KEMİK DOKU HİSTOLOJİSİ DERS NOTLARI - 2 Kompakt kemikte kemik lamelleri 3-7 mikron kalınlığında olup 4 farklı konumda bulunurlar: I. Havers kanalları etrafında iç içe halkalar şeklinde ( 3-5 adet ) oryante olan lameller Havers lamelleri (ya da spesiyal lameller) adını alır. Ortada Havers kanalı ile etrafındaki bu lameller birlikte bir sistem olarak kabul edilirler ve bunlara Havers sistemleri (veya osteon) adı verilir. (Kompakt kemik dokuyu büyük oranda bu osteon lar oluşturur. Henüz yeni yapılmış olan, genç osteonlarda metabolik kemik bulunur, vücuttaki kalsiyum regülasyonuna katılır. Olgun, yaşlı osteon lardaki kemiğe ise strüktürel kemik adı verilir, bu mekanik görev yapar). II. Osteon lar arasında kalan kısımlar ara ( interstisyel ) lameller tarafından doldurulmuştur. Bunlar değişik yönlerde seyrederler.
III. Periost un hemen altında, kompakt kemiğin dış yüzeyinde görülen birkaç sıralı dış sirkumferensiyel lameller, IV. Kemiğin iç yüzünde, endosteum un hemen altında bulunan iç sirkumferansiyel lameller oluşturur. OSTEOGENEZ=KEMİK YAPIMI Kemik yapımına osteogenez, ossifikasyon, kemikleşme gibi adlar verilir. Kemikleşme paratiroid hormonu ve D3 vitamininin kontrolu altında osteoblastlar ve osteoklastlar aracılığıyla kemiğin büyüme ve yeniden şekillenmesi olaylarını içerir. Gençlik döneminde kemik yapımı yıkımdan fazladır, erginlik döneminde yapım ve yıkım hemen hemen dengeli seyreder. İleri yaşlarda ise kemik yıkımı yapımından daha hızlıdır, bu nedenle kemikler gözenekli olur ( osteoporoz). Yaşlılıkda ve menapoz sonrasında osteoporoz şekillenir, kemik yoğunluğu azalmıştır, kemikler kırılgan olur. D3 vitamini eksikliğine bağlı olarak gelişen kemik maktiksinin mineralizasyonundaki yetersizlik raşitizm ve osteomalasi (raşitizm çocukluk döneminde, osteomalasi ise erişkinlerde görülür) hastalıklarıyla sonuçlanır. İki türlü kemikleşme vardır: 1. İntramembranöz kemikleşme: Mezenkim dokusunun doğrudan kemik dokuya dönüşmesidir. Yassı kemikler bu şekilde meydana gelir. 2. İntrakartilaginöz (endokondral) kemikleşme: Mezenkim dokusundan önce hyalin kıkırdak bir model gelişir sonra bunun yerini kemik doku alır. Kısa ve uzun kemikler bu şekilde meydana gelir. Her iki şekilde de gelişen kemik primer kemiktir, daha sonra bunun yerini sekonder ( olgun ) kemik alır. 1. İntramembranöz kemikleşme:
Direkt olarak bağ dokunun ( mezenkim dokusu ) kemikleşmesidir. Kafatasının yassı kemikleri, mandibula ve maksillanın bazı kısımları, ayrıca kısa ve uzun kemiklerin kompakt kısımları bu şekilde meydana gelir.
Bu tür kemikleşme şöyle olaylanır. Önce mezenkim hücreleri yer yer hızla bölünerek osteoprogenitor hücrelere, bunlarda hızla bölünerek osteoblastlara dönüşürler. Osteoblastlar kemik doku ara maddesini sentezleyip salgılayarak içinde gömülü kalır ve osteositlere dönüşürler. Böylece mezenkim dokusu içinde kemiksi ( osteoid ) odaklar şekillenir. Bu odaklar arasındaki mezenkim dokusunda bulunan kan damarlarından çıkıp osteoid dokuya geçen Ca ve P iyonları, osteoblastların salgıladığı alkali fosfataz ın aracılığı ile CaPO4 molekülleri oluştururlar. Böylece osteoid kireçleşerek primer kemik dokusunu oluşturur. Böylece mezenkim dokusu içinde oluşan primer kemik merkezleri birbirleriyle birleşerek süngerimsi kemiği meydana getirir. Şekillenen kemiğin genişleyip-kalınlaşması ise şu şekilde olur: Devreye giren osteoklastlar kemikleri iç yüzlerinden yerler, osteoblastlar ise dış yüze yeni kemik lamelleri eklerler. Süngerimsi kemik son şeklini aldığında primer kemik dokusu içeren trabeküller ortadan kalkmış geriye sadece sekonder kemik yapısındaki trabekülleri kalmıştır. Bunun peşinden bu kemiklerin iç ve dış yüzlerine, yine intramembranöz yolla, bir miktar kompakt kemik eklenir ve kemikleşme tamamlanır. Kemik trabekülleri arasındaki mezenkim dokusu ise kemik iliğine ( retiküler bağ dokusu, hematopoetik doku) dönüşür. 2. İntrakartilaginöz kemikleşme: Ekstremite kemikleri, omurga kemikleri, pelvis kemikleri gibi kısa ve uzun kemikler bu yolla meydana gelir. Bu kemiklerin oluşacağı yerlerde önce mezenkim dokusundan o kemiğe benzeyen hyalin kıkırdak modeller oluşur. Hyalin kıkırdak dışındaki mezenkim dokusu da doğal olarak perikondrium yapısı kazanmıştır. Bu kıkırdak modelin kemikleşmesi şöyle olur:
1. Kıkırdak modelin diafiz bölgesinde perikondriyum iç katında bulunan mezenkim hücreleri bölünerek osteoprogenitor hücrelere, onlarda osteoblastlara dönüşür. Osteoblastlar kıkırdak yüzeyine tek sıra halinde dizilerek kıkırdağı bir manşet gibi saran kemik lamelleri sentezlerler ve kendileride lameller üzerindeki kovuklara yerleşerek osteositlere dönüşürler, bundan sonra kemik manşeti saran bağ dokusuda artık perikondriyum değil periosteum olarak adlanır ( bu olaylar yukarda anlattığımız intramembranöz kemikleşmenin aynısıdır ). 2. Bilindiği gibi kan damarı içermeyen kıkırdağın beslenmesi perikondriyumdan diffüzyon sayesinde olmaktaydı. Kıkırdak diafiz inde kemik manşet şekillenince diffüzyon engellenir, kıkırdak beslenemez, ölmeye yüz tutar. Kıkırdak hücreleri önce hipertrofiye olurlar (irileşirler ) sonra harap olurlar, haraplanan hücreler arasında ince septumlar halinde kıkırdak matriksi kalır,hücrelerin içerdikleri bol miktardaki alkali fosfataz enzimi kıkırdak matriksi içine dağılır. 3. Bu sırada periosteumda osteoklastlar belirir, bunlar kemik manşeti yer yer oyarak delikler ( foramen nutritium ) açarlar. Bu deliklerden kıkırdak içine doğru damarlar filizlenir, damarlardan çıkan Ca ve P iyonları kondrositlerden kıkırdak matriksine geçen alkali fosfatazın aracılığıyla birleşerek kıkırdak matriksine oturur ve onu kireçlendirir (kalsifikasyon). Böylece kireçleşmiş kıkırdak merkezleri meydana gelir. 4. Kan damarlarıyla birlikte buralara yeni mezenkim hücreleri de gelir, mezenkim hücrelerinden farklanan osteoblastlar kireçleşmiş kıkırdak dokusu üzerine dizilerek primer kemik dokusu yaparlar. Böylece ortaları kireçleşmiş kıkırdak, yüzeyleri kemikten oluşmuş primer kemikleşme merkezleri meydana gelir. Daha sonra bu primer kemikleşme merkezlerindeki kıkırdak matriks kondroklastlar, primer kemikten oluşan kısımlar osteoklastlar tarafından resorbe edilir, yerlerine osteoblastlar tarafından sekonder kemik doku yapılır.
Diyafizi dıştan kuşatan kemik manşet epifizlere doğru ilerledikce, buna parelel olarak içten de 1 den 4 e kadar anlattığımız olaylar uygun tempoda devam eder. Kemiğin ortasında oluşan kovuktaki mezenkim dokusu ise kemik iliğine dönüşür (hematopoietik doku, myeloid doku, retiküler doku). Sonuçta hyalin kıkırdak model iki yer hariç tamamen kemiğe dönüşür. Bunlardan biri hayat boyu kalıcı olan eklem kıkırdağıdır ( ki bunu dıştan perikondriyum sarmamıştır). Diğeri ise kemiğin epifiz ve diyafizi arasında kalan 1-2 mm kalınlığındaki epifizyal disk ya da epifizyal plak adını alan yerdir. Epifiz plağı kemiğin daha sonraki uzamına büyümesinden sorumludur.
Epifizyal plak kıkırdağı diyafiz yönünde devamlı mitozla çoğalır, çoğalan hücreler kemiğe dönüşür, böylece kemiğin uzaması sağlanır. Çoğalan epifizyal kıkırdak hücreleri epifizden- diyafize doğru sırasıyla şu beş zona ayrılır: 1. İstirahat zonu (reserv, depo zonu) : Buradaki hücrelerde morfolojik değişim gözlenmez, 2. Proliferasyon (çoğalma) zonu: Buradaki kıkırdak hücreleri hızla bölünerek kıkırdak modelin uzun eksenine paralel izogen gruplar (sütunlar)
oluştururlar, mitotic olarak çok aktif bir bölgedir, 3. Hipertrofik kıkırdak zonu (maturasyon zonu): Dıştan kemik manşetin oluşmasına paralel olarak beslenme olanakları sınırlanan kondrositlerde apopitoz gözlenir, kondrositlerin sitoplazmalarında glikojen biriktirir ve iri bir görünüm kazanırlar, 4. Kalsifiye kıkırdak zonu: Ölen kıkırdak hücrelerinden açığa çıkan alkalen fosfataz enzimi Ca ve P iyonların çökmesine dolayısıyla kalsifikasyonun başladığı zondur, 5. Kemikleşme zonu: Osteoblastlar vasıtasıyla kıkırdak matriks üzerine kemik sentezlenen zon.
Bu şekilde kıkırdağın uzaması 20-23 yaşlarına kadar devam eder, nihayet epifiz diski de kemikleşir ve büyüme durur. Kemiklerin epifiz lerindeki kemikleşme eklem yüzlerine kadar devam etmez, eklem kıkırdağı yaşam boyu kalır. Gelişme yıllarında bu kıkırdak epifizlerin büyümesini sağlar. Gelişmenin durmasından sonra ise eklem kıkırdağı olarak kalır. Epifizlerde ilk kemikleşme odakları doğumdan sonra başlar. Kısa kemiklerde epifiz plağı bulunmaz, bunların boyuna büyümelerini eklem kıkırdakları sağlar. Kısa ve uzun kemiklerin kalınlaşması: Kıkırdak modellerin yüzeylerinde meydana gelen kemik manşetlerin dış yüzleri düzgün değildir. Bu yüzeylerde içlerinde birer damar seyreden oluklar vardır. Periostdaki osteoprogenitor hücrelerden türeyen osteoblastlar bu olukların açık uçlarına yeni kemik lamelleri ekleyerek bunların birer tünel haline gelmelerini sağlarlar. Tünel içinde kalan osteoblastlar periferden merkeze doğru yeni lameller yaparlar, ortadası da Havers kanalı olarak kalır, böylece yeni bir osteon yapılır ve kemik kalınlaşır. Olgun kemikleri oluşturan lameller ve bunların üzerine oturmuş olan osteositler tüm yaşam boyu kalıcı değillerdir, belli bir süre yaşadıktan sonra canlılıklarını yitirir, ölürler. Ölenlerin yerleri osteoklastlar tarafından temizlenir, temizlenen yerlere osteoblastlar yeni osteon lar yaparlar. Eski osteon ların osteoklastlar tarafından yıkımı biraz eksentrik olur, işte ara lameller yıkılan osteonların artıklarından oluşur. Kemik yapım ve yıkımı üzerine hormonların etkisi: Paratiroid hormonu: Kan kalsiyum düzeyi düşünce parathormon salgılanır, bu osteoklastları aktive ederek kemik resorbsiyonunu sağlar, kalsiyum kemikten kana mobilize olur. Bu hormonun aşırı salgılandığı durumlarda kalsiyum aşırı derecede boşalır, resorbe edilen kemiğin yerini fibröz bağ dokusu alır, bu patolojik duruma osteitis fibroza ( vonrecklinghausen hastalığı ) denir. Kalsitonin hormonu: Tiroid bezindeki parafolliküler hücreler tarafından salgılanır. Parathormona zıt etkilidir, matriks resorpsiyonunu inhibe eder, osteoblastları aktive ederek kemik yapımını sağlar, böylece kalsiyum kandan kemiğe geçer. Somatotrop hormon: Hipofiz ön lobu tarafından sentezlenir. Kemiğin büyümesini uyarır, özellikle epifiz plağı üzerine etkilidir. Büyüme döneminde bu hormonun azlığı cüceliğe (pituitary dwarfism ), fazlalığı gigantism denen aşırı büyümeye neden olur. Yetişkinlerde bu hormonun fazlalığı, epifiz diski kemikleştiğinden uzama olamayacağından, kemiklerin kalınlaşmasına neden olur buna akromegali adı verilir. Testosteron ve östrojen: Her iki hormon da kemik yapımını hızlandırır. Erken cinsel gelişim kemik olgunlaşmasını hızlandırır, epifizler çabuk kapanır, böylece boy kısa kalır. Tersine bir
durumda epifiz geç kapanır ve uzun boylu kişiler gelişir. Seks hormonlarının hiç salgılanmadığı durumlarda ise ( kastrasyon gibi durumlarda ) ileri yaşlara kadar epifiz diski yavaş bir tempoda çalışacağından kol ve bacaklar oransız bir şekilde uzar. Kadınlarda menopozdan sonra östrojen azlığından dolayı kemiklerde osteoporöz görülür ( Menopoz sonrası kadında meydana geloen seks steroidi olan östrojen eksikliği esteoporozun baş sebebidir. Bu durumda, reabsorbe olan eski kemiğin miktarı yeni oluşan kemik miktarından daha fazladır, dolayısıyla kemikler dayanıksız ve kırılgan olur. Bu durum östrojen tedavisi, Ca ve Vit. D takviyesiyle geri döndürülebilir. Kemiklere beslenmenin etkisi: Protein yetersizliği : Kollajen sentezinde gerekli amino asit noksanlığına sebep olur. Kalsiyum ve fosfor: Yetersizliklerinde kemik yapımı aksar, raşitizm oluşur. D Vitamini: Barsaklardan kalsiyum ve fosforun emilmesini sağladığından yetersizliğinde raşitizme sebep olur. Aşırı D vitamini ise kemik resopsiyonunu artırır. C Vitamini: Yetersizliğinde kollajen sentezi bozulur, kemik büyümesi durur, kırıkların onarımı gecikir. A Vitamini: Osteoblast ve osteoklastların aktiviteleri ile ilgili etkisi vardır. Kemik yapım ve yıkımını dengede tutar. Hem yetersizliği hem de fazlalığı epifiz plağindaki kemikleşmeyi hızlandırdığından kısa boyluluğa neden olur. Kırıkların onarımı : Kemik kırıklarında (veya çatlalarında) bölgedeki dokular zedelenir, damarlar yırtılar, olay yeri kan pıhtısıyla dolar. Bu pıhtı içine filizlenen kapillar damarlardan çıkan nötrofiller ve monosit kökenli makrofajlar pıhtıyı ve diğer doku enkazını fagosite eder, temizler ( birbirine yapıştırılacak iki ayrı cismin yapışacak kısımlarının öncelikle temizlenmesinin gerektiğini düşünün!!!). Temizlikten sonra damarlar etrafındaki bağ dokusunda bulunan fibroblastlar temizlenen alanlara yayılarak granulasyon dokusu oluştururlar. Bol kollagen iplik içeren bu dokuya prokallus adı verilir. Prokallus daha sonra kireçleşir, hiyalin kıkırdağa dönüşerek geçici kallus adını alır. Geçici kallusun dış ve iç yüzeyini kemik zarları örterler (periost ve endost). Bu zarların yüzeylerindeki osteoprogenitor hücrelerden farklanan osteoblastlar kallusun dış ve içine intramembraneöz yolla kemik dokusu sentezlerler. Beslenemeyen içteki kıkırdak endokondral yolla yerini süngerimsi kemiğe bırakır. Bu ilk oluşan primer kemiğe de kallus adı verilir, bu kemik daha sonraki eksersizlerle yerini lamelli kemiğe bırakır. Böylece tamir tamamlanmış olur. Eklemler : Kemiklerin birbirleriyle olan bağlantı yerlerine eklem adı verilir. Bu yerler bağlantı durumlarına göre üç e ayrılır : 1) Sinartrozis eklemler : Aralarında harekete hiç izin vermeyen birleşmelerdir ( kafatası kemikleri, kostalar, sternum), 2) Amfiartrozis eklemler : Aralarında çok az
harekete izin veren eklemler (omurlar arasındaki birleşmeler), 3) Diartrozis eklemler : Aralarında serbestce harekete izin veren eklemler (art. genus vs.). Diartrozis tipi eklemlerde, kemiklerin hyalin kıkırdakla (perikondriyumu bulunmaz) kaplı uçları eklem kapsülü adı verilen synovial bir membran ile birbirine bağlanmıştır, içindeki synovial boşluk içinde bulunan eklem sıvısı (başlıca hyaluron asiti ) kıkırdakla kaplı kemikler arasındaki sürtünmeyi azaltır. İki katlı olan siynovial membranın boşluğa bakan iç katı bir-iki sıralı synovial hücreler ile döşenmiştir (synovial hücreler; makrofaj benzeri Tip A ve fibroblast benzeri Tip B olarak iki tiptir). Damar ve sinirlerden zengin bağ dokusu yapısında olan dış tabakada ise bağ dokusunun genel hücreleri bulunur. Synovial sıvıyı büyük oranda fibroblastlar tarafından salgılanan hyaluron asiti oluşturur. Bağ dokudaki mastositlerden salgılanan heparin ise bu sıvının pıhtılaşmamasını temin eder. Yararlanılan kaynaklar: 1. Genel Histoloji : Mahmut Sağlam, Reşat Aştı, Aytekin Özer, Yorum Matbaacılık Sanayii, Ankara 1997. 2. Histoloji : Permin Paker. 3. Textbook of Histology: Leeson & Leeson & Paparo 4. Temel histoloji : Junqueira & Carnerio(Çev.Edit. Yener Aytekin, Nobel Tıp Yayınevi, 2006 5. Genel Histoloji : Aliye Erkoçak. 6. Tıbbi Histoloji. Meral Tekelioğlu. 7. Microscopic Anatomy Part 1, E.J. Spring-Mils, Department of Anatomy and Cell Biology State Univesity of New York, 1992. 8. Histology, A text and Atlas, Michael H. Ross, L.J. Romrell, G.I. Kaye,1995. 9. Lecture Notes on Histology, William A. Bresford, School of Medicine University of West Virginia, 1977. 10. Histology and Cell Biology, Kurt E. Johnson, George Washington University Medical Center, Washington, 1991. 11. Histoloji ve Hücre Biyolojisi, A. L. Kierszenbaum, (Çeviri Ed. Ramazan Demir), Palme yayıncılık, 2006 12.Gartner, L.P., Hiatt, J.L., Color Textbook of Histology, Third Ed., Saunders, 2007.