Genel Biyoloji Kemik Dokusu 1 1 2 Destek dokular arasında gerçek anlamda destekleme görevi yapan dokudur. Organizmaya biçim verir, organizmanın yükünü taşır. Diğer destek dokularda olduğu gibi, hücreler, ara madde (matriks) ve fibrillerden oluşmasına karşın; doku, hücre dışı öğelerinin kalsifikasyonu ile iskelette destekleyici ve koruyucu bir işleve sahiptir. Kas ve tendonların tutunma yerleri olan kemikler, hareket etmeye yardımcı olur. Kemik matriksinde kalsiyum karbonat ve kalsiyum fosfat gibi mineral tuzları ve bol miktarda kollajen fibril bulunur. Kemik Dokusunun Görevleri 3 Kemik Dokusunun Görevleri Kıkırdaklı balıklar dışında diğer bütün omurgalılarda iç iskeleti meydana getiren dokudur. Vücudun iç organlarının, baş ve göğüs boşluğundaki organların ve kemik iliğindeki kan hücrelerinin korunmasından sorumludur. Vücudumuzdaki en küçük kemikleri oluşturan çekiç, örs ve üzengi kemikleri ise ses iletiminden sorumludur. Bu mekanik işlevlerine ilave olarak, organizmanın kalsiyum ve fosfor depoları olarak görev yaparak metabolik olarak ta önemli rol oynarlar. 4 Basınç, çekilme, eğilme ve bükülmelere karşı yüksek derecede dayanıklı olan kemik, aynı zamanda oldukça hafif bir materyalden oluşmuştur. Kemik, kaba şeklinden mikroskobik yapısına kadar tüm organizasyon seviyelerinde minimum ağırlık ve maksimum ekonomik materyalle çok büyük bir dayanıklılığa sahiptir. Dayanıklılığı ve sertliğine karşılık bireyin ömrü boyunca yıkılıp yeniden yapılan, canlı ve dinamik bir dokudur. Bütün bu özelliklere sahip olan bu kemik, cerrahi müdahalelerle şekli değiştirilebilen tek dokudur. Kemik Dokusunun Özellikleri 5 Atrofi ve Hipertrofi Kemiğin kullanılmaması sonucunda atrofi (zayıflama, körelme), aşırı kullanılması durumunda da kemik kütlesindeki artışla birlikte hipertrofi (anormal büyüme, irileşme) ortaya çıkar. 6 KEMİK DOKUSUNUN ÇEŞİTLERİ Kemik dokusunun iki çeşidi vardır. Bunlar; Olgunlaşmamış kemik dokusu (birincil kemik dokusu) Olgun kemik dokusu (ikincil kemik dokusu) Süngerimsi Kemik (Spöngiyöz kemik) Ser Kemik (Kompakt kemik)2 7 Fötal gelişim ve kemik onarımı şırasında ilk oluşan kemik dokusudur. Bu yüzden birincil kemik dokusu da denir. Birim alana düşen hücre sayısı olgun kemikten daha fazladır. Hücrelerin sentezlediği kollajen fibriller de her yöne dağılarak doku içinde üç boyutlu âğlar oluşturur. Bu yüzden, bu kemiğe ağsı kemik ya da dokuma kemiği denir. Halbuki, olgun kemikte fibrillerin dağılımı kemik lameleri denen düzenli ince tabakaları oluşturur. Olgunlaşmamış kemik matrikşindeki zemin maddesi, olgun kemik matriksinden daha fazladır. Olgunlaşmamış Kemik Dokusu 8 Olgun Kemik Dokusu Olgun kemik erişkinlerde, bulunur. Olgunlaşmamış kemik dokusunun yerini aldığından bu kemiğe, ikincil kemik dokusu da denir. Kollajen fibrillerin düzenli dağılmasına bağlı olarak gelişen ince kemik lamelleri olgun kemiğin kendine özgü lameller sistemine sahip olmasına neden olur. Daha az sayıda olan kemik hücreleri lameller üzerinde düzenli bir şekilde yer alır. Kalsiyum tuzları, hidroksiapatit kristalleri şeklinde kollajen fibriller üzerinde birikmiş olup, mineralizasyon tamamlanmıştır. Uzun, kısa, yassı ve düzensiz şekillerde olabilen olgun kemikler süngeringsi kemik ve sert kemik(dolgun kemik) olmak üzere iki tip kemik içerir. 9 Kemiğin Makroskobik Yapısı Büyümekte olan hayvanların uzun kemiklerin uç kısımlarına epifiz denir. Kemiğin esas gövde kısmına diyafiz, epifizle diyafiz arasındaki en kalın trabeküllerin bulunduğu geçici bölgeye ise metafiz adı verilir. Femur(uyluk kemiği) ve humerus(üst kol kemiği) gibi uzun kemiklerin ortalarında içi kemik iliğiyle dolu bir boşluk bulunur. Sert kemikten yapılmış kalın duvarlı bu boşluğa ilik boşluğu (medüllar boşluk) adı verilir. 10 11 12 Süngerimsi Kemik Kısa ve uzun kemiklerin epifiz ve metafizi ile yassı kemiklerin iç kısımlarında yer alan süngerimsi kemik, bulunduğu yerlerde sert kemikten oluşmuş ince bir tabakayla örtülüdür. Süngerimsi kemik birbirleriyle ağızlaşan kemik trabeküllerinden oluşur. Bu görünümü ile süngere benzer. Trabeküllerde bulunan kemik lamelleri birbirine paralel seyreder. Trabeküllerin aralarında birbiriyle ilişkili labirent gibi düzensiz boşluklar vardır. İçleri kemik iliğiyle doludur. Bunlar gerekli olan maddeleri kemik iliğindeki damarlardan kanaliküller vasıtasıyla sitoplazmik uzantıları ile alırlar.3 13 14 Uzun kemiklerin gövde kısmı olan diyafiz sert kemikten oluşur. Organizmada bulunan tüm kemiklerin dış yüzeyleri sert kemikle kaplıdır. Kısa ve uzun kemiklerin eklem yüzeylerinde bulunan ince sert kemik tabakası eklem kıkırdağı ile örtülüdür. Çıplak gözle homojen ve dolgun yapıda olan sert kemiğin, mikroskopta düzenli yerleşim gösteren lamel ve kanal sistemleri içerdiği görülür. Kemik hücreleri lameller üzerinde bulunur. Bu hücreler, ince kanalcıklar aracılığıyla hem birbirleriyle hem de damar içeren kanallarla ilişki kurar. Sert Kemik 15 Kompakt kemik her zaman sekonder kemik yapısındadır. Kollajen lifler 3-7 µm kalınlığında birbirine paralel ya da bir vasküler kanal etrafında dairesel olarak dizilmiş lameller halinde düzenlenmiştir. Kan damarlarını içeren bir kanalı saran, konsantrik dairesel lamellerin oluşturduğu yapıya osteon(Havers sistemi) denir. Bu kanallar da Havers Kanalı adını alır. Osteositler lameller arasında sıkışmış lakün içinde yer alır. Kompakt kemikte bulunan bir başka kanal ise Volkmann Kanalıdır. Sert Kemik 16 HK Osteon Sement çizgisi 17 18 Eğer uzun bir kemiğin gövde kısmından alman enine bir kesit mikroskop altında incelenirse kemik hücrelerinin, toplam kemik kütlesine göre oldukça az olduğu görülür. Diğer destek dokularında matriks sadece organik öğelerden meydana geldiği halde, kemikte hem organik hem de inorganik maddeler bulunur. İnorganik maddeler mineraL tuzları halinde kemik matriksinde birikir. Organik maddelerin çok büyük bir kısmını kollajen fihriller oluşturur. Bu fibrillerin özel düzenlenmesine bağlı olarak matrikste oluşan kemik lamelleri üzerinde osteosit adı verilen kemik hücreleri bulunur. Kemiğin Mikroskobik Yapısı4 19 Kemiğin Mikroskobik Yapısı Lakünler birbirleriyle kanaliküli adı verilen ince kanalcıklarla ilişki kurar. Kanaliküliler, hücrejerarası madde içine girip komşu lakünlerin kanaliküljlgriyle ağızlaşır. Böylece birbirlerinden ayrı şekilde yer alan lakünler bu küçük kanalcıkların oluşturduğu ağ ile sürekli ilişki halinde bulunur. Bu dar geçitler kemik hücrelerinin beslenmesi için işlev görmektedir. Halbuki kıkırdakta besin maddeleri matrikste difüzyonla hücrelere ulaşır. Kemiğin zemin maddesinde kalsiyum tuzlarının birikimi böyle bir yayılmayı olanaksız kılar. 20 Kemiğin içinde kan damarlarının dolaştığı kanallara kemik kanalları denir. Havers ye Volkmann kanalları olarak iki çeşittir ve sadece sert kemikte bulunur. Havers kanalları sert kemiğin uzun eksenine paralel yerleşim gösterir. Çapı 20-110 mikron arasında değişir. Gevşek bağ dokusu ile astarlanan Havers kanalında bir veya iki kan damarı bulunur. Bu damarlar çoğunlukla kapiller(kılcal damarlar) ve postkapiller venüllerdir; nadiren arterioller de bulunabilir. Enine kesitlerde yuvarlak boyuna kesitlerde uzun borucuklar şeklinde görülür. Kemik Kanalları 21 Kemik Kanalları Havers kanalları kendirline dikey veya eğik yönde seyreden Volkmann kanalları aracılığıyla birbirleriyle sürekli ilişki kurar. Volkmann kanalları, kemiğin enine yerleşim gösteren kanallarıdır. Kemiğin periosteumundan endosteumuna kadar uzanır. Kemiğe giren damarlar ve sinirler, Volkmann kanalları ile içteki kemik dokusuyla ilişki kurar. Kemik hücreleri, bu kanalların içinde bulunan kan damarlarının getirdiği besin maddeleriyle beslenir. Havers kanalları etrafında iç içe yerleşmiş kemik lamelleri varken; Volkmann kanalları etrafında bu lameller bulunmaz. 22 Kompakt kemik lamelleri Kompakt kemik lamelleri Havers lamelleri: Havers kanalı etrafında (osteon-havers sistemi) İnterstisyel(ara) lameller: Osteonların aralarında Sirkumferensiyal lameller: Kemik yüzeylerinde (iç ve dış dairesel lameller) bulunurlar. 23 245 25 26 27 28 Havers Sistemi (Osteon) Sert kemiğin uzun eksenine paralel duran Havers kanalları etrafında iç içe yerleşmiş kemik lamelleri, yan yana duran silindirik birimler oluşturur. Kemiğin içindeki bu silindirik birimlere Havers sistemi veya osteon denir. Genişlikleri, 4 ile 20 lamelden oluşma durumuna göre, değişebilir. Enine kesitlerde Havers sistemi, ortadaki Havers kanalı etrafında iç içe yerleşmiş halkalar şeklinde görünür. Uzunlamasına kesitlerde ise, damar kanallarına paralel, aralıklı bantlar şeklinde görünür. 29 30 6 31 32 Ara Lamel Sistemi Havers sistemleri aralarında değişik büyüklükte düzensiz şekilli ve köşeli lamelli kemik alanları vardır. Bu alanlara ara lamel sistemi {intersitisyel sistem) adı verilir. Havers sistemi ve ara lamel sisteminin sınırları yapıştırıcı çizgi denilen keskin bir hat ile birbirinden ayrılır. Enine kesitlerde sert kemiğin içi, düzenli yuvarlak ve düzensiz köşeli bölgelerden oluşmuş bir mozaik şeklinde görünür. 33 Sert kemiklerin dış(periosteumun hemen altı) ve iç (endosteum hemen altı) yüzleri üçüncüdür lamellerle çevrilidir. Bu lameller kemiğin gövdesinin dışında ve içinde iç içe daireler şeklinde uzanır. Bu lamellere dış ve iç çembersel lameller adı verilir. Süngerimsi kemik dokusu da lamellerden oluşmuştur. Ancak, bu lameller sert kemik dokusunda olduğu gibi düzenli yapı göstermez. Süngerimsi kemik ince trabeküllerden oluştuğundan, bunların içinde Havers ve Volkmann kanalları bulunmaz. Dış ve İç Çevresel Lamel Sistemi 34 35 Kemik Zarları(Periosteum ve Endosteum) Kemikler, eklem kıkırdaklarıyla örtülü olan uç kısımlan hariç periosteum denen osteojenik potansiyele {kemik oluşturma özelliği) sahip, sıkı bag dokusu tabakasıyla örtülüdür. Periosteumda kan damarları, lenf damarları ve duyu sinirlerinden oluşan yoğun bir ağ bulunur. Lenf damarları sadece periosteumda bulunur. Kan damarları kemiğin içerisine Volkmann kanalları aracılığıyla girer, Havers kanalları aracılığıyla kemiğin içinde her yöne gider. Duyu sinirleri de kemiği besleyen atardamarlarla birlikte kemiğin içine girerek endosteumu, ilik boşluğunu ve epifiz bölgelerini sinirlendirir. 36 7 37 Kafatasının yassı kemikleri süngerimsi kemikten oluşmuştur. Diplö(diploe) denilen ve kalınlığı değişebilen süngerimsi kemik, iç ve dış tarafta sert kemik tabakalarıyla örtülüdür. Kafatasının dış yüzeyindeki periosteuma perikraniyum, iç yüzeydeki periosteuma dura mater adı verilir. Diyafizin ilik boşluğu ve süngerimsi kemiğin boşlukları endosteum denen ince hücresel tabaka ile örtülüdür. Kemikte bulunan tüm boşluklar, Havers kanalları, Volkmann kanalları ve süngerimsi kemiğin ilik boşlukları tamamen endosteum ile örtülüdür Kemik Zarları(Periosteum ve Endosteum) 38 39 Periosteumun dış tabakasından çıkan kalın kollajen fibril demetleri, içeride kemiğin dış çembersel lamellerine ve ara lamel sistemine kadar girer. Bu fibrillere Sharpey fibrüleri veya delici fibriller adı verilir. Düzensiz birçok kanalı işgal eden bu fibriller kemik lamellerine dikey ve yatay seyrederek ulaşır. Sayıları vücu­ dun farklı bölgelerinde değişiklik gösterir. Kemikte, Sharpey fibrillerine ek olarak çok az sayıda elastik fibril de vardır. Sharpey fibrilleri, Periosteumun alttaki kemiğe tutunmasını sağlar. Kemik Zarları(Periosteum ve Endosteum) 40 41 HÜCRELER Osteoprojenitör hücre Osteoblast Osteosit Osteoklast LİFLER Kollajen tip I AMORF ARA MADDE Organik komponent İnorganik komponent Kemik Dokusunun Yapısal Elemanları 428 43 44 Osteoprogenitor Hücreler Diğer destek dokular gibi, kemik dokusu da embriyonik mezenşimden gelişir. Doğum sonrası yapı ve işlev bakımından farklılaşmamış hücre topluluklarına sahiptir. Bu hücrelere osteoprogenitor veya osteojenik hücreler denir. Bunlar kemik hücresi olma yönünde koşullanmış mezenşim hücrelerdir. Olgun (ikincil) kemiklerin zarlarında (periosteum ve endosteum), bu kemiklerin içerdikleri Havers ve Volkmann kanallarının örtüsünde ve büyüyen kemiklerin metafizindeki kıkırdak matriksinin trabeküllerinde bulunurlar. 45 Osteoprogenitor Hücreler Osteoprogenitor hücreler kemiklerin normal büyümesi sırasında aktiftir. Erişkinlerde de yukarıdaki söz konusu bölgelerde hareketsiz dururken; kemikte yaralanma ve kırıkların iyileşme bölgelerinde ve kemiğin içten yeniden düzenlenmesi sırasında aktive edilerek mitozla bölünüp çoğalırlar. Çoğalan bu hücrelerin bir bölümü kemiği oluşturan osteoblastlara dönüşür. Osteogenez(kemik yapımı) durduğunda osteoblastlara da osteoprogenitor hücrelere dönüşebilir. 46 Osteoblastlar Osteoblastlar kemik oluşumundan sorumlu hücrelerdir. Kemikleşme bölgelerinde, gelişmekte olan kemiklerin periosteumunun kemiğe temas eden derin bölgelerinde diziler halinde bulunurlar. Osteoblastlar yüksek metabolik aktiviteye sahip hücrelerdir. Çekirdekleıi ökromatin özellikte ve büyük olup, genellikle hücrenin kemik yüzeyinden uzak olan kısmında yer alır. Sitoplazmalan granüllü endoplazmik retikulumca zengindir. Çok iyi gelişmiş Golgi kompleksi, çekirdek ile hücrenin tabanı arasında yer alır. Mitokondrileri uzun ve oldukça fazla sayıdadır Osteoblastlar yüksek seviyede alkalen fosfataz aktivitesi gösterirler. Bu da kemik matriksinde kalsiyum depolanmasını osteoblastların düzenlediğini gösterir. Bu hücreler kemik matriksinin organik kısmını yani kollajen fibrilleri, proteoglikanları, glikozaminoglikan ve glikoproteinleri salgılar. Henüz kireçleşmemiş olan bu tür organik maddeye osteoit denir. 47 48 Kalsiyum tuzlarının birikmesiyle kireçleşmiş kemik matriksi içinde hapsolan osteoblastlara osteosit denir. Dolayısıyla osteositler, tamamen olgunlaşmış kemik hücrelerdir. Yassı şekilde bir yapıya sahip olan bu hücreler ince sitoplazmik uzantılara sahiptir. Bu uzantılar kanaliküli denilen küçük kemik kanalcıkları içinden geçerek komşu osteositlerinkiyle ilişki kurar. Osteositlerin kemiğin diğer hücre tiplerine dönüşebilme özelliği vardır. Öyleki kemik yıkımı sırasında içinde bulundukları lakünlerden dışarı çıkınca hemen dinlenme halindeki osteoprogenitor hücrelere, bunlar da osteoblastlara dönüşebilir. Osteoliz olayı aktif fizyolojik bir olay olup, osteosit etrafındaki kemik matriksinin değişime uğratılması ve kemik tuzlarının geri emilmesidir Osteositler9 49 50 51 Kemiğin yeniden biçimlenme süresince çözünüp çevre dokularca emilmesinden sorumlu çok çekirdekli hücreler olan osteoklastlar, bir çok monositin birleşmesiyle meydana gelir. Kökeni ve işlevi göz önüne alındığında makrofajlara çok benzerler. Özellikle kemik yıkımının olduğu bölgelere yakın bulunan, 20-100 m çapında ve 50'ye yakın çekirdeği olabilen dev hücrelerdir. Kalsiyumun kemik dokusundan kana salınmasında aktif rol oynayarak, vücut sıvılarında kalsiyum derişiminin homeostatik düzenlemesinde çok önemli rol oynar . Osteoklastlann yer aldığı kemik yüzeyindeki sığ çukurla­ ra Howship çukurları adı verilir. Osteoklastlar 52 53 Osteoklastlar Kemik yıkımından aktif olarak sorumlu olan osteoklastlarda çok belirgin bir kutuplaşma göze çarpar. Çekirdekler daha çok hücrenin dış yüzeyine yani düzgün hatlı kısmına yakın yer alırken, kemiğin yıkımından sorumlu olan tarafta hücre zarı girintili ve çıkıntılı bir hal alır. Buraya dantel kenar adı verilir. Hücre zarının içeri yaptığı derin girinti ve dışarıya yaptığı uzun çıkıntılarla osteoklastın tipik görüntüsü ortaya çıkar. Osteoklastların dantel kenarının işlevi kemik yıkımı ile ilişkilidir. 54 Osteoklastlar Kandaki kalsiyum seviyesinin düzenlenmesi, kemikte birbirine zıt çalışan iki hormonla kontrol edilir. Bunlar paratiroit bezinden salgılanan parathormonu ve tiroit bezinden salgılanan kalsitonindir. Parathormonu kemik yıkımını uyararak kalsiyumun kemikten kana geçmesine neden olurken, kalsitonin kalsiyumun kemikten ayrılmasını baskılar. Parathormonu kemiğe ulaştığında osteosit, osteoklast ve etrafındaki kemik matriksi üzerine mikroskopta görülebilen bir etki yapar.10 55 56 Kuru ağırlığının % 65’ini oluşturur. Kalsiyum fosfat (%85) Kalsiyum karbonat (%10), Kalsiyum florid, magnezyum florid, hidroksit ve sulfat bileşikleri ile sodyum ve potasyum oluşturur. Kalsiyum ve fosfor hidroksiapatit kristallerini oluştururlar. İnorganik Komponent 57 Kuru ağırlığının % 35’ini oluşturur. Kollajen tip I %90-95’i Glikozaminoglikanlar Kondroitin sülfat Keratan sülfat Hiyaluronik asit Proteoglikanlar ve agregatları Glikoproteinler Osteonektin Osteokalsin Osteopontin Kemik sialoproteini Organik Komponent 58 Kemik matriksi iki esas öğeden oluşmuştur. Bunlardan birisi organik matriks, diğeri ise inorganik matrikstir. Kemiğin % 67'sini inorganik bileşenler (kalsiyum, potasyum, sodyum, magnezyum, karbonat ve fosfat), % 33 ünü ise organik bileşenler oluşturur. Erişkin memelilerde, organik bileşenlerin % 95'i kollajendir. Kemik matriksinin zemin maddesi glikozaminoglikanlar (kondroitin sülfat, keratan sülfat ve hiyaluronik asit), osteokalsin, osteonektin ve osteopontin gibi küçük glikoproteinler ve birkaç sialoproteinden oluşur. Zemin maddesi 59 Kollagen Kemikteki kollajen, bağ dokusundakine benzer. Organik kemik matriksinin temel yapısal birimini oluşturan kollajeni çoğunlukla tip I kollajen, daha az miktarda tip V kallojendir. Çok sert olmasına karşın, kemiklerin kolay kırılmamasını saglayan ögeler bu kollajen fibrillerdir. Kollajen fibriller, hidroksiapatit kristallerinin birikmesi için organik çerçeve görevi görür. Bu kristaller, kollajen fibriller üzerinde minik tabakalar ve çubukçuklar oluşturacak şekilde birikir. Protein-kristal kombinasyonu kemiğin güçlü, yerine göre esnek ve kırılmaya çok dayanıklı sağlam bir doku olmasına yol açar. 60 Kemik dokusuna inorganik maddeler sertlik kazandırır. İnorganik maddelerin başında % 85'lik bir payla kalsiyum fosfat bunu %10 ile kalsiyum karbonat takip eder. Ayrıca, az miktarlarda olmak üzere kalsiyumflorit, magnez- yum florit, magnezyum hidroksit ve magnezyum s ülfat bileşikleri bulunur. Bundan başka sitrat iyonları ve karbonat iyonları da yer alır. Bebeklerde ve çocuklarda, D vitamini eksikliğine bağlı olarak ortaya çıkan ve kemik büyümesinde bozukluğa neden olan raşitizm hastalığında, kemiklerin sertliğini sağlayan kalsiyum fosfatın yeterince birikmemesi nedeniyle kemikler yumuşar, basınç altında kolayca bükülür ve büyümesi durur. Kemiğin İnorganik Kısmı11 61 Kemik, zayıf asitler veya şelat yapan ajanlarla muamele edilirse, inorganik tuzlar kemikten ayrılır. Böylece, minerallerinden yoksun olan kemik sertliğini yitirir; ancak sağlam ve bükülebilir özelliğe sahip olur. Organik maddeler kemikten arındırılırsa da kaba yapı yine korunur. Bir dereceye kadar mikroskobik yapıda da değişiklik olmaz; ancak gerilme direncinin çoğunu yitiren kemik bir porselen gibi çok kolay kırılabilir hale gelir. Bütün bunlardan anlaşıldığı gibi, kemiğin sertliği inorganik öğelerine; yüksek seviyedeki dayanıklılığı ve esnekliği ise başta kollajen olmak üzere organik matrikse bağlıdır. Kemiğin İnorganik Kısmı 62 KEMİK DOKUSUNUN GELİŞİMİ ve BÜYÜMESİ KEMİK DOKUSUNUN GELİŞİMİ ve BÜYÜMESİ 63 Kemik Oluşumu (Osteogenez) Kemik Oluşumu (Osteogenez) 64 Osteogenez 65 Zarlararası Kemikleşme (İntramembranöz Kemikleşme) Zarlararası Kemikleşme (İntramembranöz Kemikleşme) Damardan zengin mezenkimal doku içinde oluşur. Mezenkimal hücreler osteoblastlara farklılanır ve kemik matriksi salgılamaya başlar. Oluşan primer kemik spikülleri ve trabekülleri anastomozlaşarak ağsı kemik dokuyu oluşturur. Kalsifikasyonun ardından matriks arasında kalan osteoblastlar osteositlere dönüşür. Çevredeki mezenkimal dokudaki indiferensiye hücreler çoğalarak osteoblastların kaynağı olan osteoprojenitör hücreleri oluşturarak kemik dokunun gelişimine katkıda bulunur. Kalsifiye olmayan çevre mezenkim periosteum ve endosteuma dönüşür. 66 Frontal {alın kemiği), parietal(üstkafa kemiği), oksipital (artkafa kemiği) ve temporal. (şakak kemiği) kemikler gibi kafatasının bazı yassı kemikleri ile mandibula(altçene kemiği) ve maksillanın(üstçene kemiği) bazı kısımları bu tür kemikleşme ile meydana gelir. Süngerimsi kemiğin sürekli kalacağı bölgelerde, trabeküller artık daha fazla devam etmez; damarlı bağ dokusu da yavaş yavaş kan hücrelerini üretecek olan hemopoietik doku haline dönüşür. Zarlararası Kemikleşme12 67 68 69 Enkondral(endokondral) kemikleşme Enkondral(endokondral) kemikleşme Minyatür hiyalin kıkırdak modelin oluşumu, interstisyel ve apozisyonel yolla büyümesi Kıkırdak modelin yerini kemik dokunun alması; Kıkırdak modelin merkezindeki kondrositlerin hipertrofisi, Sitoplazmalarında glikojen birikmesi, Lakünaların genişlemesi ve kıkırdak matriksin azalması, Kıkırdak matriksin kalsifikasyonu, Perikondriumda kemik yakalık oluşumu (intramembranöz kemikleşme ile) Kondrositlerin dejenerasyonu ve ölümü, Osteojenik tomurcukla birlikte bu alana gelen osteoblastların kemik matriksi salgılaması. 70 71 7213 73 Diyafizdeki birincil kemikleşme merkezinin ortaya çıkmasından sonra, kıkırdak modelin büyümesi sırasında epifıze yakın bölgelerdeki kondrositler hiyalin kıkırdakta görülen küçük gruplar oluşturma yerine uzunlamasına kolonlar oluşturur. Epifiz tabakasında, epifizden diyafizin kemikleşme merkezine doğru sıralanırsa dört hücre tabakası bulunur. Bu tabakalar şunlardır: Uzun Kemiklerde Boyca Büyüme 74 Uzun Kemiklerde Boyca Büyüme a) Epifize en yakın olan üst sırada bulunan dinlenme bölgesi. Bu bölgede bulunan kıkırdak hücreleri çoğalmayan ve herhangi bir değişme göstermeyen dinlenmekte olan hücrelerdir. Bu hücreler kemiğin en dış ucuna katılarak tutunma noktası olarak işlevi görür b) çogalma(proliferasyon)bölgesi. Mitoz bölünme geçiren kıkırdak hücrelerinden oluşur. Mitoz bölünme ve artan hücre aktivitesispnuçu tabaka kalınlaşır. Bu da epifiz plağının boyca büyümesine neden olur C) Hipertrofik bölge. Daha yaşlı, genişlemiş hücrelerin bulunduğu ve kalsiyum depolan-masıvla ilişkili dejeneratif değişikliklerin görüldüğü geçici kireçlesme bölgesidir D) dördüncü ve son tabaka diyafize en yakın tabaka olan kireçleşme bölgesidir. Hızlı kireçlenen ölü ya da ölmekte olan kıkırdak hücrelerinden oluşan ince bir tabakadır. 75 76 77 * * * * * * * * 78 14 79 80 Kireçleşmenin ilerlemesi sonucunda bu tabaka par çalana- bilir ya da kolayca kırılabilir. Ancak sonuçta oluşan alan kısa zamanda yeni kemik dokusuyla doldurularak hem sağlam bir yapıya dönüşür hem de bir bütün olarak kemik büyümüş olur. Kalsiyum ve fosfor eksikliği gibi durumlarda kireçlesme, bölgesel olarak gecikebilir. Ancak, bu durum tüm sistemde saygın olarak görülürse o zaman büyümekte olan çocuklarda raşitizm, ergin bireylerde ise kemik yumuşaması(osteomalasi) meydana gelir 81 Kıkırdağın, ilerleyen kemik dokusu tarafından verinin alındığı değişim bölgesine metafiz denir. Bu bölgede büyüme olayları devam ederken, ilkin süngerimsi kemik yoğun bir şekilde yeniden düzenlenmeye gider. Kemik uzunlamasına büyürken, trabeküllerin diyafiz ucu sürekli olarak osteoklastlar tarafından yıkıma uğrar. Bu arada, aynı zamanda ve aynı hızda epifiz ucuna da ilaveler yapılır. Böylece metafizin süngerimsi kemiği uzunluk açısından nispeten sabit kalır. 82 Büyüme zamanının sonunda, kıkırdak hücrelerinin çoğalması yavaşlar ve sonunda durur. Kolonların diyafiz ucundaki kıkırdağın kemikle sürekli yer değiştirmesi, en sonunda epifiz kıkırdağının tamamen ortadan kalkmasına neden olur. Epifiz plagı kaybolduğu zaman artık kemiğin uzunlamasına büyümesi mümkün değildir. 83 Kemiğin boyuna büyümesi Epifiz plağında gerçekleşen kıkırdağın interstisyel büyümesi ve alttan kemik dokunun endokondral yolla eklenmesi ile sağlanır. Kemiğin enine büyümesi Periosteumdaki osteoblastik aktivite ve apozisyonel yolla yeni kemik eklenmesi ile sağlanır. 84 Üyelerin uzun kemikleri ilk önce kıkırdak model şeklinde oluşur. Bu kemiklerin boyca büyümeleri kıkırdak içi kemikleşmeyle gerçekleşir. Kemiğin gövdesinin enine büyümesi ise, periosteumun hemen altındaki yeni intramembranöz kemik yapıların sürekli birikmesiyle olur. Tamamen gelişmiş bir uzun kemiğin gövdesini oluşturan sert kemik, periosteumun altındaki intramembranöz kemikleşmenin ürünüdür.15 85 86 Kırık onarımı Kırık onarımı Kırık bölgesinde lokal kanama ve pıhtılaşma O bölgede kemik matriksin yıkımı ve hücre ölümü Makrofajlar tarafından haraplanan dokunun fagositozu Periosteum ve endosteumda proliferasyon FİBRÖZ KALLUS Osteoprojenitör hücrelerin kondroblastlara farklanması, kıkırdak oluşumu KIKIRDAK KALLUS İntramembranöz ve enkondral kemikleşme ile kemik doku oluşumu KEMİK KALLUS Aktivite ile remodeling ONARIM 87 Kemik kırılmasından sonra, bu yaralı bölgede genel doku tepkimeleri görülür. Burada, yapısında bol miktarda kollajen fibrilleri bulundu-ran fibrilli kıkırdak ve kıkırdak dokusu gelişmeye başlar. Böylece kırık parçalar arasındaki boşluk, bağ ve kıkırdak dokusundan oluşan ve kaynamayı sağlayan bir doku ile doldurulur. Kırık parçaların arasındaki yeni öncül kemik dokusu, periosteum ve endosteumun dipteki tabakalarında bulunan osteoprogenitör hücrelerin aktivasyonuyla oluşturulmaya başlanır. Kemik Onarımı 88 Endokondral kemik oluşumunda olduğu gibi, fibrilli kıkırdak dokusunun kemikleşmesi, kemiğin derece derece bu dokuyla yer degiştirmesiyle tamamlanır. Kırık bölgedeki kemik oluşumu, iki kırık uçta yeni süngerimsi kemik meydana gelince hemen hemen tamamlanmış olur. Bundan sonra sırayla kemiğin yıkımı ve sert kemiğin yapımı gerçekleştirilerek, kırık bölge tamamen onarılmış olur. Kemik Onarımı 89 9016 91 92 93 Parathormonu osteoklastlar tarafından başlatılan kemik yıkımını uyarır, osteoblast aktivitesini engeller. Kemiğin artan yıkımı sonucunda Ca** ve PQ4= iyonları serbest kalarak kana geçer ve kandaki miktarları yükselir. Bu yükselme paratiroit salınımını durdurur. Hormonun salınmaması osteoblastları uyararak faaliyete geçirir ve yeniden kemik yapılmaya başlanır. Bu, böylece bir döngü olarak devam eder. Kemiğe Hormonların Etkisi 94 95 Kemiğin gelişimi, büyümesi ve onarılması, beslenmeye, güneş ışığına, hormonlara ve fiziksel egzersizlere bağlıdır. D vitamini ince bağırsaktan Ca++ emilmesi için gereklidir. D vitamini ya besinlerle alınır ya da ince bağırsaktaki hücreler tarafından üretilen ve kanla deriye taşındığında güneş ışığı(UV) etkisiyle D vitaminine dönüşen 7dehidroko-lesterol den oluşturulur. Bu molekül eksik olursa Ca++ da vücuda az alınır. Kemiğe Hormonların Etkisi 96 A vitamini normal gelişme sırasında kemik yıkımı için gereklidir. A vitamini eksikliğinde iskeletin büyüme hızında gecikme görülür. Bu vitamin gelişme sırasında osteoblast ve osteoklastların birbirleriyle etkileşimlerini, dağılımlarını ve aktivitelerini kontrol eder. C vitamini eksikliği mezenşimal kökenli dokularda önemli değişikliklere neden olur. Bağ dokusunun hücrelerarası maddesinin sentezlenmesi engellenerek iskorb üt hastalığı denen bozukluk oluşur. Kemiğe Hormonların Etkisi17 97 Kemiğin büyümesini etkileyen bir başka faktör de hipofiz ön lobundan salınan büyüme hormonudur (somatotropin). Bu hormon, epifiz diskindeki kıkırdak hücrelerinin büyümesini uyarır. Az salgılandığında cücelik, çok salgılandığında devlik meydana gelir. Tiroit hormonu epifiz diskindeki kıkırdak hücrelerinin kemik hücreleriyle yer değiştirmesinden sorumludur. Kemiğe Hormonların Etkisi 98 Androien ve estrojenler gelişmeye etkilidir. Aynı yaştaki kızların, gelişimin erken dönemlerinde erkeklerden daha uzun boylu olmaları, estrojenin daha etkili olduğunu göstermektedir. Fiziksel ekzersizlerin de kemik gelişimine etkisi vardır. İskelet kaslarının kasılıp gevşemesi hareketlerinin programlı yapılmasıyla kemikler daha uzun ve kalın olabilir. Hiç egzersiz yapılmazsa normalden biraz kısa kalabilirler. Kemiğe Hormonların Etkisi 99 İskelet sistemini oluşturan esas doku olarak kemiğin en önemli görevi yumuşak dokulara destek vermektir. Harekette işlevsel olan kasların tutunma böl­ gesini oluşturur. Sinir sistemi ve hemopojetik dokunun korunması için dayanıklı ve sert örtü oluşturur. Bütün bu mekanik işlevlerine ilaveten, büyük miktarlarda kalsiyum ve fosfor deposu olarak önemli rol oynar. Bu elementler ihtiyaç duyul­ duğunda kana salınır, böylece diğer dokulara ulaştırılır. KEMİĞİN HİSTOFİZYOLOJİSİ 100 101 * * * * * * * * 102 18 103 Dinlenme zonu Proliferasyon zonu 104 105 Ossifikasyon zonu