Kaulu atjaunošana

Kaulu mainība: nozīme un bioloģiskais pamats

Neskatoties uz raksturīgo cietību un izturību, kauls nav statisks audums, bet nepārtraukti mainās un pastāvīgi atjaunojas. Šo procesu sauc par "kaulu pārveidošanu".

ATCERIES:

Kaulu apriti vai pārveidošanu definē kā ciklisku procesu, kurā vecāks kauls tiek noņemts, lai to aizstātu ar citiem jaunākiem audiem.
Mēs runājam par osteoģenēzi, lai norādītu uz kaulu audu veidošanos; reabsorbciju, lai norādītu uz tās sadalīšanos.
Katru gadu tiek atjaunoti aptuveni 10% no mūsu kopējās kaulu masas.

Smalkā endokrīnās sistēmas kontrolē pārveidošanas procesi seko viens otram, mainot kaulu audu struktūru atbilstoši pieprasījumiem.

Par kaulu atjaunošanos atbild divu veidu šūnas, ko attiecīgi sauc par osteoklastiem un osteoblastiem. Pirmie, daudzkodolu un mikroviļņiem bagāti, izdala proteolītiskās skābes un fermentus, kas, iznīcinot kaulu matricu, atbrīvo tajā esošos minerālus.

Osteoklastu erozīvā darbība izpaužas kā Howship nepilnības veidošanās. Izveidojot pirmo plaisu, osteoklasts atdalās no matricas, pārvietojoties ar amoeboīdu kustību uz kaulu daļas, kas atrodas blakus tikko absorbētajai kaula daļai.

Pateicoties šim procesam, katru dienu no kaula tiek izņemti aptuveni 500 mg kalcija (0,05% no kopējā kalcija). Turklāt, ja nepieciešams, dažādas osteoklastu populācijas salīdzinoši īsā laikā spēj reabsorbēt pat lielas kaulu daļas.

Pēc kaulu erozijas procesa iejaucas osteoblasti - šūnas ar diametrāli pretējām funkcijām. Faktiski tie garantē organiskās matricas veidošanos un nogulsnēšanos dobumos, ko rada osteoklastu kataboliskā darbība.

Tiklīdz šī matrica sasniedz pietiekamu biezumu, tā ir viegli mineralizējama, pateicoties kalcija iejaukšanai.Šis mineralizācijas process turpinās vairākus mēnešus, kuru laikā pakāpeniski palielinās jaunā kaula blīvums.

Tāpēc osteoģenēze notiek divos posmos:

matricas veidošanās (osteoīds);
matricas mineralizācija.

Kāpēc kaulu atjaunošanās ir svarīga?

Normālu fizisko piepūļu izraisīto stresa mikrofrakciju labošanai
Stiprināt kaulu audus, reaģējot uz atbilstošiem stimuliem
Lai regulētu kalcija un fosfora līmeni plazmā

Kas regulē šo šūnu darbību, veicinot osteoblastisko vai osteoklastisko darbību?

Process ir diezgan sarežģīts, un tā pilnīga izpratne nozīmē stabilu pamatu, no kura sākt iepazīt un ārstēt slimības, kurās tiek zaudēts līdzsvars starp osteoblastisko un osteoklastisko darbību, piemēram, osteoporozes un kaulu metastāžu gadījumā.

Nākotnes zāles darbosies, regulējot noteiktu gēnu transkripciju, lai veicinātu osteoblastu aktivitāti un osteoklastu apoptozi (šūnu nāvi).

Galvenie regulējošie faktori ietver:

a- kalcija līmenis asinīs
b- mehāniskā slodze smaguma spēka un muskuļu mehānisko spriegumu ietekmē

Skelets reaģē uz fiziskiem vingrinājumiem, muskuļu stimulāciju un smagumu, stiprinot sevi; otrādi, tas vājina.

Hormonālā ietekme un citi faktori

Lai gan kaulu garums pieaugušā vecumā paliek nemainīgs, kauls turpina uzņemt aktīvu šūnu populāciju, kas to uztur dinamiskā līdzsvara stāvoklī. Dažādi hormoni ietekmē kaulu veidošanos, augšanu un pārveidošanos, stimulējot vai nu osteoblastus, vai osteoklastus.

Kalcija hormoni: īpaši regulē kalcija homeostāzi PARATORMONE samazina kaulu izturību (stimulē osteoklastisko rezorbciju) KALCITONĪNS palielina kaulu izturību (kavē osteoklastisko rezorbciju) D VITAMĪNS:

pēc aktivācijas aknās un nierēs tas palielina kalcija un fosfora uzsūkšanos zarnās un samazina tā izdalīšanos ar urīnu

Sistēmiski aktīvi hormoni: tie ietekmē kaulu metabolismu ANDROGENS: viņi to palielina ESTROGĒNI:

viņi to palielina (tāpēc sievietes pēc menopauzes ir vairāk pakļautas osteoporozei)

Vairogdziedzera hormoni

tie to palielina sinerģijā ar GH, bet, ja to ir vairāk, tie to samazina

GH:

tas veicina skeleta augšanu bērnībā un pusaudža gados; jaunības pārpalikums izraisa gigantismu (pundurisma defektu), savukārt pieaugušā vecumā tas izraisa akromegāliju (kaulu palielināšanos, kas galvenokārt redzama ekstremitātēs un sejā).

IGF-1 un IGF-2

augšanas faktori, kas kopā ar insulīnu un sinerģijā ar GH palielina kaulu blīvumu un dabisku augšanu

PROLACTIN:

palielina aktīvā D vitamīna sintēzi, veicinot kalcija uzsūkšanos zarnās un tādējādi palielinot piena ražošanai pieejamo minerālvielu daudzumu

GLUKOKORTIKOIDI Tie iznīcina kaulu matricu, izraisot osteopēniju

Papildus endokrīnās izcelsmes signāliem kauli ir arī jutīgi pret mehāniskiem stimuliem. Audums, kas tos veido, pozitīvi reaģē uz stimuliem, ko izraisa slodzes aktivitātes (darbs un sports, kas izraisa kaulam spiedes spriedzi, piemēram, futbols, dejas, skriešana, daudz mazāk riteņbraukšana un peldēšana).

Gluži pretēji, ilgstošu imobilizāciju (piemēram, pēc lūzuma) papildina kaulaudu retums. Tas izskaidro, kāpēc daži sporta veidi, tostarp dejas, novērš osteoporozes parādīšanos gados vecākiem cilvēkiem.

Ir arī vietējie stimuli, kas uzticēti konkrētiem kurjeriem, piemēram, transformējošais augšanas faktors (TGF-ß) un insulīnam līdzīgie augšanas faktori (IGF), ko ražo osteoblasti un stimulē to darbību.

Ņemiet vērā, ka attēlā biezāka bulta zem ģenētiskajiem faktoriem, uzsverot šī elementa lielāku svaru pārējiem. Ģenētikas loma kaulu minerālu masas (KMB) mainīgumā starp indivīdiem ir nosakāma aptuveni 60-70%.