רקמת עצם: מאפיינים, מבנה, היווצרות וגדילה - ביולוגיה - 2025

רקמת העצם היא אחת שמורכבת עצמות. עצם, יחד עם אמייל ודנטין, הם החומרים הקשים ביותר בגוף של בעלי חיים. עצמות מהוות את המבנים המגנים על איברים חיוניים: המוח מוגן על ידי הגולגולת, חוט השדרה על ידי עמוד השדרה, והלב והריאות מוגנים על ידי כלוב הצלעות.

העצמות משמשות גם כ"מנופים "לשרירים המוחדרים בהן, ומכפילות את הכוח אותם מייצרים השרירים במהלך ביצוע התנועות. הקשיחות שמספקת העצם מאפשרת תנועה ותמיכה בעומסים כנגד כוח המשיכה.

תאי רקמות עצם (מקור: מכללת OpenStax דרך ויקימדיה Commons)

עצם היא רקמה חיה דינמית המשתנה ללא הרף ושינויים אלה מעוררים על ידי הלחץ והלחצים אליהם נתונה רקמה זו. לדוגמה, לחץ מגרה ספיגה (הרס) ולחץ יכול לעורר היווצרות עצמות חדשה.

עצמות הן המפקד העיקרי של סידן וזרחן בגוף: כמעט 99% מכלל הסידן בגוף האדם מאוחסן ברקמת העצם. מסת העצם הכוללת משתנה לאורך חיי בעל החיים. בשלב הצמיחה, היווצרות העצם מתגברת על הספיגה (הרס) והשלד גדל ומתפתח.

בתחילה הוא מגדיל את אורכו ואז את עוביו, ומגיע למקסימום בין 20-30 שנה בבני אדם. אצל מבוגרים (עד כחמישים שנה) קיים איזון בין היווצרות עצם לספיגת resorption.

איזון זה ניתן על ידי תהליך החלפה המכונה "שיפוץ עצם" וזה משפיע על 10% עד 12% מכלל מסת העצם בשנה. בהמשך, מתחיל תהליך ניוון בו הספיגה עולה על היווצרות ומסת העצם יורדת לאט.

מאפיינים ומבנה

לעצם יש חלל מרכזי הנקרא חלל מדולרי, ובו מוח העצם, רקמה המטופואית, כלומר רקמה שיוצרת תאי דם. מבנים אלה מכוסים על ידי periosteum, למעט האזורים התואמים את המפרקים הסינוביאליים.

לפרוסטוסטיאום שכבה חיצונית של רקמת חיבור סיבית צפופה ושכבה פנימית עם תאים אוסטאוגניים, שהם תאים היוצרים עצם או תאי אוסטאופרוגניטור.

החלק המרכזי של העצם מרופד על ידי חד-שכבתי של תאי רקמות חיבור דקיקות הנקראות האנדוסטאום. באנדוסטאום תאי אוסטאופרוגניטור ואוסטיאובלסטים. העצם המרופדת ובכך משולבת תאיה במטריצה ​​החוץ תאית שהועתקה.

תאי אוסטאופרוגניטור מתבדלים לאוסטיאובלסטים ואחראים על הפרשת מטריצת העצם. כאשר מוקפים במטריקס, תאים אלה מופעלים ומכונים אוסטאוציטים.

החללים שתפוסים אוסטיאוציטים במטריקס נקראים פערים.

90% מהמטריצה ​​האורגנית מורכבת מסיבי קולגן מסוג I, חלבון מבני שנמצא גם בגידים ובעור, והשאר חומר ג'לטיני הומוגני הנקרא החומר הבסיסי.

עצם קומפקטית ועצם ביטול

סיבי הקולגן של המטריצה ​​מסודרים בצרורות גדולות ובעצם קומפקטית, סיבים אלה יוצרים שכבות קונצנטריות סביב התעלות שדרכן עוברים כלי הדם וסיבי העצב (תעלות הייברסיות). שכבות אלה יוצרים צילינדרים המכונים "אוסטאונים".

כל אוסטיאון מופרד על ידי קו צמנט שנוצר על ידי חומר בסיסי מושרש עם מעט סיבי קולגן ומוזן על ידי הכלים בתעלות ההברסיות.

צלחות או שדים גדולים בשטח גדולים נוצרים בעצם תאים ותאים מוזנים על ידי דיפוזיה של נוזלים חוץ תאיים מהעצם אל תוך הטראבולה.

המרכיבים האורגניים של המטריצה ​​מהווים כ 65% ממשקל העצם היבש והם מורכבים בעיקר מסידן וזרחן, בנוסף לכמה יסודות כמו נתרן, אשלגן, מגנזיום, ציטראט וביקרבונט, בין היתר.

נמצא כי סידן וזרחן יוצרים גבישים הידרוקסיאפטיטים. סידן פוספט נמצא גם בצורה אמורפית.

גבישי ההידרוקסיאפטיט מסודרים בצורה מסודרת לאורך סיבי הקולגן מסוג I, החופפים בצורה ריכוזית, מה שגורם לכך שהגבישים חופפים כמו לבני קיר.

היווצרות עצם וצמיחה

עצמות הגולגולת נוצרות על ידי תהליך המכונה "אוסביזציה תוך רחמית." במקום זאת, עצמות ארוכות מעוצבות תחילה לסחוס ואז הופכות לעצמות על ידי אוסיפיקציה, שמתחילה בציר העצם ומכונה "אוסיפיקציה אנדוכונדלית".

רוב העצמות השטוחות מתפתחות וצומחות על ידי היווצרות עצמות תוך שרירית. תהליך זה מתרחש ברקמות מזנכימליות בכלי הדם, בהן התאים המזנכימלים מתבדלים לאוסטיאובלסטים המתחילים לייצר מטריצת עצם.

כך נוצרת רשת של שדונים וטרבקולות, אשר משטחיםיה מאוכלסים על ידי אוסטאובלסטים. אזורים אלה של אוסטאוגנזה ראשונית נקראים מרכז האוסיפיקציה העיקרי. כך נוצרת העצם הראשונית עם סיבי קולגן המכוונים באופן אקראי.

לאחר מכן מתרחשת הסתיידות והאוסטאובלסטים שנלכדים במטריקס הופכים לאוסטוציטים אשר התהליכים בהם מולידים תעלות. כאשר הרשתות הטראבקולריות נוצרות כמו ספוג, רקמת החיבור הווסקולרית מולידה את מח העצם.

תוספת של טרבקולות היקפיות מגדילה את גודל העצם. בעצם האבספיטלית (עצם גולגולתית באזור האחורי) ישנם מספר מרכזי אוסיפיקציה המתמזגים יחד ליצירת עצם יחידה.

אצל יילודים, הפונטנלים בין העצמות הקדמיות והפריאליות הם אזורי אוסיפיקציה שטרם התמזגו.

היווצרות עצם קומפקטית

האזורים של הרקמה המזנשימלית שנותרו ללא סיכול בחלקים הפנימיים והחיצוניים יווצרו את הפרוסטוסטום והאנדוסטאום. אזורי העצם המפרכת בסמוך לפרוסטוסטיאום והדורה יהפכו לעצמות קומפקטיות ויווצרו את השולחן הפנימי והחיצוני של עצם שטוחה.

במהלך צמיחה, בעצמות ארוכות, מופרדים אזורים מתמחים באפיפיזה מהדיאפיזה על ידי צלחת סחוס פעילה ביותר הנקראת צלחת האפיפוסיס.

אורך העצם גדל כאשר צלחת זו מפקדת עצם חדשה בכל קצה המוט. גודל הפלטה האפיזיסית פרופורציונלית לקצב הגידול ומושפע מהורמונים שונים.

תַקָנָה

בין ההורמונים שמאפלים רובד זה הוא הורמון גדילה (GH) שמשתחרר על ידי יותרת המוח הקדמית ומווסת על ידי הורמון משחרר הורמון גדילה (GRH), המיוצר על ידי ההיפותלמוס, ועל ידי סומטומטין, שהוא גורם של גידול דמוי אינסולין מסוג I (IGF-I) המיוצר על ידי הכבד.

כל עוד קצב הפעילות המיטוטית באזור ההתרבות דומה לקצב ספיחת העצם באזור, גודל הלוח האפיפיזי נשאר קבוע והעצם ממשיכה לצמוח.

לאחר גיל 20, הפעילות המיטוטית פוחתת ואזור הכריתה מגיע לאזור הסחוס, ומצטרף לחללים המדולריים של הדיאפיזה והאפיפיזה.

צמיחת עצם אורכית מסתיימת כאשר מתרחשת סגירה אפיפיסאלית, כלומר כאשר הדיאפיזה מצטרפת לאפיפיזה. סגירת אפיפיזה באה אחר רצף זמן מסודר המסתיים בסגירה האחרונה לאחר גיל ההתבגרות.

הצמיחה ברוחב העצם הארוכה מופקת על ידי צמיחה ממושכת, שהיא תוצר ההתמיינות של תאי האוסטאופרוגניטור של השכבה הפנימית של הפריאוסטיאום לאוסטיאובלסטים המפרישים מטריצת עצם לכיוון אזורי תת-הפרוגסטה של ​​הדיאפסיות.

שיפוץ עצם

לאורך חייו של בן אנוש, העצם נמצאת בשינוי מתמיד בתהליכי היווצרות וספיחה, כלומר הרס עצם ישנה והיווצרות עצם חדשה.

אצל תינוקות סידן עובר מחזור שנתי של 100%, ואילו אצל מבוגרים הוא 18% בלבד בשנה. תהליכים אלו של ספיגה והיווצרות או החלפה נקראים שיפוץ עצם.

השיפוץ מחדש מתחיל בפעולה של האוסטאוקלאסטים ההורסים את העצם ומשאירים סדקים שאותם פלשו לאוסטיאובלסטים. אוסטאובלסטים אלו מפרישים את המטריצה ​​שתאוחר יותר תבריש ותוליד עצם חדשה. מחזור זה דורש בממוצע יותר ממאה יום.

בכל זמן נתון, כ -5% מכל מסת עצם השלד נמצאת בתהליך שיפוץ. זה מרמז על השתתפותם של כשני מיליון יחידות שיפוץ.

הבדלים בשיפוץ העצם הקומפקטית והביטול

שיעור השיפוצים השנתי של העצם הקומפקטית הוא 4% ושיעור העצם המפרכת הוא 20%.

ההבדל בין שיעורי העיצוב מחדש של שני סוגי העצמות נובע ככל הנראה מהעובדה שהעצם התריסית נמצאת במגע עם מח העצם ומושפעת ישירות מהתאים עם פעילות הפרצרין במח העצם.

תאי האוסטאופרוגניטור של עצמות קומפקטיות, לעומת זאת, נמצאים בתעלות ההברסיות ובשכבות הפנימיות של הפריאסטאום, הרחק מתאי מח העצם ותלויים, לצורך התחלת השיפוץ, בהורמונים המגיעים בדם.

רבים הם הגורמים ההורמונליים והחלבונים המעורבים בפעילותם של אוסטאובלסטים ואוסטאוקלסטים בשיפוץ העצמות, אולם תפקידם של כל אחד מהם לא הובהר בבירור.

תאי עצם

סוגים של תאי עצם ומאפייניהם

תאי עצם הם תאי osteoprogenitor, osteoblasts, osteocytes ו- osteoclasts. לכל אחד מהתאים הללו יש תפקידים מסוימים בפיזיולוגיה של העצם ויש לו מאפיינים היסטולוגיים מובחנים היטב.

אוסטאובלסטים, אוסטאוציטים ואוסטיאוקלאסטים, יחד, מהווים את היחידה לעיצוב העצמות.

תאים אוסטאופרוגניטור או אוסטאוגניים

תאים אלה נמצאים בשכבה הפנימית של הפריאסטאום ובאנדוסטאום. הם נובעים מהמזנצימה העוברית ויכולים להוליד, על ידי בידול, אוסטאובלסטים. בתנאי לחץ מסוימים הם יכולים גם להתמיין לתאים chondrogenic.

מדובר בתאים בצורת ציר עם גרעין סגלגל, ציטופלזמה דלילה, רטריקול אנדופלמזי מחוספס (RER) ומנגנון גולגי מפותח בצורה לא טובה. יש להם ריבוזומים בשפע והם פעילים מאוד בתקופת צמיחת העצם.

אוסטאובלסטים

אוסטאוקלסטים הם תאים שמקורם בתאים אוסטאוגניים. הם אחראים על סינתזת המטריצה ​​האורגנית של העצם, כלומר קולגן, פרוטאוגלקנים וגליקופרוטאינים. הם מסודרים בשכבות חופפות על פני העצם.

הגרעין שלו נמצא בצד ההפוך לחלק ההפרשה העשיר בשלפוחיות. יש להם RER בשפע ומנגנון גולגי מפותח. יש להם תחזיות או סיומות קצרות שיוצרים קשר עם אוסטאובלסטים שכנים אחרים. תהליכים ארוכים אחרים מחברים אותם עם האוסטוציטים.

ככל שהאוסטאובלסטים מפרישים מטריצה, הוא מקיף אותם, וכשהאוסטאובלסטים כלולים לחלוטין במטריקס, כלומר מוקפים אותה, הם הופכים ללא פעולות והופכים לאוסטוציטים.

למרות העובדה שמרבית מטריצת העצם מסתיידת, סביב כל אוסטאובלסט ואפילו כל אוסטאוציט, נותרת שכבה דקה של מטריצת עצם לא מסולקת, המכונה האוסטאואיד, המפרידה בין תאים אלה למטריצה ​​המסולקת.

ישנם סוגים שונים של קולטנים בקרום התא של אוסטאובלסטים. מבין הקולטנים הללו, החשוב ביותר הוא הקולטן להורמון פרתירואידי (PTH), המעורר הפרשת גורם מעורר אוסטאוקלסט המקדם ספיגת עצם.

אוסטאובלסטים יכולים גם להפריש אנזימים המסוגלים להסיר אוסטאואיד ובכך להביא לאוסטאוקלסטים במגע עם משטח העצם הנגוע כדי להתחיל ספיגה.

אוסטאוציטים

אלה תאים שמקורם באוסטיאובלסטים לא פעילים ונקראים תאי עצם בוגרים. הם שוכנים בלגונות הנזכרות של מטריצת העצם המצולמת. ישנם בין 20,000 ל 30,000 אוסטאוציטים לכל מילימטר מעוקב של העצם.

מהלגונות, האוסטיאוציטים מקרינים תהליכים ציטופלסמיים המחברים ביניהם, ויוצרים צמתים ביניים דרכם ניתן להחליף יונים ומולקולות קטנות בין התאים.

אוסטאוציטים הם תאים שטוחים, עם גרעינים שטוחים ומעטים אברונים ציטופלסמיים. הם מסוגלים להפריש חומרים תחת גירויים מכניים הגורמים למתח בעצם (הולכת מכאנו).

המרחב המקיף את האוסטיאוציטים בלקוניות נקרא המרחב הפריאוסטוציטי ומתמלא בנוזל החוץ תאי במטריקס הלא מסולק. שטח הפנים של קירות periosteal מוערך בכ- 5000m2 וכי הוא מכיל נפח של כ 1.3- ליטר נוזלים חוץ תאיים.

נוזל זה נחשף לכ- 20 גר 'סידן הניתן להחלפה הניתן לספיגה חוזרת בזרם הדם מדפנות חללים אלה, התורם לשמירה על רמות הסידן בדם.

אוסטאוקלסטים

תאים אלה נגזרים מאותם תאי אבות כמו מקרופאגים של רקמות ומונוציטים המסתובבים; אלה נמצאים במח העצם והם תאי אבות של גרנולוציטים ומקרופאגים (GM-CFU).

מיטוזיס של תאי אבות אלה מגורה על ידי גורמים המעוררים מושבה מקרופאג ובנוכחות עצם, אבות אבות אלו מתמזגים ליצירת תאים רב-סוודרים.

אוסטאוקלסט הוא תא נייד גדול, רב-סופי, ונייד. קוטרו הוא כ- 150 מיקרומטר ויכולים להכיל עד 50 ליבות. יש לו איזור בסיסי בו נמצאים הגרעינים והאברונים, גבול מברשת במגע עם העצם המסולקת, אזורים ברורים היקפיים לגבול המברשת ואזור שלפוחית.

התפקיד העיקרי של תאים אלה הוא זה של ספיגת עצם. ברגע שהם עובדים הם עוברים אפופטוזיס (מוות תאים מתוכנת) ומתים. כדי להתחיל בתהליך ספיחת העצם, האוסטאוקלסט מתחבר לעצם דרך חלבונים הנקראים אינטגרינים.

בשלב הבא משאבות פרוטון שהן ATPases תלויים ב- H עוברות מהאנדוזומים אל קרום גבול המברשת ומחמצות את המדיום עד שה- pH יורד לכ -4.

ההידרוקסיאפיטיט מתמוסס ב pH כזה וסיבי הקולגן מופרדים על ידי פרוטאזות חומצה המופרשות גם על ידי תאים אלה. תוצרי הקצה של עיכול ההידרוקסיאפיטיט והקולגן מועברים בניתוח באוסטאוקלסט ומשוחררים לאחר מכן לנוזל הבין-אמצעי, המיועד לאחר מכן להיפטר בשתן.

סוגי רקמות העצם (סוגי עצמות)

כפי שצוין בטקסט, ישנם שני סוגים של רקמת עצם, כלומר: עצם קומפקטית או קליפת המוח ועצם טרבקולרית או מבטלת.

הראשונה מהווה 80% מכלל מסת העצם ונמצאת בסרעפים של עצמות ארוכות, שהם החלקים הצינוריים המסודרים בין שני הקצוות (אפיפיזות) של עצמות אלה.

הסוג השני של העצם אופייני לעצמות השלד הצירי, כמו החוליות, עצמות הגולגולת והאגן והצלעות. הוא נמצא גם במרכז העצמות הארוכות. הוא מהווה 20% מכלל מסת העצם והוא בעל חשיבות חיונית לוויסות מטבוליזם הסידן.

הפניות

1. Berne, R., & Levy, M. (1990). פִיסִיוֹלוֹגִיָה. מוסבי; מהדורת אד בינלאומית.
2. די פיורה, מ '(1976). אטלס ההיסטולוגיה הרגילה (מהדורה שנייה). בואנוס איירס, ארגנטינה: עורכי הדין El Ateneo.
3. דודק, RW (1950). היסטולוגיה בתפוקה גבוהה (מהדורה שנייה). פילדלפיה, פנסילבניה: ליפינקוט וויליאמס ווילקינס.
4. פוקס, SI (2006). פיזיולוגיה אנושית (מהדורה 9). ניו יורק, ארה"ב: McGraw-Hill Press.
5. גרטנר, ל., והייט, ג'. (2002). טקסט אטלס של היסטולוגיה (מהדורה שנייה). מקסיקו DF: מקגרו-היל אינטרמריקנה עורך.
6. גייטון, א., והול, ג'יי (2006). ספר לימוד לפיזיולוגיה רפואית (מהדורה 11). Elsevier Inc.
7. Johnson, K. (1991). היסטולוגיה וביולוגיה של התא (מהדורה שנייה). בולטימור, מרילנד: הסדרה הרפואית הלאומית למחקר עצמאי.
8. רוס, מ 'ופאולינה, וו. (2006). היסטולוגיה. טקסט אטלס עם ביולוגיה מולקולרית של תא ותאים (מהדורה חמישית). ליפינקוט וויליאמס ווילקינס.