdır. (Şekil 8-2).

Bütün kemiklerin iç ve dış yüzeyleri, kemik yapan ve ta­mir eden hücreleri içeren, iç yüzeylerde endosteum, dış yüzeylerde periyost’un oluşturduğu, doku tabakaları ile ör­tülüdür.

Sertliği nedeni ile kemik mikrotom ile zor kesilir ve in­celenmesinde mutlaka özel teknikler kullanılmalıdır. Hücre­ler ve organik matriksin incelenebilmesini mümkün kılan alışılagelmiş bir teknik, standart tespit eriyikleri ile korun­muş kemiğin kalsiyumunun ortadan kaldırılmasına dayalıdır. Kalsiyum tutan bir madde içeren sıvılar içine daldırarak (ör­neğin: etilenediaminatetraasetik asit (EDTAj). mineral orta­dan kaldırılır. Kalsiyumu ortadan kaldırılan doku sonra göm­me ortamına alınır, kesilir ve boyanır.

KEMİK HÜCRELERİ Osteoblastlar

Osteoblastlar kemik matriksinin organik kısımlarının üretil­mesinden (Tip I kolajen, proteogılikanlar, ve gılikoprotein- ler) sorumludurlar. Kemik inorganik kısımlarının çökebilme­si, yaşayabilecek durumda olan osteoblastların varlığına bağlıdır. Osteoblastlar özellikle kemik yüzeylerinde, yan ya­na, tek katlı epiteli andıracak şekilde bulunurlar (Şekil 8-3). Aktif olarak matriks sentezi ile uğraşırken osteoblastlar kü­bik şekilden prizmatiğe kadar değişik şekle ve bazofilik si- toplazmaya sahiptirler. Üretim işlevleri azalmaya başladığın­da, yassılaşırlar ve sitoplazmadaki bazofilik özellik azalma­ya başlar.

Bazı osteoblastlar gittikçe yeni meydana gelmiş matriks ile kuşatılarak osteosit haline gelirler. Bu işlem sırasında la- küna adı verilen boşluklar oluşur. Lakünaların içinde oste­osit ve uzantıları, bunlarla birlikte giden az miktarda kireç­lenmemiş matriks vardır.

Matriksin sentezi esnasında osteoblastlar, aktif protein sentezi yapıp salgılayan hücrelerin ince yapısına sahiptir. Osteoblastlar kutuplaşmış hücrelerdir. Matriks elemanları daha eski kemik matriksi ile teması olan hücre yüzeylerin­den salgılanarak osteoid adı verilen yeni ancak henüz ki­reçlenmemiş matriks tabakasını osteoblastlar ile daha önce meydana gelmiş kemik arasında oluşturur (Şekil 8-3). Bu yöntem, kemik apozisyonu (mevcut kemik dokusu üze­rine depolanma) henüz meydana gelmiş matriks üzerine kalsiyum tuzlarının tortulanmasının ardından tamamlanır.

Osteositler

Osteoblastlardan türeyen Osteositler matriksin kanalcıkları (Latince Lamellae, laminanın minicik hali) arasındaki boş­luklarda (lakıina) (Şekil 8-3) bulunurlar. Her boşluk (lakü- na) içinde 1 osteosit bulunur. İnce silindirik matriks kanal­cıkları, osteosit uzantılarını barındırır. Komşu hücre uzantıla­rı hücreler arası bağlantılarla, birbirleri ile ilişkiyi sağlar ve bu yapılar aracılığı ile moleküller hücreden hücreye geçer. Osteositler ile kan damarları arasındaki bazı moleküler deği­şim, ostesitler (ve uzantıları) ile kemik matriksi arasında bu­lunan az miktardaki hücreler arası madde aracılığı ile de ya­pılır. Bu değişim yaklaşık 15 hücre zincirini besler.                  

Floresan antibiyotik tetrasiklin, henüz mineral ize olmuş kemik matriksi için çok çekicidir. Bu etkile­şime dayalı, kemik apozisyon hızını ölçmek için bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem kemik büyü­mesi ve hastalıklarının tanısında önemli bir para­metreyi olıışlıınır. Tetrasiklin hastalara 5gün ara ile 2 kez uygulanılır. Sonra kemik biyopsisi yapılır ve kesitler floresan mikroskop ile incelenir. 2 /lore- san tabaka arasındaki mesafe kemik apozisyonu ile orantılıdır. Bu metot mineralizasyonun zayıf­ladığı osteomalazide, osteoklast işlevlerinin art­ması sonucu kemik matriksi ve fibröz yozlaşma­nın meydana geldiği osteitis fibroza sistikanın tanısında önemlidir.

Osteoklastlar çok büyük, dallanmış, hareket edebilen hücre­lerdir. Genişlemiş hücre gövdesinde (Şekil 8—i) 5 ila 50 (ve­ya daha fazla) çekirdeği vardır. Osteoklastlar, kemiğin eritile­rek emildiği yerlerinde Howshİp laküııası adı verilen, en­zimler ile oyulmuş, çukurlara yayılırlar. Osteoklastlar kemik iliğinden elde edilen hücrelerin kaynaşması ile ortaya çıkar­lar.

Aktif osteoklastlarda, kemik matriksine bakan yüzey, dü­zensiz çoğu kez tekrar bölünen uzantılı kıvrımlar ile düzensiz katlanarak büzgülü kenarı meydana getirir. Büzgülü kenarı, hücre organlarını içermeyen, aktın filamanlarından zengin bir sitoplazma kuşağı -saydam kuşak- çevreler. Bu kuşak oste- oklastların kemik matriksine yapıştığı yerdir ve kemik erime­sinin meydana geldiği mikro çevreyi yaratır.

Osteoklastlar bölgesel kolajen sindirimini ve kalsiyum tuz kristallerinin eritilerek emilmesini başlatan kolajenaz ve diğer enzimleri salgılarlar ve protonları hücre altındaki cebe pompalar (yukarıda bahsedilen mikro çevreye). Osteoklast işlevi sitokinler (yerel arabuluculuk rolünü yapan küçük sin­yal proteinleri) ve hormonlar ile kontrol edilir. 

 

KEMİK MATRİKSİ

İnorganik madde kemik matriksinin kuru ağırlığının %5() si­ni oluşturur. Özellikle kalsiyum ve fosfor boldur, ancak bi­karbonat, sitrat, magnezyum, potasyum ve sodyum da bulu­nur. X-ısın difraksiyon çalışmaları kalsiyum ve fosfor bileşiminde, hidroksiapatit kristallerinin oluştuğunu göstermektedir. Bununla birlikte bu kristaller ek-

klinik bilgi

Yoğun, ağır kemikler ("mermer kemikler") ile ayırt edilen özellikte bir genetik hastalık olan oste- opetrosisde, osteoclastlar dalgalı kenarlardan yoksundur ve kemik eritilip emilmesi kusurludur.

siklikler gösterir ve kaya minerallerindeki hidroksiapatit kristalleri ile özdeş değildir. Önemli miktarlarda şekilsiz (kristal olmayan) kalsiyum fosfat da mevcuttur. Elektron mikroskop şekillerinde, kemiğin hidroksiapatit kristalleri ko-

lajen lilçiklerin yanına yatmış tabakalar halinde, ancak etraf­ları ara madde ile sarılı halde görülürler. Hidroksiapatit kris­tallerinin yüzeyindeki İyonlar su ile karışıktır ve kristalin et­rafında su ve iyon tabakası oluşturur. Bu tabaka, yani, hid- ratasyon kabuğu, kristaller ile vücut sıvıları arasındaki iyon değişimini kolaylaştırır.

Matrİksin organik maddesi Tip 1 kolajen ve proteoglikan agregasyonları İle birkaç özel yapısal glikopıoteini içeren te­mel maddedir. Kemik glikoproteinleri, matriks kalsifiksyo- nunun başlatılmasından sorumlu olabilir. Tip 1 kolajen içe­ren diğer dokular normal olarak kireçlenmezler ve bu gli- koproteinleri de içermezler. Çok miktardaki kolajen içeriği nedeni ile, kalsiyumu ortadan kaldırılmış kemik matriksi, kolajen boyalarını yoğun olarak tutarlar.

Minerallerin kolajen liflerle ilişkisi, kemik dokusunun sertliği ve direncinden sorumludur. Kemiğin kalsiyumu orta­dan kaldırıldığında, şeklini korur, ancak tenclon kadar esnek bir hale gelir. Çoğu kolajenden oluşan matriksin organik kı­sımları çıkarıldığında, kemik yine orijinal şeklini korur, ama kırılgan hale gelir, dokunulduğunda kırılır ve ufalanır.

PERİYOST VE ENDOSTEUM

Kemiğin iç ve dış yüzeyleri, periyost ve endosteum diye ad­landırılan, tabakalar halinde, kemik yapan hücreler ve bağ dokusu ile örtülüdür.

Periyost kolajen lif ve fibroblastlardan oluşan dış taba­kaya sahiptir (Şekil 8-6). Periyostun kolajen lif demetlerin­den oluşan, Sharpey lifleri, matriks içine girerek peryostu kemiğe bağlar. Peryostun İçteki, hücreden daha zengin taba­kası, fibroblastlara benzeyen, bölünüp farklılaşarak osteob- kıstları meydana getirme potansiyeline sahip, osteoproge- nitor hücrelerden oluşmaktadır. Otoradyografİk çalışmalar bu hücrelerin, 3H-Timidini aldıkları, daha sonra da bu mad­deye osteoblastkırda rastlandığını, kanıtlamaktadır. Osteop- rogenitor hücreler kemik büyümesinde ve onanırımda önemli rol oynarlar.

Endosteum (¡Sekil 8-6) kemik içindeki bütün boşlukla­rı astarlar ve tek tabaka halinde yassılaşmış osieoprogenitor hücreler ile çok az miktardaki bağ dokusundan oluşur.

Peryostun ve endosteumun, kemiksi dokunun beslen­mesi ve devamlı olarak yeni osteoblast sağlayıp, kemik bü­yüme ve onarımı için önlem alması ana işlevleridir.

KEMİK TÜRLERİ

Çıplak gözle kemik kesitlerine bakıldığında, bosluk İçerme­yen yoğun alanlar kompak kemik ve çok sayıda birbirine açılan boşluklar süngerimsi kemik görülür (Şekil 8-7). Ancak mikroskop altında, gerek kompakt kemik gerekse süngerimsi kemiğin boşluklarım ayıran kemik bölmelerinin histolojik yapısı temelde aynıdır.

 

kanalı etrafında dairesel olarak düzenlendiklerini gösterir. Kan damarlarını, sinirleri ve gevşek bağ dokusunu içeren bir kanalın etrafını saran dairesel kemik kanalcıklarından oluşan tüm komplekse (karmaşık sisteme) Havers sistemi veya osteon adı verilir (.Şekil 8-6 ve 8-8). Osteosit içeren lakiina- lar, lamellerin arasında ve nadiren içlerinde bulunur. Her la­melde, kolajen lifler birbirlerine paraleldir. Her Havers siste­mini çevreleyen, amorf madde çökeltisinden oluşan, içinde az miktarda kolajen lif içeren minerallenmiş matrikse, yapış­tırıcı madde (sement) adı verilir.

Kompak kemik lamelcikleri (örneğin, uzun kemiklerin diyalizleri), Havers sistemi, dış dairesel lamelcikler, iç dairesel lamelcikler ve ara (intertisyel) lamelciklerden ibaret tipik bir düzen gösterir.

İç dairesel lameller kemik iliği boşluğunun etrafında ve dış dairesel lamelcikler lıemen periyosttun altında yer alırlar. Dıştaki lameller içtekilerden daha fazladır.

İki dairesel sistem arasında, pek çok Havers sistemi, üç­genimsi veya düzensiz şekillenmiş paralel lamelciklerden oluşan ara lameller (intertisyal) olarak adlandırılan grup­lar vardır. Bu yapılar kemik büyüme ve yeniden modellen­me sürecinde, yıkılmış Havers sistemlerinin lamelciklerindan arda kalanlardır (Şekil 8-10).

Her Havers sistemi uzun, sık dallanan, diyalizin uzun ek­senine paralel bir silindirdir. Etrafı -i-20 dairesel lamelcik İle sarılı merkezi kanaldan meydana gelir (Şekil 8-11). Endos- teum ile örtülü her kanalda, kan damarları, sinirler ve gev­şek bağ dokusu vardır. Havers kanalları kemik iliği boşluğu, periyost ve birbirleri arasında, enine veya çapraz Volkmann kanalları ile ilişkilidir (Şekil 8-6). Volkmann kanalları daire­sel lamel İçermez bunun yerine lamelleri deler. Kemik do­kusu içinde bulunan tüm damar kanalları, önceden var olan kan damarları etrafına matriksin oluşumu ile ortaya çıkarlar.

Havers sistemi polarize ışık ile incelendiğinde, parlak anizotropik tabakaların, karanlık izotropik tabakalar ile peş peşe birbirlerini izledikleri görülür. Kolajen liflerin boylarına dik açıda polarize ışık ile bakıldığında, kolajen lifler anizot- ropiktirler. Birbirlerini sıra ile izleyen parlak ve karanlık ta­bakalar, lamelciklerdeki kollajenin yönünü değiştirmesinden kaynaklanır. Her lamelde, lifler birbirlerine paraleldir ve sar­mal halinde seyrederler. Bununla birlikte, sarmalın eğimi de-

HİSTOGENEZ

Kemik 2 yolla şekillenir: osteoblastların salgıladık­ları matrikse doğrudan minerallerin çökmesi ile, - zar içinde kemikleşme (İntramembranöz kemikleşme) - veya önceden mevcut kıkırdak matriks üzerine tortulanarak, - kıkırdak içinde kemikleş­me (endokondral kemikleşme).

Her iki yolda da, meydana çıkan ilk kemik, birincil veya örgü kemiktir. Birincil kemik geçici bir dokudur ve kısa sü­rede tam lameller, veya ikincil kemikle yer değiştirir. Kemik büyümesi esnasında, birincil kemik alanları, rezorbstyon (eritilip emilen) alanlar ve ikincil kemik sahaları yan yana görülürler. Bu kemik yapımı ve ortadan kaldırılış (yeniden modellenme) bileşimi, büyüyen kemiklerin yanısıra yetiş- kininkilerde de hayat boyu meydana gelir ama yetişkinler­deki değişim hızı epeyce yavaştır.

Zar içinde kemikleşme (İntramembranöz kemikleşme)

Zar içinde kemikleşme, çoğu yassı kemiğin kaynağıdır, böy­le adlandırılmıştır, çünkü mezenkim dokusu yoğunlaşması içinde yer alır. Kafatasının frontal ve pariyatal kemikleri ya­nı sıra - oksipital, temporal mandíbula ve maksilla kemikle­rin - bazı kısmaları zar içinde kemikleşme ile oluşur. Bu yöntemin, kısa kemiklerin büyümesinde ve kemik kalınlaş­masında da katkısı vardadır.

Mezenkimal doku yoğunlaşması tabakasında, başlangıç noktasına birincil kemikleşme merkezi denir. Yöntem, bir grup hücrenin osteoblasta dönüşmesi ile başlar. Osteob- lastlar kemik matriksini yaparlar ve bunu kireçlenme izler, sonuçta bazı osteoblastlar kireçlenmiş matriks ile kuşatılarak osteosit olur. (Şekil 8-12). Gelişen bu kemik adacıkları kıl­cal kan damarları, kemik iliği hücreleri ve farklılaşmamış hücreleri içeren uzamış boşlukların duvarlarını oluşturur. Böyle birkaç grup kemikleşme merkezinde hemen hemen aynı zamanlarda ortaya çıkar, bunların duvarları kaynaştığın­da kemik süngerimsi yapıya kavuşur. Büyüyen kan damar­ları ve ek farklılaşmamış mezenkim hücreleri, kemik duvar­ları arasında kalan bağ dokusu içine girerek kemik iliği hüc­relerini ortaya çıkarır.

Kemikleşme merkezleri ışınsal (radyal) olarak büyür ve sonunda birbirleri ile kaynaşarak asıl bağ dokusunun yerini alır. Örneğin, yeni doğan bebeklerin bıngıldakları (fontanel- leri) henüz kemikleşmemiş bir kısım bağ dokusuna karşılık gelen, kafatasının yumuşak bölgeleridir.

Kafatasının üst kısmını oluşturan düz kemiklerin gerek iç ve gerekse dış yüzeylerinde kemik eritilip emilen bölgeleri­nin üzerine kemik yapımının belirgin üstünlüğü vardır. Böy­lece 2 tabaka kopmak kemik (İç ve dış plakalar) belirirken merkezdeki kısım (diploe) süngerimsi özelliğini korur.

Bağ dokusu tabakasının kemikleşmeyen kısımları zar içinde gelişen kemiğin iç ve dış zarlarını (endosteum ve pe- riyost) yapar.

Endokondral (Kıkırdak İçi) Kemikleşme

Endokondral (Yunanca, eıulon, içeride, + cbonclros, kıkır­dak) kemikleşme meydana getirilecek kemiğin şeklini andı­ran küçük bir hiyalin kıkırdak model içinde meydana gelir. Bu tür kemikleşme (Şekil 8-13 ve 8-1 -i) daha çok kısa ve uzun kemiklerin meydana getirilmelerinden sorumludur.

Bir uzun kemiğin endokondral kemikleşme ile meydana gelişinde şu olaylar birbirini izler. Başlangıçta ilk beliren ke­mik dokusu kıkırdak modelin orta kısmını saran içi boş ke­mik silindiridir. Kemik halkası adı verilen bu yapı, o böl­gedeki perikondriumun içinde zar içi kemikleşme ile mey­dana getirilir. Bir sonraki aşamada, bu bölgedeki kıkırdak, hücre büyümesi (lıipertrofi) ve matriks kireçlenmesi gibi programlanmış hücre ölümleri ile yıkım sürecine girer, so­nuçta kireçlenmiş kıkırdak matriksinden oluşan 3 boyutlu yapı açığa çıkar (Şekil 8-15). 

Kireçlenmiş kıkırdak matriks

kemik halkasında açılan delikten, kan damarlarının içeri gir­diği bölgeden, osteoprogenitor hücrelerine taşıyarak başlar. Daha sonra, osteoblastlar kireçlenmiş kemik matriksine ya­pışırlar ve devamlı birincil kemik tabakalarını yaparak kıkır- dağımsı kireçlenmiş matriksi sararlar. Bu aşamada, kireçlen­miş kıkırdak bazofilik görünür. Birincil kemik ise eozinofi- liktir. Bıı şekilde birincil kemikleşme merkezi ortaya çı­kar (Şekil 8-13). Sonra ikincil kemikleşme merkezleri kı­kırdak modelin uçlarındaki şişkinliklerde (epifizler) ortaya çıkar. Bunların genişlemesi ve yeniden biçimlenmesi esna­sında, birincil ve ikincil kemikleşme merkezleri giderek ke­mik iliği ile dolan boşluklar yaratır.

İkincil kemikleşme merkezlerinde, kıkırdak 2 bölgede kalır: yaşam boyu kalıcı olan ve uzunlamasına büyümede katkısı olmayan eklem kıkırdağı ve her iki epifizi diyal'ize bağlayan epifiz plağı olarak da adlandırılan epifiz kıkırda­ğı. Epifiz kıkırdağı kemiğin uzunlamasına büyümesinden so­rumludur ve yetişkinlerde ortadan kalkar. Bu nedenle kemik büyümesi yetişkinde sona erer.

Epifizlerin kapanışları her kemiğe uygun kronolojik bir sırayı takip eder ve aşağı yukarı 20. yaslarda tamamlanır. Büyüyen iskeletin röntgen fotoğrafları ile hangi epifizlerin açık hangilerinin kapalı olduğunu işaret ederek, bir gencin “kemik yaşı”nı tayin etmek mümkündür. Epifizlerin kapan­ması ile kemiklerin uzunlamasına büyümesi olanaksız hale gelse de, genişleme süregelebilir.

Epifiz kıkırdağı 5 kuşağa bölünmüştür, kemiğin epifiz tarafından başlayarak: (1) Dinlenme kuşağı, hücrelerinde yapısal değişiklikler olmayan hiyalin kıkırdakdan meydana gelir. (2) Çoğalma kuşağında, kondrositler hızla bölünür ve kemiğin uzun eksenine koşut sütunlar halinde yığılırlar. (3) Hipertrofik (hücre) kıkırdak kuşağı sitoplazmaların- da glikojen birikmiş büyük kondrositleri İçerir. Kondrositler arasındaki eritilerek emilmiş matriks ince bir duvar haline

Eklem kıkırdağı

gelmiştir. (4) Kireçlenmiş kıkırdak kuşağındaki kondro- sit ölümleri ile eş zamanlı olarak, kıkırdak matriksinin ince duvarları lıidroksiapatit birikmesi ile kireçlenir (Şekil 8-15 ve 8-16). (5) Kemikleşme kuşağında endokondrai kemik dokusu belirir. Kan kapilerleri ve periyosttan köken alan hücrelerin mitoz bölünmeleri ile ortaya çıkan osteoprogeni- tor hücreler kondıositlerden geriye kalan oyukları doldurur. Osteoprogenitör hücreler, kesintili bir tabaka halinde kireç­lenmiş kıkırdak matriksin duvarcıkları üzerine dağılarak os- teoblastları meydana getirir. Eninde sonunda, osteoblastlar 3 boyutlu kireçlenmiş kıkırdak matriks üzerine kemik mat- riksini tortular. (Şekil 8-17 den 8-20).

Özel olarak, uzun kemiğin boyunun büyümesi, epifize komşu epifiz plağındaki kondrositlerin çoğalmaları ile mey­dana gelir. Aynı zamanda plakanın diyafize bakan tarafında­ki kondrositler irileşerek; matriksleri kireçlenir ve hücreler ölür. Osteoblastlar birincil kemiği, kireçlenmiş kıkırdak mat­riks üzerine döşer. Karşılıklı gerçekleşen bu iki olayın (hüc­re çoğalması ve ölümü) oranları tahminen eşit olduğundan, epifiz plağının kalınlığı değişmez. Bunun yerine, diyafizin ortasından uzaklaşarak yerini değiştirerek, kemiğin uzunla­masına büyümesine sebep olur.

Kireçlenmenin işleyişi

Henüz, kemik matriks üzerine kalsiyum fosfat tortulanması sırasında cereyan eden olayları anlatan, genel kabul görmüş herhangi bir varsayım mevcut değildir.

Kalsiyum tuzlarının kokıjen fibrillerin üzerine çökmeye başlaması ile kireçlenmenin meydana geldiği bilinmektedir. Belkide kalsium tuzlarının yığılımı, osteoblastların hücre içi keseciklerinde bu maddeyi depolama yetenekleri ve gerek­tiğinde bu kesecikleri hücre dışı ortama (matriks vesikülleri) salıvermeleri ile hızlandırılmaktadır.

Kireçlenmeye, bilinmeyen bir yolla osteoblastlar tarafın­dan üretilen ve kemikleşme yerlerinde mevcut alkali fosfa- taz yardım etmektedir.

KEMİK BÜYÜMESİ VE YENİDEN MODELLENME

Kemik büyümesi genel olarak önceden meydana getirilmiş dokunun eritilerek yıkılması ve eş zamanlı olarak yeni kemi­ğin döşenmesi ile ilişkilidir. Bu yöntem kemik büyürken şeklinin korunmasına olanak sağlar. Yeniden kemik model-
lenmesi (kemik döngüsü) oranı çocuklarda, yetişkinlerde görülenin 200 katı daha hızlı olabilir. Yetişkinlerdeki yeni­den modellerime iskeletin birçok yerinde eşzamanlı olarak gerçeklesen devingen fizyolojik bir yöntemdir, kemik büyü­mesi ile benzerliği yoktur.

Kafatasının üst kısmını oluşturan kemikler aralarındaki eklemlerdeki ve dış yüzeylerindeki periyost tarafından mey­dana getirilen kemik dokusu ile büyürler. Aynı zamanda iç yüzeylerinde de erime olur. Kemik son derece biçimlenebi- len bir doku olduğundan, beynin büyümesine cevap verir ve kafatasının yeterli büyüklükte şekillenmesini sağlar. Eğer beyin tamamen gelişmez ise kafatası küçük kalacak; anor­mal beyin omurilik sıvısı (BOS) birikimi ve beyin karıncıkla­rının genişlemesi ile nitelenen hidrosefali hastalığında ise normalden daha büyük olacaktır.

ik kırıldığında, kemik matriksi yıkılır ve kırığa bitişik kemik hücreleri ölür. Hasara uğrayan kan damarları bölgesel kanamaya yol açar ve kan pıhtısını meydana getirir.

İyileşme sürecinde kan pıhtısı, hücreler ve hasarlanmış kemik matriksi makrofajlar tarafın­dan ortadan kaldırılır. Kırık etrafındaki periyost ve endosteum hızlı ve yoğun hücre çoğalması ile yanıt vererek kırığı saran bir doku hazırlar ve kı­rığın uçları arasına göçer. (Şekil 8-21).

Daha sonra endokondral ve zar içinde kemik­leşme yoluyla birincil kemik meydana gelir. Birin­cil kemikten oluşmuş düzensiz şeritler, geçici olarak kırık uçlarını birleştirerek hızlı bir biçimde kemik kallusunu oluşturur (Şekil 8-21).

Kemik onarımı sürecinde ve hastanın giderek daha fazla hareket etmesi sırasında, kemik üze­rine uygulanan kuvvetler, kemik kallusunun yeni­den modellenmesine yarar. Eğer bu kuvvetler kemik büyümesi sırasında gerçekleşenler ile ay­nı ise kemiğin yapısını etkileyecektir. Kallusun bi­rincil kemik dokusu kademeli biçimde eritilip emi­lerek ikincil doku ile yenilenecek, kemiğin yeni­den modellenmesi ile ilk yapısına yeniden kavu­şacaktır. Kemik dokusu diğer bağ dokularından farklı olarak, nedbe dokusu meydana getirmeden iyileşir.

KEMİKLERİN İÇ YAPISI

Kemik, sertliğine rağmen, karşılaştığı çeşitli kuvvetler doğ­rultusunda içyapısını değiştirebilme yeteneğine sahiptir. Ör­neğin dişlere, ortodontik aygıtlar ile uygulanan yan kuvvet­ler, çene kemikleri içindeki yönlerini değiştirebilir. Çekme­nin uygulandığı tarafla kemik yapılır ve basıncın uygulandı­ğı yerlerde de erime görülür. Böylece, alveol kemiği yeniden modellenirken dişler de çene kemiği içinde hareket ederler.

KEMİĞİN YAŞAMSAL/METABOLİK ROLÜ

İskelet vücuttaki kalsiyumunun %99'unu içerir. Kan ve ke­mik arasında devamlı olarak kalsiyum değişimi yapıldığı için, dokular ve kan arasındaki kalsiyum yoğunluğu tam olarak dengededir.

Kemik kalsiyumu iki yolla çekilir, biri yavaş diğeri hızlı­dır. Birincisi iyonların hidroksiapatit kristallerinden hücreler arası sıvıya basit nakli ki, sırasıyla kalsiyum buradan kana geçer. Bu saf fiziksel mekanizma genellikle siingerimsi ke­mik için geçerlidir. Olgun kemikte bile, daha genç, hafifçe kireçlenmiş Uımelcikler (devamlı yeniden modellenmeden

ötürü), kalsiyumu kolaylıkla alır ve verir. Bu lamellerin kan­daki kalsiyum derişiminin korunmasındaki rolleri, daha çok destek ve koruma görevi üstlenen, oldukça eski, fazlası ile kireçlenmiş lamelcikleıden daha önemlidir.

Kan kalsiyum düzeylerinin denetimindeki ikinci meka­nizma hormonların kemik üzerindeki etkilerine bağlıdır. Pa- ratiroit hormonu kemik matriksinin osteoklastlar tarafın­dan eritilerek emilmesini teşvik eder, bu nedenle kalsiyum serbest bırakılır. Bu hormon öncelikle osteoblast reseptörle­rini etkiler. Harekete geçen osteoblastlar kemik yapımını dur­durur ve osteoklast uyarıcı faktörü salgılamaya başlarlar.

Bir diğer hormon, kalsitonin, büyük ölçüde tiroit parafo- liküler hücrelerinde sentezlenir, matriksin eritilip emilmesi­ne ket vurur (engel olur). Kalsitoninin osteoklast işlevlerini engelleyici etkisi vardır.KLİNİK BİLGİ

Dokulardaki ve kandaki kalsiyum derişiminin sabit tutulması gerektiğinden kalsiyum beslen­me bozukluğu kemiklerin kalsiyum kaybetmesi­ne sebep olur ve kalsiyum kaybetmiş kemikler kırılgan ve x ışınlarına daha geçirgen hale gelir­ler.

Aşırı paratiroit hormonu üretimi (hiperparati- roidizm) kemiğin kalsiyum kaybetmesine neden olur, sonuçta osteoklastların işlevleri kemiğin yo­ğun olarak eritilip emilmesine sebep olur, kan Ca⁺² and P0₄³ düzeyleri yükselir ve çeşitli organ­larda özellikle böbreklerde ve arter duvarlarında anormal kalsiyum çökelmesi olur.

Bunun aksi, osteoklast işlevinin bozularak, kemiklerin aşırı büyümesine, kalınlaşmasına ve sertleşmesine neden olan osteopetrosis (Latin­ce. petra, taş) rahatsızlığında meydana gelir. Bu hastalık, kemik iliği boşluklarının yok olmasına, kan hücreleri yapımını baskılanmasmı takiben kansızlığa ve hatta ölüme sebep olacak iltihap­lanmalara neden olur.

Beslenme Bozukluklarının Kemik Dokusu Üzerine Etkileri

Özellikle büyüme esnasında kemik beslenme et­kenlerine duyarlıdır. Kalsiyum yetersizliği organik kemik matriksinin eksik kireçlenmesine sebep olur, bu ya beslenme biçiminde kalsiyum bulun­mamasından, ya da ince bağırsaklar tarafından Ca²⁺ ve P0₄³' emilimi için önemli Steroid hormon D eksikliğinden olur.

Çocuklardaki kalsiyum eksikliği kemik matrik­sinin normal olarak kireçlenemediği ve vücut ağır­lığının normal baskıları ve kas işlevleri karşısında epifiz plakaların biçimlerinin bozulduğu raşitizm hastalığına sebep olur. Dolay ısı ile bu seviyede kemikleşme engellenir ve kemikler sadece yavaş büyümekle kalmaz ayrıca şekli de bozulur.

Kalsiyum eksikliği yetişkinlerde, yeni oluşmuş kemiğin yetersiz kireçlenmesi ve kireçlenmiş mat- riks kalsiyumunun kısmen ortadan kaldırılması ile

nitelenen osteomalazinin (osteon + Yunanca malakia, yumuşaklık), başlamasına sebep olur. Osteomalazide, kemik matriksi birimine düşen kalsiyum miktarında azalma vardır. Osteoporoz kemik erimesi ve emiliminin kemik yapımını geç­tiği, iskelet yenilenme döngüsü dengesizliğidir, sıklıkla kımıldayamaz duruma gelen hastalarda ve menopoz sonrası kadınlarda görülür.

Kemik Dokusuna Etki Eden Hormonlar

Paratiroit ve kalsitonin hormonlarına ek olarak, di­ğer bazı hormonlar da kemik dokusu üzerine etki eder. Hipofizin ön lobu, somatomedin üretimi için karaciğeri uyaran, büyüme hormonunu sentezler. Bu, sırası ile özellikle epifiz plağı üzerinde olan kapsamlı büyümeyi etkiler. Bu nedenle, büyüme hormonu eksikliği, büyüme çağında hipofiz cü­celiğine, bu hormonun fazlalığı ise uzun kemikle­rin gereğinden fazla uzaması sonucu aşırı büyü­meye (deviiğe) sebep olur. Yetişkin kemikler, epifiz kıkırdağı yokluğu nedeni ile artan somato- medinler ile uyarıldıklarında uzunluklarını arttı ra­mazlar, ancak periyostsal büyüme ile enleri artar. Yetişkinlerde, büyüme hormonu artışı, kemiklerin genellikle uzun olanların çok kalın olduğu akro- megali hastalığına sebep olur.

Cinsiyet hormonları, gerek erkek (androjen- ler) gerekse dişi (östrojenler), kemikleri karmaşık olarak etkilerler ve genel olarak kemik yapımını uyarıcıdırlar. Kemikleşme merkezlerinin ortaya çıkması ve gelişme zamanlarını etkilerler ve epi- fizlerin kapanmalarını hızlandırırlar.

Cinsiyet hormonları üreten tümörlerin sebep olduğu erken cinsel olgunlukta, epifiz kıkırdağı­nın yerini süratli olarak kemik alacağından vücut büyümesi gecikir. Cinsiyet bezlerinin anormal gelişimlerinin sebep olduğu hormon bozuklukla­rında, epifiz kıkırdağı daha uzun bir süre işlevsel kalarak, uzun boyluluğa sebep olur. Kretinizim de olduğu gibi, çocuklardaki tiroit hormonu bo­zuklukları, cücelikle ilişkilidir. Bulunan yeni ka­nıtlar, ergin sıçanlarda merkezi sinir sisteminin, yeniden kemik modellemesinde kemik yapımının düzenlenmesine katıldığını göstermektedir. Bu düzenleyici işleyiş, yağ dokusu tarafından üreti­len leptin hormonuna gereksim duyar ve belki de bu şekilde, anormal şişman insanların daha yük­sek kalsiyum derişimi içeren kemiklerindeki kitle artışı açıklanabilir.

Kemik Tümörleri

Kemik tümörleri ender olmalarına karşın (tüm kanser ölümlerinin %0.5’i), kemik hücreleri nor­mal kontrolün dışına çıkıp çoğalarak iyi huylu (ör­neğin osteoblastoma, osteoklastoma) veya kötü huylu tümörlere (örneğin osteosarkoma) sebep olabilir. Osteosarkomalar pleomorfik (Yu­nanca pleion, daha çok, + morphe, şekil) (çeşitli şekillerde) ve aktif hücre bölünmesi gösteren os- teoblastları osteoid içinde gösterirler. Bu saldır­gan kanser vakalarının çoğu, henüz erginliğe gir-

me çağında olanlarda ve yetişkinlerde görülür. Femurun alt ucu, tibianın üst kısmı ve humeru- sun üstü en sık rastlanan bölgelerdir. Kemik hüc­relerinden kaynaklanan tümörlerin yanı sıra, is­kelet diğer organlardan kaynaklanan kanserlerin de metastaz yaptığı yerdir. En sık görülen kemik metastazları, meme, akciğer, prostat, böbrek ve tiroit tümörleridir.

EKLEMLER

Eklemler, kemiklerin bağ dokusu taralından örtü- liip, sarılarak, kemiklerin bir arada tutulduğu ve aralarındaki hareket türü ve derecesinin tayin edil­diği bölgelerdir. Eklemler, serbest kemik hareket­lerine izin veren diartroz ve çok sınırlı veya hiç hareketin olmadığı sinartrozlar (Yunanca, .s;)’//, birlikle, + cırthrosis, eklem), olarak sınıflandırılabilirler. Kemik yüzeylerini birbi­rine bağlayan doku türüne göre, 3 tür sinartroz vardır: si- nostoz, sinkondroz ve sindezmoz.

Sinostozlarda (syn + osteuıı + Yunanca, osis, durum), ke­mikler kemik dokusu ile birbirlerine bağlıdırlar ve hiç hare­ket olmaz. Yaşlı yetişkinlerde, bu tür sinartrozlar kafatası ke­miklerini birbirlerine bağlar, çocuklar ve genç erginlerde ise bu bağlantı yoğun bağ dokusu ile olur.

Sinkondrozlar (syrı + cbondros), hiyalin kıkırdak ile bir­birlerine bağlanmış eklemlerdir. Büyüyen kemiklerdeki epi- fiz plakalar buna bir örnektir ve yetişkin insanda, sinkond­roz, birinci kaburgayı sternuma bağlar.

Sinkondrozda olduğu gibi, sindezmoz da belirli ölçüde harekete izin verir. Kemikler birbirlerine tıkız bağ dokusun­dan yapılı, kemikler arası bağlar ile bağlanmıştır (örneğin, pubis sinfizi).

Diartrozhır (Şekil 8-22 ve 8-23) genellikle uzun kemik­leri birbirlerine bağlayan ve dirsek, diz gibi büyük hareket açıklığına sahip eklemlerdir. Diartrozlarda, ligamanlar ve bağ dokusu kapsülü kemik uçlarındaki teması sağlarlar. Kapsül renksiz, saydam, yapışkan bir sıvı olan sinoviyal sı­vıyı içeren eklem boşluğunu çepeçevre sarar. Sinoviya sıvısı sinoviyal tabakanın hücreleri tarafından üretilen, yoğun hi- yaluronik asit içeren bir kan diyaliz sıvısıdır. Hiyalin kıkırdak ile örtülü yüzeylerin birbirleri üzerinde kayabilmesi (Şekil 8-22), perikondriyumun olmaması ve yağlayıcı sinoviyal sı­vı ile kolaylaştırılmıştır.

Eklem yüzeyi kıkırdağının kokıjen lifleri, gotik kemer ya­pıları gibi, bu dokuda meydana gelen kuvvetleri dağıtabil­mek için uygun düzenlemeyle yerleşmişlerdir 

Dirençli eklem kıkırdağı da verimli olarak pek çok ekle­min uğradığı orta derecedeki mekanik baskıları emer. Ben­zer bir işleyiş tarzı omurilik kemikleri arasındaki disklerde de görülür (Şekil 8-25). Protoglikan molekülleri, tek başları­na kalmış olarak veya bir şebeke içinde toplanarak, çok mik­tarda su içerir. Oldukça fazla dallanmış suya haris glikozami- nogılikanlardan zengin bu matriks elemanları, biyomekanik yay gibi görev yaparlar. Basınç uygulandığında, kıkırdaktaki su sinoviya sıvısı içine itilir. Su atıldığında, kıkırdak direnci için bir başka işleyişin katkısı olur. Bu glikozaminoglikan moleküllerinin iki taraflı elektrostatik negatif yüklü kaıboksil ve sülfat gruplarının geri tepkisidir. Bu şarjlar ayrıca glikosa- minogılikan dallarını ayırmaktan sorumludur ve böylece su­yun oturması gereken boşluklar meydana getirilmiş olur. Ba­sınç serbest bırakıldığında, su glikosaminogılikan dalları ar­şına geri çekilir. Bu su hareketleri eklemin kullanılışı ile mey­dana gelir. Bunlar kıkırdağın beslenmesi ve 0₂, CO_, ve di­ğer moleküllerin sinoviyal sıvı ve eklem kıkırdağı arasındaki değişimlerini kolaylaştırmak için gereklidir.

Diaıtroz kapsülünün yapısı 

Makrofaja benzeyen hücre

Ara madde

Fibroblasta benzeyen hücre

Pencereli kılcal kan damarı

Kolajen lifçikleri

Fibroblast

KAYNAKLAR

Demers C, Handy RC: Bune morphogenetic proteins. Sci & Med 1999;6(6):8.

Ducy P et al: The osteoblast: a sophisticated fibroblast under central surveil­lance. Science 2000:289:1421.

Ducy P et al: Lcptin inhibits bone formation through a hypothalamic relay: a central control of bone mass. Cel! 2000:100:197.

Ghadially FN: Fine Structure of Synovial Joints. Butterworth, 1983.

Gunness M, Hock JM: Anabolic effect of parathyroid hormone on cancellous and cortical bone histology. Bone 1993; 14:277.

LevickJR: Synovial fluid hydraulics. Sci & Med 1996;3(5):52.

Mundy GR et al: The effects of cytokines and growth factors on osteoblastic cells. Bone !995;17:71S,

Roach HI, Clark NM: Physiological cell death of chondrocytes in vivo is not confined to apoptosis. New observations on the mammalian growth plate. J Bone Joint Surg Br 2000:82:601.

Ross PD et al: Bone mass and beyond: risk factors for fracturcs. Calcified Tis­sue International 1993:53:S134.

Teltelbaum SL: Bone resorption by osteoclasts. Science 2000:289:1504.

Urist MR: Fundamental and Clinical Bone Physiology. Lippincott, 1980.

Sinir Dokusu ve Sinir Sistemi