KEMİK DOKU HİSTOLOJİSİ DERS NOTLARI - 1 KEMİK DOKUSU Vücudun en sert dokusudur. Destek dokular arasında gerçek anlamda destekleme görevi yapan doku budur. Vücut ve organları için; 1.Destek ve koruma, 2.Kalsiyum ve fosfat iyonları için depo organı görevi yapar. Merkezi sinir sistemi organları, akciğerler ve kalb, kemik iliği gibi, hem yapısal hem de fonksiyonel yönden hassas organlar, kemik dokusundan yapılmış bir kafes tarafından desteklenir ve korunurlar. Ayrıca özellikle uzun kemikler oluşturdukları eklemlerle kaslarda üretilen gücü bir kaldıraç gibi çoğaltarak vücut hareketine dönüştürürler. Kemikler ayrıca vücudun kalsiyum ve fosfor depolarıdır. Kemik dokusu sertliğine karşın, karşılaştığı değişik kuvvetlerin etkisi ile şekil ve yapısını değiştirebilir (kemiğin şekillenebilme özelliği, plasticity). Örneğin; bozuk dişlerin uygun tellerle düzeltilmesi, eğri oturuş kusurlarının giderilmesi. Diğer bağ ve destek dokularında olduğu gibi hücreler azınlıktadır, yani fundamental substanslı bir dokudur. Kemik dokuyu meydana getiren unsurları şöyle şematize edebiliriz:
1. Osteoprogenitor hücreler: Bunlara osteojenik hücreler de denir. Bunlar kemik hücresi olma yönünde koşullanmış mezenkim hücreleridir ve kök hücrelerin özelliklerine sahiptir. Olgunlaşmış kemikte de, kemiği saran zarlar ( periost, endost ) içerisinde ve kemik kanalcıklarının içindeki damarlar
etrafında inaktif olarak bulunurlar (perisit ler!!). Şekilce fibroblastlara benzerler. Yeni kemik yapımı ve kemik kırıklarının onarımı sırasında mitozla çoğalarak osteoblastlara dönüşürler. 2. Osteoblast lar: Adlarından da anlaşılacağı gibi kemik yapan hücrelerdir. Osteoprogenitor hücrelerden meydana gelirler. Kemik yapım yerlerinde tek sıra halinde, epitel hücreleri gibi dizilirler. Aktivite durumlarına göre pirizmatik, kübik, basık şekilli olabilirler. Granüllü ER ve Golgi aygıtından zengindirler, ökromatik çekirdekleri vardır. Kemik fundamental substansının amorf kısmını ve fibrillerini ( tip I kolagen) sentezlerler. Henüz kireçleşmemiş olan bu tür temel madde osteoid adını alır. Osteoblastlar daha sonra salgıladıkları alkali fosfataz enzimi sayesinde kandan buraya geçen kalsiyum ve fosfor iyonlarının çökmesini sağlarlar, böylece kireçleşen fundamental substans içinde hapsolur, aktivitelerini azaltır ve osteositlere dönüşürler. (Biyolojik mineralizasyon: vücutta kemikte ve dişlerin sement, mina, dentin tabakalarında görülür. Şöyle olaylanır; Osteoblast lardaki (veya odontoblast lardaki) 100 nm çapındaki alkalen fosfataz ve diğer enzimleri içeren veziküller eksositoz yoluyla hücrenin çevresine verilir, çevreye verilen veziküller matriks içinde yırtılınca ortamda mineral çökmesi için gereken enzim yoğunluğu sağlanmış olur ve mineral çökmesi başlatılır. Yine bu yerlerdeki Tip I kollagen liflerde bulunan birlaç çeşit gama karboksiglutamik asit Ca iyonlarının kollagen liflere sıkıca tutunmalarını sağlayarak mineralizasyona katkı yapar). Osteoblastlar tarafından salgılanan alkalen fofosfatazın bir kısmı diffüzyonla kana geçtiğinden kandaki alkalen fosfataz düzeyi kemik yapım hızını gösterir. Bundan dolayı çocukluk ve büyüme çağında, kemik kırılmalarında, kemikte harabiyet yapan hastalıklarda kan alkalen fosfataz düzeyi yükselir. Hipoparotiroidizmde ise düşer.
3. Osteosit ler: Ürettiği salgı içinde hapsolan osteoblastlar osteositlere dönüşürler. Osteositler olgun kemik hücreleridir. Yassı oval şekillidirler, lacun adı verilen kovuklar içinde bulunurlar. Sitoplazmik uzantıları vardır, bu uzantılar kanaliküli osseiler içinde birbirlerine doğru uzanır. Kemik matriksi sertleşmiş olduğundan madde transportu osteositler üzerinden gerçekleşir. Bu hücrelerin uzun uzantılarının bulunması ve bu uzantıların birbirlerine bağlanmasının nedeni budur. Organeller yönünden oldukca fakir olmalarına karşın yinede aktiftirler, kemik dokusunun beslenmesini temin ederler, yaşlanıp ölürlerse o bölgedeki kemik de beslenemez ve osteoklastlar tarafından resorbe edilir, yerine yeni kemik doku yapılır.
(internet ten alınmıştır) 4. Osteoklast lar: Kemik resorbsiyonunu sağlayan hücrelerdir. Bu nedenle kemik yıkımı sırasında belirirler ve sonra kaybolurlar. Kandan gelen monositlerin birleşmesi ile şekillenen dev hücrelerdir (Osteoblastlar tarafından sentezlenen makrofaj koloni-uyarıcı factor (M-CF) monositlerin osteoklast yönünde farklanmaları ve hayatta kalmaları için gereklidir). Sitoplazmalarında bol lizozom içerirler. Hücrelerin resorbe edilecek kemiğe dönük yüzleri testere dişleri gibi uzunlu kısalı sitoplazmik uzantılar içerir (hücre inaktif formda iken bu görünüm izlenmez), lizozomlar içerdikleri çeşitli enzimleri ( asit fosfatazlar, kollagenaz ve diğer proteazlar ) bu yüz üzerinden kemiklere vererek onları eritirler. Bu nedenle osteoklastların kemik yüzeyine oturdukları yerler çukurlaşırlar, bu çukurluklara Howship lakunleri denir. Eriyen maddeler osteoklastlar tarafından fagosite edilip zararsız hale getirilirler.
Paratiroid hormone (parathormon) osteoklastların sayı ve etkinliklerini arttırır ve kemik resorpsiyonunu sağlar. Buna karşılık tiroid bezinden salgılanan kalsitonin adlı hormon ise osteoblastların sayı ve etkinliklerini arttırarak kemik yapımını sağlar. Kemik matriksi ( Fundamental substans ): Diğer destek dokuları gibi kemik dokusunda da hücreler arası madde boldur (fundamental substans, temel madde), hücreler azınlıktadır. Temel maddenin diğer destek dokulardan farkı ise inorganic maddeler de içermesidir. Buna göre kemiğin fundamental substansını; 1. İnorganik kısım, 2. Organik kısım; a-amorf kısım, b- Fibröz kısım olarak inceleyebiliriz. Sağlam ve dayanıklı bir kemikte fundamental substansın bu kısımlarının birbirine oranı dengeli olmalıdır. İnorganik kısımda eksiklik olursa kemik lastik gibi bükülebilir. Organik kısım eksik olursa kemik kırılgan olur.
1. İnorganik kısım: İnorganic kısım temel maddenin kuru ağırlığının yaklaşık %50 kadarını oluşturur. Kemik dokusuna sertlik kazandırırlar. İnorganik maddelerin en önemlileri Ca (%85) ve P (%10) dur. Ayrıca Mg ve Fl bileşiklikleride bulunur. Ca vücuttaki birçok fonksiyon için temel minerallerdendir; -enzimlerin aktifleşmesi, (örnek: mastosit degranülasyonu!!) -hücrelerin bir arada tutulması (kohezyon), -hücre membrane geçirgenliğinin sağlanması, -kas kasılması, -kan pıhtılaşması, -sinir ucu-kas membranı ilişkisi (motor plaklar) gibi görevler bunların en önemlileridir. Vücuttaki Ca un %99 u kemikte depo edilir. Her dakikada bir, kandaki kalsiyumun %25 i kemikteki Ca ile yer değiştirir. Kemik matriksindeki Ca ve P iyonları hidroksiapatit kristalleri halindedir. Kristallerin etrafı su ve iyonlardan oluşmuş bir tabaka içerir ( hidratasyon kabuğu), bu tabaka; vücut sıvıları ile kristaller arasındaki iyon alışverişinin gerçekleşmesini sağlar. 2. Organik kısım; Kemik dokusunun organic kısmı osteoblastlar tarafından sentezlenir ve salgılanır, diğer destek dokularda olduğu gibi amorf ve fibröz unsurlardan oluşur. a-amorf kısım : Kıkırdak dokuya gore daha az miktardadır. Sülfatsız GAG dan hyaluron asiti, Sülfatlı GAG dan (proteoglikanlar); kondriodin 4-6 sülfat, keratan sülfat, glikoproteinlerden; osteonektin, osteokalsin, oeteopontin ve gama karboksiglutamik asit kemik amorf maddesini oluştururlar. Daha öncede açıklandığı gibi, proteoglikanlar iplik organizasyonunda, glikoproteinler kemik hücrelerinin ipliklere bağlanmasında ve ayrıca mineralizasyon olaylarında işlev yaparlar.
Osteokalsin ve osteopontin aktif D vitamini metaboliti ile uyarılmayı takiben salınır, osteoblastların fonksiyonlarını inhibe ederler. Kemik matriksi (fundamental substans ı) genellikle asidofilik özelliktedir. Kıkırdak matriksi ise bazofilik ve metakromatiktir. Bunun nedeni; bazofiliyi sağlayan proteoglikanların kıkırdakta bol (kondriodin 4,6 sülfat) kemikte ise az bulunmasıdır. b- Fibröz kısım : Kemik doku temel maddesinde fibröz unsur olarak Tip I kolagen lifler bulunur, tip I kollagen kemik matriksinin baskın proteinidir (organic kısmın yaklaşık %95 ini yaparlar). Çok sert olmalarına karşın kemiklerin kolay kırılmamalarını sağlayan yapılar bunlardır. (Tip I kollagen liflerin özellikleri bağ dokusunda anlatılmıştır). KEMİK ZARLARI : 1. Periosteum, 2. Endosteum 1. Periosteum: Kemik dokusu dıştan bağ dokusu ile sarılıdır. Kemik dokusunu dıştan saran bağ dokusuna periost (periosteum) adı verilir. Periost da,perikondriyum gibi, gelişme döneminde iki katmandır. Dış katman iplikseldir. Daha hücresel yapıda olan iç katman ise osteojenik tabaka adını da alır. Buradaki hücrelerin çoğunluğu osteoprogenitor hücredir. Kemik yapımı sırasında iç katman oldukca aktıftir. Olgun kemiklerdede bir miktar osteoprogenitor hücre yedek olarak kalır. Periost kan damarlarından zengindir, bazıları foramen nutrisyum denen deliklerden girerek Wolkman kanalları içinde seyrederler, buradan doğal olarak Havers kanallarına atlarlar. Periost Sharpey lifleri denen kalın kollagen ipliklerle dış dairesel lamellere sıkıca bağlanmışlardır. 2. Endosteum: Kemik dokusunu içten saran bağ dokusuna endost ( endosteum) adı verilir, periost tan daha incedir, kemik iliğinin devamı olan retiküler bağ dokusu özelliğindedir. Kemik dokuya bitişik yüzü üzerinde osteoprogenitor hücreler bulunur, bunlar da osteoblastlara dönüşerek kemik yapımına katılırlar.
KEMİK DOKU ÇEŞİTLERİ Kemik dokusunun iki çeşiti vardır: 1. Primer kemik dokusu ( Olgunlaşmamış kemik ) 2. Sekunder kemik dokusu (Olgun kemik ) 1. Primer kemik dokusu: İntrauterin hayatta ilk şekillenen kemik dokusudur, buna olgunlaşmamış kemik dokusu da denir. Primer kemik dokusunda kollagen iplikler gelişigüzel seyrederler, temel madde yeterince sertleşmemiştir, osteositler sayıca boldurlar, doku içinde düzensiz şekilde dağılmışlardır, osteositlerin içine yerleştiği lakunler yuvarlakcadır. Yetişkinlerde primer kemik dokusu; kafatası yassı kemiklerinin eklem yerlerinde, diş alveollerinde ve tendonların kemiklere giriş yerlerinde bulunur. 2. Sekonder kemik dokusu: Buna olgun kemik dokusu da denir. Lamelli bir yapı gösterir, bunlara kemik lamelleri adı verilir. Kollagen iplikler kemik lamelleri içinde özel bir biçimde yerleşmişlerdir. Bir lamelde bulunan kollagen iplikler ( bunlar birbirine paraleldir ) komşu lameldekilere çapraz yönde ve spiraller yaparak seyrederler. İşte ipliklerin bu seyir durumu sekonder kemiklere büyük bir dayanaklılık sağlar. Matriks oldukca sertleşmiştir. Osteositler kemik lamelleri üzerinde düzenli bir şekilde yerleşmişlerdir, oturduğu lakunlar çok yassılmıştır, osteositlerin kanaliküli osseiler iyi gelişmiştir. Erişkinlerde sadece sekonder kemik dokusu bulunur. Sekonder kemiğin süngerimsi ve kompakt kemik olmak üzere iki tipi vardır: a. Süngerimsi ( spongiöz ) kemik:
Kısa ve uzun kemiklerin metafiz ve epifizlerinin iç kısımları ile yassı kemiklerin iç yüzleri süngerimsi kemikten yapılmıştır, bütün kemiklerin dış yüzleri ise kompakt kemikten yapılmıştır. Süngerimsi kemikte kemik lamelleri tek tiptir, birbirlerine paraleldir, yer yer anastomozlaşırlar. Lameller arasında kemik iliği ile doldurulmuş büyük gözenekler vardır. b. Kompakt kemik : p: periost e: endost
g: dış dairesel lameller m: iç dairesel lameller o: bir osteon ve spesial lameller i: interstisyel (ara) lameller h: havers kanalı v: volkman kanalı
(internet ten alınmıştır) Bu tür kemik dokuya çıplak gözle bakıldığında homojen ve kompakt görünür. Ancak mikroskopla incelendiğinde küçük kanalcıklarla (Havers ve Wolkman kanalları) donandığı görülür. Kompakt kemikte hücreler az yer kaplar, matriks yapıya hakimdir. Kompakt kemik dokuda iki türlü kanal vardır. Kemiğin uzun eksenine paralel seyreden kanallara Havers kanalları denir. Bunları birleştiren yan kanallar ise Wolkman kanalları adını alır. Her ikisinin de içinde kan damarları ve sinirler seyreder. Matriksi sertleşmiş bulunan kemik dokusu bu kanallardan çıkan besleyici maddelerin osteositler aracılığıyla diffüzyonu ile beslenir.