Knogle - Bone

Knogle
En knogle, der stammer fra istiden i Pleistocene, af en uddød elefantart
En elektronisk scanning af knogler ved 10.000 × forstørrelse
Identifikatorer
MeSH	D001842
TA98	A02.0.00.000
TA2	366 , 377
TH	H3.01.00.0.00001
FMA	5018
Anatomisk terminologi [ rediger på Wikidata ]

En knogle er et stift væv, der udgør en del af skelettet hos de fleste hvirveldyr . Knogler beskytter kroppens forskellige organer, producerer røde og hvide blodlegemer , opbevarer mineraler , giver struktur og støtte til kroppen og muliggør mobilitet . Knogler findes i forskellige former og størrelser og har en kompleks intern og ekstern struktur. De er lette, men stærke og hårde, og har flere funktioner .

Knoglevæv (osseous tissue) er et hårdt væv , en type specialiseret bindevæv . Det har en honningkage -lignende matrix internt, hvilket hjælper med at give knoglen stivhed. Knoglevæv består af forskellige typer knogleceller . Osteoblaster og osteocytter er involveret i dannelsen og mineraliseringen af knogler; osteoklaster er involveret i resorptionen af knoglevæv. Modificerede (udfladede) osteoblaster bliver foringscellerne, der danner et beskyttende lag på knogleoverfladen. Den mineraliserede matrix af knoglevæv har en organisk komponent af hovedsageligt kollagen kaldet ossein og en uorganisk komponent af knoglemineral, der består af forskellige salte. Knoglevæv er et mineraliseret væv af to typer, kortikal knogle og kræftben . Andre typer væv, der findes i knogler, omfatter knoglemarv , endosteum , periosteum , nerver , blodkar og brusk .

I menneskekroppen ved fødslen er der cirka 300 knogler til stede; mange af disse smelter sammen under udviklingen og efterlader i alt 206 separate knogler hos den voksne, uden at tælle mange små sesamoidben . Den største knogle i kroppen er lårbenet eller lårbenet, og den mindste er stifterne i mellemøret .

Det græske ord for knogle er ὀστέον ("osteon"), derfor de mange udtryk, der bruger det som et præfiks - såsom osteopati .

Struktur

Knogle er ikke ensartet fast, men består af en fleksibel matrix (ca. 30%) og bundne mineraler (ca. 70%), som er indviklet vævet og endeløst ombygget af en gruppe specialiserede knogleceller. Deres unikke sammensætning og design gør det muligt for knogler at være relativt hårde og stærke, mens de forbliver lette.

Knoglematrix er 90 til 95% sammensat af elastiske kollagenfibre , også kendt som ossein, og resten er formalet stof . Kollagens elasticitet forbedrer brudresistens. Matrixen hærdes ved binding af uorganisk mineralsk salt, calciumphosphat , i en kemisk arrangement kaldet calcium hydroxylapatit . Det er knoglemineraliseringen, der giver knoglerne stivhed.

Knogle er aktivt konstrueret og ombygget gennem hele livet af særlige knogleceller kendt som osteoblaster og osteoklaster. Inden for en enkelt knogle er vævet vævet i to hovedmønstre, kendt som kortikal og cancelløs knogle, og hver med forskelligt udseende og egenskaber.

Cortex

Det hårde ydre lag af knogler består af kortikal knogle, som også kaldes kompakt knogle, da det er meget tættere end kræftformet knogle. Det danner knoglernes hårde ydre (cortex). Den kortikale knogle giver knoglen dens glatte, hvide og solide udseende og tegner sig for 80% af den samlede knoglemasse af et voksent menneskeligt skelet . Det letter knoglens hovedfunktioner - at støtte hele kroppen, beskytte organer, give håndtag til bevægelse og gemme og frigive kemiske elementer, hovedsageligt calcium. Det består af flere mikroskopiske kolonner, der hver kaldes et osteon- eller haversiansk system. Hver kolonne er flere lag af osteoblaster og osteocytter omkring en central kanal kaldet haversian kanalen . Volkmanns kanaler i rette vinkler forbinder osteonerne med hinanden. Kolonnerne er metabolisk aktive, og efterhånden som knoglen reabsorberes og skabes, ændres cellernes natur og placering i osteonen. Kortikal knogle er dækket af et periosteum på dens ydre overflade og et endosteum på dens indre overflade. Endosteum er grænsen mellem den kortikale knogle og den kræftformede knogle. Den primære anatomiske og funktionelle enhed af kortikale knogler er osteonen .

Trabekler

Cancelløs knogle, også kaldet trabekulær eller svampet knogle, er skeletvævets indre væv og er et porøst netværk med åbne celler . Cancelløs knogle har et højere forhold mellem overfladeareal og volumen end kortikalben, og det er mindre tæt . Dette gør den svagere og mere fleksibel. Det større overfladeareal gør det også velegnet til metaboliske aktiviteter såsom udveksling af calciumioner. Krebsben findes typisk i enderne af lange knogler, nær led og i det indre af hvirvler. Cancelløs knogle er meget vaskulær og indeholder ofte rødt knoglemarv, hvor hæmatopoiesis , produktionen af ​​blodlegemer, forekommer. Den primære anatomiske og funktionelle enhed af kræftben er trabekulaen . Trabeculae er rettet mod den mekaniske belastningsfordeling, som en knogle oplever inden for lange knogler, såsom lårbenet . For så vidt angår korte knogler angår, har trabekulær tilpasningen blevet undersøgt i den vertebrale stilken . Tynde formationer af osteoblaster dækket af endosteum skaber et uregelmæssigt netværk af rum, kendt som trabeculae. Inden for disse rum er knoglemarv og hæmatopoietiske stamceller, der giver anledning til blodplader , røde blodlegemer og hvide blodlegemer . Trabekulær marv består af et netværk af stang- og pladelignende elementer, der gør det samlede organ lettere og giver plads til blodkar og marv. Trabekulær knogle tegner sig for de resterende 20% af den samlede knoglemasse, men har næsten ti gange overfladearealet af kompakt knogle.

Ordene cancellous og trabekulære refererer til de bittesmå gitterformede enheder (trabeculae), der danner vævet. Det blev først illustreret præcist i graveringer af Crisóstomo Martinez .

Marv

Knoglemarv , også kendt som myeloidvæv i rødt knoglemarv, findes i næsten enhver knogle, der rummer kræftvæv . Hos nyfødte fyldes alle sådanne knogler udelukkende med rød marv eller hæmatopoietisk marv, men efterhånden som barnet ældes, falder den hæmatopoietiske fraktion i mængde, og den fedt/ gule fraktion kaldet marvfedtvæv (MAT) stiger i mængde. Hos voksne findes rød marv mest i lårbenets knoglemarv, ribbenene, hvirvlerne og bækkenbenene .

Celler

Knogle er et metabolisk aktivt væv sammensat af flere celletyper. Disse celler inkluderer osteoblaster , som er involveret i dannelsen og mineraliseringen af knoglevæv, osteocytter og osteoklaster , som er involveret i genabsorption af knoglevæv. Osteoblaster og osteocytter stammer fra osteoprogenitorceller , men osteoklaster er afledt af de samme celler, der differentieres til dannelse af makrofager og monocytter . Inden i knoglemarven er der også hæmatopoietiske stamceller . Disse celler giver anledning til andre celler, herunder hvide blodlegemer , røde blodlegemer og blodplader .

Osteoblast

Osteoblaster er mononukleat knogledannende celler. De er placeret på overfladen af ​​osteonsømme og gør en proteinblanding kendt som osteoid , som mineraliserer til at blive knogle. Den osteoide søm er en smal region af nyligt dannet organisk matrix, endnu ikke mineraliseret, placeret på overfladen af ​​en knogle. Osteoid består primært af type I kollagen . Osteoblaster producerer også hormoner , såsom prostaglandiner , til at virke på selve knoglen. Osteoblasten skaber og reparerer ny knogle ved faktisk at bygge omkring sig selv. For det første lægger osteoblasten kollagenfibre op. Disse kollagenfibre bruges som en ramme for osteoblasternes arbejde. Osteoblasten aflejrer derefter calciumphosphat, der hærdes af hydroxid- og bikarbonationer . Den helt nye knogle, der er skabt af osteoblasten, kaldes osteoid . Når osteoblasten er færdig med at arbejde, er den faktisk fanget inde i knoglen, når den hærder. Når osteoblasten bliver fanget, bliver den kendt som en osteocyt. Andre osteoblaster forbliver på toppen af ​​den nye knogle og bruges til at beskytte den underliggende knogle, disse bliver kendt som foringsceller.

Osteocyt

Osteocytter er celler af mesenkymal oprindelse og stammer fra osteoblaster, der er vandret ind i og blevet fanget og omgivet af knoglematrix, som de selv producerede. De rum, osteocytternes cellelegeme indtager i den mineraliserede kollagentype I -matrix, er kendt som lacunae , mens osteocytcelleprocesserne indtager kanaler kaldet canaliculi. De mange processer af osteocytter når ud til at møde osteoblaster, osteoklaster, knogleforingsceller og andre osteocytter sandsynligvis med henblik på kommunikation. Osteocytter forbliver i kontakt med andre osteocytter i knoglen gennem gap -junctions - koblede celleprocesser, der passerer gennem de kanaliske kanaler.

Osteoklast

Osteoklaster er meget store multinucleate celler, der er ansvarlige for nedbrydning af knogler ved knogleresorptionsprocessen . Ny knogle dannes derefter af osteoblasterne. Bone konstant ombygget ved resorption af osteoklaster og skabt af osteoblaster. Osteoklaster er store celler med flere kerner placeret på knogleoverflader i det, der kaldes Howship's lacunae (eller resorptionsgrave ). Disse lakuner er resultatet af omgivende knoglevæv, der er blevet reabsorberet. Fordi osteoklasterne er afledt fra en monocyt stamcelle afstamning, er de udstyret med fagocytiske -lignende mekanismer svarende til cirkulerende makrofager . Osteoklaster modnes og/eller migrerer til diskrete knogleoverflader. Ved ankomsten udskilles aktive enzymer, såsom tartratresistent syrephosphatase , mod mineralsubstratet. Den reabsorption af knogle ved osteoklaster spiller også en rolle i calcium homeostase .

Sammensætning

Knogler består af levende celler (osteoblaster og osteocytter) indlejret i en mineraliseret organisk matrix. Den primære uorganiske komponent i menneskelig knogle er hydroxyapatit , det dominerende knoglemineral , der har den nominelle sammensætning af Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ . De organiske komponenter i denne matrix består hovedsageligt af type I -kollagen - "organisk", der henviser til materialer, der er produceret som et resultat af menneskekroppen - og uorganiske komponenter, der sammen med den dominerende hydroxyapatitfase omfatter andre forbindelser af calcium og phosphat, herunder salte. Ca. 30% af den acellulære komponent i knogle består af organisk stof, mens omtrent 70% i masse tilskrives den uorganiske fase. De kollagen fibre giver knogle dets trækstyrke , og indflettet krystaller af hydroxyapatit giver knogle dens trykstyrke . Disse effekter er synergistiske . Matrixens nøjagtige sammensætning kan ændres over tid på grund af ernæring og biomineralisering , hvor forholdet mellem calcium og fosfat varierer mellem 1,3 og 2,0 (pr. Vægt), og spormineraler som magnesium , natrium , kalium og carbonat er også fundet.

Type I-kollagen udgør 90–95% af den organiske matrix, hvor resten af ​​matrixen er en homogen væske kaldet formalet stof, der består af proteoglycaner såsom hyaluronsyre og chondroitinsulfat samt ikke-kollagene proteiner såsom osteocalcin , osteopontin eller knogle sialoprotein . Kollagen består af tråde af gentagende enheder, som giver knoglens trækstyrke og er arrangeret på en overlappende måde, der forhindrer forskydningsspænding. Jordstoffets funktion er ikke fuldt ud kendt. To typer knogler kan identificeres mikroskopisk i henhold til arrangementet af kollagen: vævet og lamellært.

• Vævet knogle (også kendt som fibrøs knogle ), som er karakteriseret ved en tilfældig organisering af kollagenfibre og er mekanisk svag.
• Lamellær knogle, som har en regelmæssig parallel justering af kollagen til plader ("lameller") og er mekanisk stærk.

Vævet knogle produceres, når osteoblaster producerer osteoid hurtigt, hvilket indledningsvis forekommer i alle fosterben , men senere erstattes af mere modstandsdygtig lamellær knogle. Hos voksne skabes vævet knogle efter brud eller i Pagets sygdom . Vævet knogle er svagere, med et mindre antal tilfældigt orienterede kollagenfibre, men dannes hurtigt; det er for dette udseende af fibrøs matrix, at knoglen betegnes vævet . Det erstattes hurtigt af lamellær knogle, som er stærkt organiseret i koncentriske ark med en meget lavere andel osteocytter til omgivende væv. Lamellær knogle, der første gang optræder hos mennesker hos fosteret i tredje trimester, er stærkere og fyldt med mange kollagenfibre parallelt med andre fibre i samme lag (disse parallelle søjler kaldes osteoner). I tværsnit løber fibrene i modsatte retninger i skiftevis lag, ligesom i krydsfiner , hvilket hjælper med knoglens evne til at modstå torsionskræfter . Efter en fraktur dannes vævet knogle i første omgang og erstattes gradvist med lamellær knogle under en proces kendt som "knoglesubstitution". Sammenlignet med vævet knogle foregår lamellær knogledannelse langsommere. Den ordnede aflejring af kollagenfibre begrænser dannelsen af ​​osteoid til ca. 1 til 2  µm pr. Dag. Lamellær knogle kræver også en relativt flad overflade for at lægge kollagenfibrene i parallelle eller koncentriske lag.

Afsætning

Den ekstracellulære matrix af knogler nedlægges af osteoblaster , som udskiller både kollagen og formalet stof. Disse syntetiserer kollagen i cellen og udskiller derefter kollagenfibriller. Kollagenfibrene polymeriseres hurtigt for at danne kollagentråde. På dette stadium er de endnu ikke mineraliseret og kaldes "osteoid". Omkring strengene udfældes calcium og fosfat på overfladen af ​​disse strenge og bliver inden for få dage til krystaller af hydroxyapatit.

For at mineralisere knoglen udskiller osteoblasterne vesikler, der indeholder alkalisk phosphatase . Dette spalter fosfatgrupperne og fungerer som fokuspunkter for calcium- og fosfataflejring. Vesiklerne brister derefter og fungerer som et center for krystaller at vokse på. Mere specifikt dannes knoglemineral af kugle- og pladestrukturer.

Typer

Der er fem typer knogler i menneskekroppen: lange, korte, flade, uregelmæssige og sesamoide.

• Lange knogler er kendetegnet ved en skaft, diafysen , der er meget længere end dens bredde; og ved en epifyse , et afrundet hoved i hver ende af skaftet. De består hovedsageligt af kompakt knogle , med mindre mængder marv , der er placeret i mellemhulrummet , og områder med svampet, kræftformet knogle i enderne af knoglerne. De fleste ben i lemmerne , herunder fingre og tæer , er lange knogler. Undtagelserne er de otte håndledsknogler i håndleddet , de syv leddende tarsalben i anklen og knæskallenes sesamoidben . Lange knogler, såsom kravebenet, der har en forskellig formet skaft eller ender, kaldes også modificerede lange knogler .
• Korte knogler er groft kubeformede og har kun et tyndt lag kompakt knogle, der omgiver et svampet indre. Knoglerne i håndleddet og anklen er korte knogler.
• Flade knogler er tynde og generelt buede, med to parallelle lag af kompakt knogle, der klæber et lag af svampet knogle. De fleste af kraniets knogler er flade knogler, ligesom brystbenet .
• Sesamoid knogler er knogler indlejret i sener. Da de virker for at holde senen længere væk fra leddet, øges senens vinkel og dermed øges muskelens gearing. Eksempler på sesamoidben er knæskallen og pisiformen .
• Uregelmæssige knogler passer ikke ind i ovenstående kategorier. De består af tynde lag af kompakt knogle, der omgiver et svampet indre. Som navnet antyder, er deres former uregelmæssige og komplicerede. Ofte skyldes denne uregelmæssige form deres mange centre for ossifikation eller fordi de indeholder benede bihuler. Knoglerne i rygsøjlen , bækkenet og nogle knogler i kraniet er uregelmæssige knogler. Eksempler omfatter ethmoid og sphenoid knogler.

Terminologi

I undersøgelsen af anatomi bruger anatomister et antal anatomiske udtryk til at beskrive knoglers udseende, form og funktion. Andre anatomiske udtryk bruges også til at beskrive knoglernes placering . Ligesom andre anatomiske udtryk stammer mange af disse fra latin og græsk . Nogle anatomister bruger stadig latin til at henvise til knogler. Udtrykket "osseous" og præfikset "osteo-", der henviser til ting relateret til knogler, bruges stadig almindeligt i dag.

Nogle eksempler på udtryk, der bruges til at beskrive knogler, omfatter udtrykket "foramen" for at beskrive et hul, gennem hvilket noget passerer, og en "kanal" eller "meatus" til at beskrive en tunnellignende struktur. Et fremspring fra en knogle kan kaldes en række udtryk, herunder en "kondyl", "kam", "ryg", "eminence", "tubercle" eller "tuberosity", afhængigt af fremspringets form og placering. Generelt siges det , at lange knogler har et "hoved", "hals" og "krop".

Når to knogler går sammen, siges det at "artikulere". Hvis de to knogler har en fibrøs forbindelse og er relativt immobile, kaldes leddet en "sutur".

Udvikling

Knogledannelsen kaldes ossifikation . Under fosterets udviklingstrin sker dette ved to processer: intramembranøs ossifikation og endokondral ossifikation . Intramembranøs ossifikation involverer dannelse af knogle fra bindevæv, mens endokondral ossifikation involverer dannelse af knogle fra brusk .

Intramembranøs ossifikation forekommer hovedsageligt under dannelsen af kraniets flade knogler, men også underkæben, maxilla og kraveben; knoglen er dannet af bindevæv såsom mesenchymvæv frem for fra brusk. Processen omfatter: udviklingen af ossifikationscentret , forkalkning , dannelse af trabekler og udviklingen af ​​periosteum.

Endokondral ossifikation forekommer i lange knogler og de fleste andre knogler i kroppen; det indebærer udvikling af knogle fra brusk. Denne proces omfatter udvikling af en bruskmodel, dens vækst og udvikling, udvikling af de primære og sekundære ossifikationscentre og dannelse af ledbrusk og epifysiske plader .

Endokondral ossifikation begynder med punkter i brusk kaldet "primære ossifikationscentre." De vises for det meste under fosterudvikling, selvom et par korte knogler begynder deres primære ossifikation efter fødslen . De er ansvarlige for dannelsen af ​​diaphyses af lange knogler, korte knogler og visse dele af uregelmæssige knogler. Sekundær ossifikation opstår efter fødslen og danner epifyserne af lange knogler og ekstremiteterne af uregelmæssige og flade knogler. Diafysen og begge epifyser af en lang knogle adskilles af en voksende bruskzone ( epifysisk plade ). Ved skeletal modenhed (18 til 25 år) erstattes alt brusk med knogle, der fusionerer diafysen og begge epifyser sammen (epifysisk lukning). I de øvre lemmer er kun diaphyses af de lange knogler og scapula forbenet. Epifyserne, carpal knogler, coracoid proces, medial kant af scapula og acromion er stadig brusk.

Følgende trin følges i omdannelsen af ​​brusk til knogle:

1. Zone med reservebrusk. Denne region, længst fra marvhulen, består af typisk hyalinbrusk, der endnu ikke viser tegn på omdannelse til knogle.
2. Zone for celleproliferation. Lidt tættere på marvhulrummet formerer chondrocytter sig og arrangerer sig i langsgående søjler af flade lakuner.
3. Zone for cellehypertrofi. Dernæst ophører chondrocytterne med at dele sig og begynder at hypertrofi (forstørre), ligesom de gør i fostrets primære ossifikationscenter. Væggene i matricen mellem lacunae bliver meget tynde.
4. Forkalkningszone. Mineraler deponeres i matricen mellem søjlerne i lakuner og forkalkner brusk. Disse er ikke de permanente mineralforekomster af knogler, men kun en midlertidig støtte til brusk, der ellers snart ville blive svækket ved nedbrydning af de forstørrede lakuner.
5. Zone med knogleaflejring. Inden for hver søjle nedbrydes væggene mellem lakunerne, og chondrocytterne dør. Dette omdanner hver søjle til en langsgående kanal, som straks invaderes af blodkar og marv fra marvhulen. Osteoblaster stiller sig op langs disse kanalers vægge og begynder at deponere koncentriske lameller af matrix, mens osteoklaster opløser det midlertidigt forkalkede brusk.

Funktioner

Knoglens funktioner
Mekanisk Beskyttelse Giver struktur Letter bevægelse Letter hørelsen
Syntetisk Indeholder knoglemarv
Metabolsk Opbevarer calcium Hjælper med at regulere syre-base balancen

Knogler har en række funktioner:

Mekanisk

Knogler tjener en række mekaniske funktioner. Tilsammen danner knoglerne i kroppen skelettet . De giver en ramme til at holde kroppen støttet og et fastgørelsespunkt for skeletmuskler , sener , ledbånd og led , som fungerer sammen for at generere og overføre kræfter, så individuelle kropsdele eller hele kroppen kan manipuleres i tredimensionelt rum ( interaktionen mellem knogle og muskel studeres i biomekanik ).

Knogler beskytter indre organer, såsom kraniet, der beskytter hjernen eller ribbenene, der beskytter hjertet og lungerne . På grund af den måde, knoglen dannes på, har knoglen en høj trykstyrke på cirka 170  MPa (1.700  kgf/cm ² ), en dårlig trækstyrke på 104–121 MPa og en meget lav forskydningsspændingsstyrke (51,6 MPa). Det betyder, at knogler modstår at presse (kompressions) stress godt, modstår at trække (spændte) stress mindre godt, men kun dårligt modstår forskydningsspænding (f.eks. På grund af vridningsbelastninger). Selvom knoglen i det væsentlige er sprød , har knogler en betydelig grad af elasticitet , hovedsageligt bidraget af kollagen .

Mekanisk har knogler også en særlig rolle i hørelsen . De ossicles er tre små knogler i mellemøret , som er involveret i lyd transduktion.

Syntetisk

Den kræftfremkaldende del af knogler indeholder knoglemarv . Knoglemarv producerer blodlegemer i en proces kaldet hæmatopoiesis . Blodceller, der dannes i knoglemarv, omfatter røde blodlegemer , blodplader og hvide blodlegemer . Stamceller som den hæmatopoietiske stamcelle deler sig i en proces kaldet mitose for at producere forstadier. Disse omfatter forstadier, der til sidst giver anledning til hvide blodlegemer og erythroblaster, der giver anledning til røde blodlegemer. I modsætning til røde og hvide blodlegemer, skabt af mitose, fældes blodplader fra meget store celler kaldet megakaryocytter . Denne proces med progressiv differentiering sker inden for knoglemarven. Efter at cellerne er modnet, kommer de ind i kredsløbet . Hver dag produceres over 2,5 milliarder røde blodlegemer og blodplader og 50-100 milliarder granulocytter på denne måde.

Udover at skabe celler er knoglemarv også et af de store steder, hvor defekte eller ældede røde blodlegemer ødelægges.

Metabolsk

• Minerallagring - knogler fungerer som reserver af mineraler, der er vigtige for kroppen, især calcium og fosfor .

Bestemt af arten, alderen og knogletypen udgør knogleceller op til 15 procent af knoglen. Vækstfaktorlagring -mineraliseret knoglematrix gemmer vigtige vækstfaktorer, såsom insulinlignende vækstfaktorer, transformerende vækstfaktor, knoglemorfogenetiske proteiner og andre.

• Fedtlagring - marv fedtvæv (MAT) fungerer som en lagringsreserve af fedtsyrer .
• Syre - base, balance - bone buffere blodets mod for høje pH- ændringer ved at absorbere eller frigive alkaliske salte .
• Afgiftning - knoglevæv kan også lagre tungmetaller og andre fremmede elementer, fjerne dem fra blodet og reducere deres virkninger på andre væv. Disse kan senere gradvist frigives til udskillelse .
• Endokrine organ - bone kontrol fosfat metabolisme ved at frigive fibroblastvækstfaktor 23 (FGF-23), der virker på nyrerne for at reducere phosphat reabsorption . Knogleceller frigiver også et hormon kaldet osteocalcin , som bidrager til reguleringen af blodsukker ( glukose ) og fedtdeponering . Osteocalcin øger både insulinsekretion og følsomhed, foruden at øge antallet af insulinproducerende celler og reducere lagre af fedt.
• Calciumbalance - processen med knogleresorption af osteoklasterne frigiver lagret calcium i den systemiske cirkulation og er en vigtig proces til regulering af calciumbalancen. Da knogledannelse aktivt fikser cirkulerende calcium i sin mineralform, fjerner det fra blodbanen, fikser resorption det aktivt og øger dermed cirkulerende calciumniveauer. Disse processer sker parallelt på stedspecifikke steder.

Ombygning

Knogle bliver konstant skabt og udskiftet i en proces kendt som ombygning . Denne løbende omsætning af knogle er en resorptionsproces efterfulgt af udskiftning af knogle med lidt ændring i form. Dette opnås gennem osteoblaster og osteoklaster. Celler stimuleres af en række forskellige signaler og betegnes sammen som en ombygningsenhed. Cirka 10% af en voksens skeletmasse ombygges hvert år. Formålet med ombygning er at regulere calciumhomeostase , reparere mikroskadede knogler fra daglig stress og at forme skelettet under vækst. Gentagen stress, såsom vægtbærende træning eller knogleheling, resulterer i, at knoglen fortykkes på steder med maksimal stress ( Wolffs lov ). Det er blevet antaget, at dette er et resultat af knogles piezoelektriske egenskaber, som får knogler til at generere små elektriske potentialer under stress.

Virkningen af ​​osteoblaster og osteoklaster styres af en række kemiske enzymer, der enten fremmer eller hæmmer aktiviteten af ​​knoglemodelleringscellerne, og styrer den hastighed, hvormed knogle fremstilles, ødelægges eller ændres i form. Cellerne bruger også paracrin -signalering til at kontrollere hinandens aktivitet. For eksempel inhiberes den hastighed, hvormed osteoklaster resorberer knogler af calcitonin og osteoprotegerin . Calcitonin produceres af parafollikulære celler i skjoldbruskkirtlen og kan binde til receptorer på osteoklaster for direkte at hæmme osteoklastaktivitet. Osteoprotegerin udskilles af osteoblaster og er i stand til at binde RANK-L, hvilket hæmmer stimulering af osteoklast.

Osteoblaster kan også stimuleres til at øge knoglemassen ved øget udskillelse af osteoid og ved at hæmme osteoklasters evne til at nedbryde væv . Øget sekretion af osteoid stimuleres af udskillelsen af væksthormon fra hypofysen , skjoldbruskkirtelhormonet og kønshormonerne ( østrogener og androgener ). Disse hormoner fremmer også øget udskillelse af osteoprotegerin. Osteoblaster kan også induceres til at udskille et antal cytokiner, der fremmer reabsorption af knogler ved at stimulere osteoklastaktivitet og differentiering fra stamceller. D-vitamin , parathyroidhormon og stimulering fra osteocytter får osteoblaster til at øge udskillelsen af ​​RANK- ligand og interleukin 6 , som cytokiner stimulerer øget reabsorption af knogler fra osteoklaster. Disse samme forbindelser øger også udskillelsen af makrofagkolonistimulerende faktor ved osteoblaster, hvilket fremmer differentiering af stamceller til osteoklaster og reducerer udskillelsen af ​​osteoprotegerin.

Bind

Knoglevolumen bestemmes af hastighederne for knogledannelse og knogleresorption. Nyere forskning har antydet, at visse vækstfaktorer kan arbejde for lokalt at ændre knogledannelse ved at øge osteoblastaktiviteten. Talrige knogleafledte vækstfaktorer er blevet isoleret og klassificeret via knoglekulturer. Disse faktorer omfatter insulinlignende vækstfaktorer I og II, transformerende vækstfaktor-beta, fibroblastvækstfaktor, trombocyt-afledt vækstfaktor og knoglemorfogenetiske proteiner. Beviser tyder på, at knogleceller producerer vækstfaktorer til ekstracellulær opbevaring i knoglematricen. Frigivelsen af ​​disse vækstfaktorer fra knoglematricen kan forårsage spredning af osteoblastforstadier. Væsentligt kan knoglevækstfaktorer fungere som potentielle determinanter for lokal knogledannelse. Forskning har antydet, at kræftvolumen ved postmenopausal osteoporose kan bestemmes af forholdet mellem den samlede knogledannende overflade og procentdelen af ​​overfladeresorption.

Klinisk betydning

En række sygdomme kan påvirke knogler, herunder gigt, brud, infektioner, knogleskørhed og tumorer. Tilstande vedrørende knogler kan håndteres af en række læger, herunder reumatologer til led og ortopædkirurger , der kan foretage kirurgi for at reparere knækkede knogler. Andre læger, såsom rehabiliteringsspecialister, kan være involveret i genopretning, radiologer i at fortolke fundene om billeddannelse og patologer i at undersøge årsagen til sygdommen, og familielæger kan spille en rolle i forebyggelsen af ​​komplikationer af knoglesygdomme såsom osteoporose.

Når en læge ser en patient, vil der blive taget en historie og eksamen. Knogler bliver derefter ofte afbildet, kaldet radiografi . Dette kan omfatte ultralyd røntgen , CT-scanning , MR-scanning og andre billeddiagnostiske såsom en knoglescanning , som kan anvendes til at undersøge kræft. Andre tests, såsom en blodprøve for autoimmune markører, kan tages, eller et synovialvæskeaspirat kan tages.

Brud

I normal knogle opstår der brud , når der påføres betydelig kraft eller gentagne traumer over lang tid. Brud kan også forekomme, når en knogle svækkes, f.eks. Med osteoporose, eller når der er et strukturelt problem, f.eks. Når knoglen omdannes overdrevent (f.eks. Pagets sygdom ) eller er stedet for kræftvækst. Almindelige brud omfatter håndledsbrud og hoftebrud i forbindelse med knogleskørhed , hvirvelbrud forbundet med traumer og kræft med høj energi og brud på lange knogler. Ikke alle brud er smertefulde. Når det er alvorligt, afhængigt af frakturernes type og placering, kan komplikationer omfatte flail chest , compartment syndromes eller fedtemboli . Sammensatte frakturer involverer knoglens penetration gennem huden. Nogle komplekse brud kan behandles ved hjælp af knogletransplantationsprocedurer , der erstatter manglende knogledele.

Brud og deres underliggende årsager kan undersøges ved røntgenstråler , CT-scanninger og MR . Brud beskrives ved deres placering og form, og der findes flere klassificeringssystemer afhængigt af brudets placering. En almindelig langbenbrud hos børn er en Salter – Harris brud . Når brud behandles, gives der ofte smertelindring, og området med brud er ofte immobiliseret. Dette er for at fremme knogleheling . Derudover kan kirurgiske foranstaltninger såsom intern fiksering anvendes. På grund af immobilisering rådes mennesker med brud ofte til genoptræning .

Tumorer

Der er flere typer tumorer, der kan påvirke knogler; eksempler på godartede knogletumorer indbefatter osteoma , osteoid osteoma , osteochondroma , osteoblastoma , enchondroma , kæmpe celletumor af knogle og aneurysmal knoglecyste .

Kræft

Kræft kan opstå i knoglevæv, og knogler er også et almindeligt sted, hvor andre kræftformer spredes ( metastaseres ) til. Kræftformer, der opstår i knogler, kaldes "primære" kræftformer, selvom sådanne kræftformer er sjældne. Metastaser i knogler er "sekundære" kræftformer, hvor den mest almindelige er brystkræft , lungekræft , prostatakræft , skjoldbruskkirtelkræft og nyrekræft . Sekundære kræftformer, der påvirker knogler, kan enten ødelægge knogle (kaldet en " lytisk " kræft) eller skabe knogle (en " sklerotisk " kræft). Kræft i knoglemarven inde i knoglen kan også påvirke knoglevæv, eksempler herunder leukæmi og myelomatose . Knogler kan også blive påvirket af kræft i andre dele af kroppen. Kræft i andre dele af kroppen kan frigive parathyroidhormon eller parathyroidhormonrelateret peptid . Dette øger knoglereabsorption og kan føre til knoglebrud.

Knoglevæv, der ødelægges eller ændres som følge af kræft, er forvrænget, svækket og mere tilbøjeligt til brud. Dette kan føre til komprimering af rygmarven , ødelæggelse af marven, der resulterer i blå mærker , blødninger og immunsuppression , og er en årsag til knoglesmerter. Hvis kræften er metastatisk, kan der være andre symptomer afhængigt af stedet for den oprindelige kræft. Nogle knoglecancer kan også mærkes.

Kræft i knoglen styres i henhold til deres type, deres stadium , prognose og hvilke symptomer de forårsager. Mange primære knoglecancer behandles med strålebehandling . Kræft i knoglemarv kan behandles med kemoterapi , og andre former for målrettet terapi, såsom immunterapi, kan anvendes. Palliativ pleje , der fokuserer på at maksimere en persons livskvalitet , kan spille en rolle i ledelsen, især hvis sandsynligheden for overlevelse inden for fem år er dårlig.

Andre smertefulde tilstande

• Osteomyelitis er betændelse i knoglen eller knoglemarven på grund af bakteriel infektion.
• Osteomalacia er en smertefuld blødgøring af voksen knogle forårsaget af alvorlig D -vitaminmangel.
• Osteogenesis imperfecta
• Osteochondritis dissecans
• Ankyloserende spondylitis
• Skeletal fluorose er en knoglesygdom forårsaget af en overdreven ophobning af fluor i knoglerne. I avancerede tilfælde skader skeletfluorose knogler og led og er smertefuld.

Osteoporose

Osteoporose er en knoglesygdom, hvor der er reduceret knoglemineraltæthed , hvilket øger sandsynligheden for brud . Osteoporose defineres hos kvinder af Verdenssundhedsorganisationen som en knoglemineraltæthed på 2,5 standardafvigelser under maksimal knoglemasse i forhold til alder og kønsmatchet gennemsnit. Denne tæthed måles ved hjælp af dobbelt energi røntgenabsorptiometri (DEXA), med udtrykket "etableret osteoporose" inklusive tilstedeværelsen af ​​en skrøbelighedsbrud . Osteoporose er mest almindelig hos kvinder efter overgangsalderen , når det kaldes "postmenopausal osteoporose", men kan udvikle sig hos mænd og præmenopausale kvinder i nærvær af særlige hormonelle lidelser og andre kroniske sygdomme eller som følge af rygning og medicin , specifikt glukokortikoider . Osteoporose har normalt ingen symptomer, før der opstår et brud. Af denne grund udføres DEXA -scanninger ofte hos mennesker med en eller flere risikofaktorer, som har udviklet knogleskørhed og har risiko for brud.

Osteoporose -behandling omfatter råd om at stoppe med at ryge, reducere alkoholforbruget, træne regelmæssigt og have en sund kost. Calcium- og spormineraltilskud kan også anbefales, ligesom D -vitamin . Når medicin bruges, kan det omfatte bisphosphonater , Strontiumranelat og hormonbehandling .

Osteopatisk medicin

Osteopatisk medicin er en skole for medicinsk tanke, der oprindeligt blev udviklet baseret på ideen om koblingen mellem bevægeapparatet og det generelle helbred, men nu meget ligner almindelig medicin. Fra 2012 er over 77.000 læger i USA uddannet i osteopatiske medicinske skoler.

Osteologi

Undersøgelsen af ​​knogler og tænder kaldes osteologi . Det bruges ofte i antropologi , arkæologi og retsmedicin til en række forskellige opgaver. Dette kan omfatte bestemmelse af ernærings-, sundheds-, alder- eller skadestatus for det individ, knoglerne blev taget fra. Forberedelse af kødben til disse typer undersøgelser kan involvere processen med maceration .

Typisk studerer antropologer og arkæologer knogleværktøjer fremstillet af Homo sapiens og Homo neanderthalensis . Knogler kan tjene en række anvendelser, såsom projektilpunkter eller kunstneriske pigmenter, og kan også laves af ydre knogler, såsom gevir .

Andre dyr

Bird skeletter er meget let. Deres knogler er mindre og tyndere for at hjælpe med at flyve. Blandt pattedyr kommer flagermus nærmest fugle med hensyn til knogletæthed, hvilket tyder på, at små tætte knogler er en flygtilpasning. Mange fugleben har lidt marv på grund af at de er hule.

Et fuglens næb er primært lavet af knogle som fremspring af kæberne, der er dækket af keratin .

Nogle knogler, primært dannet separat i subkutant væv, inkluderer hovedbeklædning (såsom benhorn af horn, gevir, knogler), osteoderm og os penis / os klitoris . Et rådyr 's gevir er sammensat af knogler, der er en usædvanlig eksempel på knogle at være udenfor huden på dyret, når fløjl udgydes.

Den uddøde rovfisk Dunkleosteus havde skarpe kanter af hårdt udsat knogle langs kæberne.

Andelen af ​​kortikale knogler, der er 80% i det menneskelige skelet, kan være meget lavere hos andre dyr, især hos havpattedyr og havskildpadder , eller i forskellige mesozoiske marine krybdyr , f.eks. Ichthyosaurer .

Mange dyr, især planteædere , dyrker osteofagi - at spise knogler. Dette udføres formodentlig for at genopbygge manglende fosfat .

Mange knoglesygdomme, der påvirker mennesker, påvirker også andre hvirveldyr - et eksempel på en lidelse er skeletfluorose.

Samfund og kultur

Knogler fra slagtede dyr har en række anvendelser. I forhistorisk tid har de været brugt til fremstilling af knogleværktøjer . De har endvidere været anvendt i knogle udskæring , der allerede vigtigt i forhistoriske kunst , og også i moderne tid som crafting materialer til knapper , perler , håndtag , spoler , beregningsmetoder hjælpemidler , hoved nødder , terninger , poker chips , pick-up sticks , scrimshaw , ornamenter osv.

Benlim kan fremstilles ved langvarig kogning af formalet eller revnet knogler, efterfulgt af filtrering og fordampning for at fortykke den resulterende væske. Historisk set engang vigtigt har knoglelim og andre animalsk lim i dag kun få specialiserede anvendelser, f.eks. I restaurering af antikviteter . I det væsentlige bruges den samme proces med yderligere forfining, fortykkelse og tørring til fremstilling af gelatine .

Bouillon fremstilles ved at simre flere ingredienser i lang tid, traditionelt inklusive knogler.

Knoglerør , et porøst, sort, granuleret materiale, der primært bruges til filtrering og også som et sort pigment , fremstilles ved forkulning af pattedyrsknogler.

Oracle bone script var et skrivesystem, der blev brugt i det gamle Kina baseret på inskriptioner i knogler. Dets navn stammer fra orakelben, der hovedsageligt var oksebenben. De gamle kinesere (hovedsageligt i Shang -dynastiet ) ville skrive deres spørgsmål om orakelbenet og brænde knoglen, og hvor knoglen revnede ville være svaret på spørgsmålene.

At pege knoglen mod nogen betragtes som uheld i nogle kulturer, såsom australske aboriginer , f.eks. Af Kurdaitcha .

De wishbones af høns er blevet brugt til divination , og stadig sædvanligvis anvendes i en tradition for at afgøre, hvilken af to personer trækker på begge gren af knoglen kan gøre et ønske.

Forskellige kulturer gennem historien har vedtaget skikken med at forme et spædbarns hoved ved hjælp af kunstig kranial deformation . En almindeligt anvendt skik i Kina var fodbinding for at begrænse fodens normale vækst.

Yderligere billeder

• 

  Celler i knoglemarv

• 

  Scanning elektronmikroskop af knogle ved 100 × forstørrelse

• 

  Strukturdetaljer af en dyreknogle

Se også

• Kunstig knogle
• Knoglesundhed
• Distraktions -osteogenese
• National Bone Health Campaign
• Skelet

Referencer

Fodnoter

• Katja Hoehn; Marieb, Elaine Nicpon (2007). Human Anatomy & Physiology (7. udgave). San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-5909-1.
• Bryan H. Derrickson; Tortora, Gerard J. (2005). Principper for anatomi og fysiologi . New York: Wiley. ISBN 978-0-471-68934-8.
• Davidson, Stanley (2010). Colledge, Nicki R .; Walker, Brian R .; Ralston, Stuart H. (red.). Davidsons principper og praksis for medicin . Illustreret af Robert Britton (21. udgave). Edinburgh: Churchill Livingstone/Elsevier. ISBN 978-0-7020-3085-7.
• Deakin, Barbara Young; et al. (2006). Wheaters funktionelle histologi: et tekst- og farveatlas (5. udgave). [Edinburgh?]: Churchill Livingstone/Elsevier. ISBN 978-0-443-068-508.- tegninger af Philip J.
• Hall, Arthur C .; Guyton, John E. (2005). Lærebog i medicinsk fysiologi (11. udgave). Philadelphia: WB Saunders. ISBN 978-0-7216-0240-0.
• Anthony, S. Fauci; Harrison, TR; et al. (2008). Harrisons principper for intern medicin (17. udgave). New York [etc.]: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0-07-147692-8.- Anthony redigerer den aktuelle version; Harrison redigerede tidligere versioner.

eksterne links

• Uddannelsesressourcematerialer (herunder animationer) af American Society for Bone and Mineral Research
• Gennemgang (inklusive referencer) af piezoelektricitet og knoglemodellering
• Et godt grundlæggende overblik over knoglebiologi fra Science Creative Quarterly
• Usha Kini; BN Nandeesh (3. januar 2013). "Ch 2: Physiology of Bone Formation, Remodeling, and Metabolism" (PDF) . I Ignac Fogelman; Gopinath Gnanasegaran; Hans van der Wall (red.). Radionuklid og hybrid knogler . Berlin: Springer. s. 29–57. ISBN 978-3-642-02399-6.
• Benhistologi mikrofotografier