ÜNİTE 7 Kemik Dokusu Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra, Kemik dokusunun yapısını ve özelliklerini, Kemik oluşumunu, Kemik dokusunun fonksiyonlarını öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Giriş Kemik Yapısı ve Organizasyonu Kemik Dokunun Hücreleri Kemik Histogenezi (Kemik Oluşumu) Kemikte Onarım (Kemiğin Rejenerasyonu) Eklemler Histofizyoloji Özet Değerlendirme Soruları Sözlük ve Kavram Dizini Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Öneriler Kemiklerin iskelet sistemindeki dağılımını anatomi atlasından inceleyiniz.
1. GİRİŞ Organizmadaki diğer bağ dokularında olduğu gibi kemik dokusu da hücreler, lifler ve temel maddeden oluşmuş ancak yapısındaki kalsiyumdan ötürü sertleşmiş bir destek dokusudur. Kemikler herşeyden önce iskelet sisteminin en önemli yapıtaşıdır. Ayrıca kaslarla beraber vücut hareketini de sağlarlar. Sertliğinden dolayı hayati önemi olan organların korumasını da üstlenmiştir. Örneğin kafatasında beyin, omurgayla omuriliği, göğüs kafesiyle başta kalp olmak üzere diğer organları çevreleyerek korumaya almaktadır. Bunlar dışında kan hücrelerinin yapıldığı kemik iliğini içermesi ve metabolik önemi olan kalsiyum deposu olarak ele alınacak olursa, kemiğin destek dokusu olma dışında da önemli rolleri olduğu ortaya çıkar. Kemiklerin kırılması durumunda kendilerini tamir edebilme kapasiteleri çok iyi gelişmiştir ve böylece bozulan bölgede yeni kemik dokusu oluşturularak bölgenin fonksiyonları eskisi gibi yerine getirilir (kırıkta kemik tamirine bakınız). Kemik dokusu beslenme, metabolik, endokrin (hormonal) ve mekanik koşullara çok duyarlı bir dokudur. Bu nedenle aktif doku olma özelliğini taşır. Kemik doku organik ve inorganik komponentlerden yapılmıştır. Bu konuyu ileride ayrıntılı olarak ele alacağız. Kemiğin kompakt ve spongiyöz olmak üzere iki ayrı formu vardır. Kompakt kemik sıkı tertiplenmiş, boşluk içermeyen bir dokudur. Spongiyöz kemik dokusunun ise gevşek, labirent veya bol boşluklu tarzda bir görünümü vardır. Bu boşluklar kemik iliği ile doludur. Vücudun femur gibi uzun kemik içeren bir ekstremitesi ele alınacak olursa, bu kemiğin iki uç tarafı veya eklemlerinin bulunduğu bölge epifiz, bunların arasında yeralan uzun bölgeye ise diyafiz adı verilir. Epifiz bölgesi aynı zamanda ileride bahsedilecek olan kemiğin oluşumunda rol oynar (epifiz plağı). Epifiz kısmı ince kompakt kemikle kaplı olup spongiyöz kemik dokusundan yapılmıştır. Diyafiz bölümü ise kompakt kemik dokusundan yapılmıştır. Diyafizin ortasında da kemik iliği bulunur. Kafatası gibi yassı kemiklerin her iki tarafı kompakt, içi veya ortası ise spongiyöz kemik olarak tertiplenmiştir (diploe kemikler). Kırmızı kemik iliğinden kan hücreleri oluşurken, diğer tip kemik iliği yağ hücrelerinden meydana gelmiştir ve sarı kemik iliği adını alır. Kemikler genellikle periyosteum adı verilen ve osteojenik (kemik oluşturabilme) aktivitesi olan bir bağ dokusuyla çevrilidir. Periyosteum eklem kıkırdağında bulunmaz. Diyafizdeki kemik iliği kavitesi ve spongiyöz kemikteki boşlukların etrafı ince bir bağ dokusuyla çevrilidir. Bu yapı endosteum adını alır ve osteojenik aktiviteye sahiptir. Kemik dokusu kıkırdağın aksine bol damarlıdır. Ancak martiksinin sert olması diffüzyona elverişli değildir. Dolayısıyla dokunun beslenmesi kanaliküllerle olmaktadır. Bu kanaliküllerin içinde kemik hücreleri yerleşiktir. Hücreler sitoplazmik uzantılarıyla birbirleri ve komşu damarlarla ilişki kurarak metabolizma gerçekleştirilir. Kemiğin incelenmesi boyalı ve boyasız olarak yapılmaktadır. Boyamadan yapılan mikroskobik incelemede kemik önce kurutulur ve bundan alınan ince bir parça zımpara ile daha da inceltilerek direkt olarak mikroskoba getirilir. - 125 -
Bu şekilde kemik dokunun hücreleri (organik kısım) korunmaz ancak osteoplast (lakünalar) ve kanaliküller gayet net olarak görülebilirler. Yani dokunun inorganik yapısı ortaya konur. Buna maserasyon yöntemi adı verilir. Diğer yöntemde ise kemik rutin tespit maddeleriyle tespit edildikten sonra asitli bileşikler kullanılarak (%5 nitrik asit gibi) kemikteki kalsiyum ortamdan uzaklaştırılır böylece uygun yumuşaklığa getirilen kemik daha sonra da parafine gömülüp kesilir ve boyanır. Bu yönteme dekalsifikasyon (kemiğin kalsiyumdan arındırılması) denir. Bu şekildeki incelemede kemiğin organik kısımları (hücreler, lifler gibi) görülebilmektedir (Resim 7.1-7.2). Resim 7.1: Dekalsifiye edilmiş kompakt (lamelli) kemik dokusunda lameller (L), havers kanalı (H) ve osteositler ( ) görülüyor. Resim 7.2: Masere kemikte osteositlerin bulunduğu osteoplastlar ve? kanaliküller ( ) Kemik türleri ve incelenme yöntemleri nelerdir? - 126 -
2. KEMİK YAPISI VE ORGANİZASYONU Kemikler organik ve inorganik bölümlerden oluşmuştur. Ayrıca konunun başında söz edildiği gibi kemikler yapısal olarak da 2 farklı formdadırlar: kompakt ve spongiyöz kemikler. Şimdi bunları sırayla inceleyelim. 2.1. Kemik Matriksi Organik Bölüm Bu yapının büyük bölümü kollajen liflerden (Tip I), protein ve glikozaminoglikanlardan oluşan temel maddeden (amorf madde) yapılmıştır. Gelişmiş bir kemik dokuda lifler paralel ve belirli aralıklarla aralarında porlar bırakacak şekilde yerleşmiş olup aralarında hidroksiapatit kristalleri yerleşiktir (dokuya sertlik veren maddelerdir). Kemik matriksi genel olarak asidofildir. Doku kollajenlerden zengin olduğundan bu liflere uygun boyalarla gayet iyi boyanırlar. Histolojik incelemede dokuya eğer dekalsifikasyon uygulanırsa inorganik tuzların ortadan kalkmasıyla kemik demineralize olur ve yumuşar, ancak mikroskobik yapısını, şeklini ve sağlamlığını korur. Bunun yanısıra histolojik teknik organik elemanların ortadan kaldırılmasına yönelik ise (maserasyon gibi) kemiğin sağlamlığı ve esnekliği bozulur ve kolay kırılır hale gelir. Başka bir anlatımla kemiğin organizmadaki gerekli işlevlerini tam olarak yerine getirebilmesi ancak dokudaki organik, inorganik elemanların ve matriksin uyumlu birlikteliğine bağlıdır. İnorganik Bölüm İnorganiklerin başında kalsiyum, fosfat, sitrat, magnezyum gibi maddeler gelir. Kalsiyum ve fosfat hidroksiapatit kristalleri şeklindedir ve kemik kollajenlerinin yanında amorf madde ile birlikte içiçe organize olmuşlardır. Hidroksiapatit kristallerinin kemikteki önemi, kollajenlerle beraber kemik sertliğini ve dayanıklılığını sağlamasıdır. İnorganik maddeler kemiğin kuru ağırlığının yaklaşık %50'sini oluşturmaktadırlar.? Kemik matriksini oluşturan yapılar ve bunların rolleri nedir? - 127 -
2.2. Kompakt Kemik Dokusu ve Yapısı Kompakt bir kemiğin (örneğin femurun diyafizi) mikroskobik incelemesinde dokunun havers kanalları etrafında 3-7 µm kalınlıktaki lamellerden, hücrelerden ve sert bir matriksten oluştuğu görülür. Düzgün ve boşluk içermeyen bir tertiplemede olan kompakt kemikteki osteoplastlar (laküna) dallıdır ve kanalikül adını da alır. İçine ise osteositler (kemik hücreleri) yerleşmiştir. Kompakt kemiklerdeki bu kanaliküller her bir lamelde birçok sayıda olduğundan ait olduğu Havers sisteminin en içinden en dış lameline kadar temas kurarlar. Böylece dokuda bir ağ oluşturarak metabolizmanın olaylanmasını sağlarlar. Lamellerin sayısı 4 ile 20 arasında değişmektedir (Şekil 7.1). Özellikle enine yapılmış bir kemik kesitinde bu Havers sistemi konsetrik tertiplenmiş halkalar şeklinde ortaya çıkar. Dokunun incelenmesinde lamel sistemi şöyle sınıflandırılır: 1. Havers Lamelleri 2. Periyostun altında dış esas lameller 3. Endosteum etrafındaki iç esas lameller 4. Osteonların arasındaki ara lameller. Şekil 7.1: Kemik dokusundaki kanaliküller içinde osteositin yerleşimi - 128 -
Bir Havers kanalıyla onun etrafındaki lamellerin tümüne birden osteon adı verilir. Bir Havers kanalı yan dallarla kemik iliği ve periyosteumla bağlantı kurar. Bu yan dallara Volkmann Kanalları adı verilir. Haversteki damarlar longitudinal tertiplenmiş olup yan dallarıyla da komşu damarlarla temastadırlar. Havers kanalı 20-100 µm çapındadır ve 1-2 adet damar içerir. Damarlar genellikle kapiller, postkapiller venül veya seyrek olarak arteriol olabilir. Sert bir matrikse sahip olan kemik dokusunda diffüzyon olanağı olmadığından kanal ve kanaliküllerle kemiğin dışından içine kadar ilişki kurulur ve bu şekilde metabolizma için gerekli maddeler damar ve kanaliküllerle hücrelere kadar ulaşır. (Şekil 7.2) Şekil 7.2: Kompakt ve spongiyöz kemiğin şematik görünümü - 129 -
2.2.1. Periyosteum Bağ dokusundan yapılı olan bu tabaka eklem yüzeyleri hariç tüm kemiği dıştan çevreler. Periyosteumun; kemiğe desteklik yapmasında, beslenmesinde, gelişiminde (perikondral kemikleşmeye bakınız) ve tamir olaylarında büyük önemi vardır. Yapısında kollajen ve elastik lifler bulunur. Ayrıca Sharpey lifleri adı verilen kollajenler de matriks içine doğru ilerleyerek periyosteumu kemiğe bağlamaktadır. Bunlar dış esas lameller ile ara lamellere kadar uzanabilirler. Perikondriyum bol damar içerir ve 2 tabakası bulunur: a- Dış tabaka daha çok sıkı bağ dokusu yapısındadır. b- İç tabaka gevşek bağ dokusunda olup hücreden zengindir. Tabakaların her birinin ayrı fonksiyonları vardır. Dış kat, kollajen ve elastiklerden yapılıdır, metabolizmada rol alan damarları (aynı zamanda lenfatikleri) içerir. İç tabakanın hücreleri ise özellikle kemik yaralanmasında osteoblast haline dönüşerek yeni kemik dokuyu yapar ve o bölgeyi onarırlar. Onarım sırasında osteoblastların epiteloid hücreler şeklinde tabakalaşma yaptığı gözlenir. Bu nedenle bu tabakaya osteojenik kat da denmektedir. Kemik onarımına katılan bu hücreler normal koşullarda aktif değillerdir. 2.2.2. Endosteum Bu tabaka kemik iliği kavitesini ve kompakt kemiğin kanal sistemlerini çevreleyen ince bir retiküler bağ dokusudur ve periyosteumdan incedir. Bu tabakanın hem kemik doku hem de hemopoetik (kan hücresi yapımı) hücreleri yapabilme özelliği vardır. Görüldüğü gibi kemiğin belirli boşluklarını ve yüzeyini kaplayan bu iki bağ dokusu tabakası çok önemli rolleri üstlenmiş olduğundan herhangi birisinin bozulması veya zedelenmesi durumunda kemik için hayati önemi olan fonksiyonlar da olumsuz etkilenmektedir. 2.3. Spongiyöz Kemik Dokusu (Trabeküllü Kemik) Kemiğin bu formu da kompakt kemiğe benzemekle beraber trabeküller lamelden yoksundur. Dolayısıyla histolojik preparasyonlarda enine kesitte sirküler lamel tertiplenmesi görülmez. Buna karşılık bol boşluklu veya trabeküller oluşan adeta petek gibi bir dokusu vardır. Bu boşluklar kemik iliği ile doludur. Özellikle uzun kemiklerin epifizindeki spongiyöz doku basıncın veya kuvvetin geldiği yönde düzenlenmiştir. Böylece yapı çok daha sağlam bir hale gelmektedir. - 130 -
3. KEMİK DOKUNUN HÜCRELERİ Kemik dokusunda 4 tip hücre ayırt edilir: Osteoprogenitör hücre Osteoblast Osteosit Osteoklast 3.1. Osteoprogenitör Hücreler Kemiğin ana hücreleri olup mezanşimden kaynaklanırlar. Genellikle soluk boyanan nukleuslu, asidofilik sitoplazmalı hücreler olup endosteumda, periyosteumun iç katında ve Havers kanalları gibi bölgelerde bulunurlar. Osteoprogenitor hücreleri mitozla olgun kemik hücrelerine farklılaşmaktadırlar. Bu hücreler kemik büyümesinde, zedelenmesi veya kırık tamirinde aktif hale gelerek bölünürler ve osteoblast hücrelerine dönüşürler. 3.2. Osteoblastlar Kemik dokusunda matriksin yapımında sorumlu olan bu hücreler, kübik ya da alçak prizmatik boylu hücrelerden yapılmıştır. İri nukleusları olup sitoplazmaları koyu bazofiliktir. Elektron mikroskobunda Golgi ve endoplazmik retikulumları iyi gelişmiş olarak görülür. Lipid damlacıkları ve lizozom benzeri yapılar da sitoplazmada yer alır. Hücreler birbirleriyle kısa çıkıntılarla ilişkidedir. Kuvvetli alkalen fosfataz ve PAS pozitif reaksiyon verirler. Alkalen fosfataz hem matriks hem de kalsifiskasyonda rol alan önemli bir enzimdir. Enzim fosfatın hidroliziyle lokal inorganik fosfat konsantrasyonunu arttırmakta ve bunun kalsiyum iyonlarıyla birleşmesi sonucu kalsiyum tuzları halinde dokuya çökmesi sağlanmaktadır (kemikteki inorganik matriks yapısına bakınız). Organizmada kemik yapım hızının ölçülmesi istendiğinde de kandaki alkalen fosfataz enzimi seviyesine bakılmaktadır. 3.3. Osteositler Kemiğin esas hücreleri olup, olgun kemik hücresi adını da alır. Bu hücreler lakünaları içinde yerleşmişlerdir. Gelişimlerini tamamlamış olduklarından sentez yapamazlar. Bu nedenle granüllü ER ve Golgilerinde azalma görülür. Sitoplazma bazofilisi de daha azdır. En tipik özellikle- - 131 -
rinden biri de uzantılarıdır. Konunun başında değindiğimiz gibi bu sitoplazmik uzantılar kanaliküller içinde seyreder (Şekil 7.1). Bu şekilde her hücre lakünası içine gömülü kalmayıp birbirleriyle temas kurmaktadırlar. Bu noktalarda neksuz ve aralıklı bağlantı kompleksleri olduğu elektron mikroskopunda gösterilmiştir. Osteositlerin kalsiyumun kemiklerden kana verilmesinde ve hameostatik mekanizmayı düzenleme (kalsiyum konsantrasyonunu düzenleyerek) gibi önemli metabolik rolleri de vardır. Hücrelerin ölmesi halinde ise matrikste rezorbsiyon olayı görülür. 3.4. Osteoklastlar Kemikte yıkımı veya kemik rezorbsiyonunu gerçekleştiren hücrelerdir. 20-100 µm çapında çok büyük hücrelerdir ve 2 den 50 kadar değişen sayılarda nukleusları bulunur. Fonksiyonlarından dolayı makrofaj türü hücre olarak da kabul edilirler. Ayrıca mononüklear fagositer sisteme dahil hücrelerdir ancak aktif fagositoz yapmazlar. Osteoklastlar içerdikleri kollagenaz ve diğer proteolitik enzimlerle kemiği rezorbe etmektedirler. Eritici enzimlerle eritilen kemik dokusu uzantılarla hücre içine alınmaktadır. Osteoklastların sitoplazmaları genellikle asidofil ve vakuollüdür. Hücrelerin çok sayıda lizozomları, mitokondriyonları ve iyi gelişmiş bir Golgi kompleksleri vardır. Bu hücreler kemikte Howship lakünası adı verilen boşluklarda yerleşmişlerdir. Osteoklastlarda kemiğe bitişik yüzlerinde hücre yüzeyinin genişletilmesinde rol oynayan fırça kenarlı hücre uzantıları gözlenir. Osteoklastlar hormonlara karşı da çok duyarlıdırlar. Örneğin paratiroid hormonu hücrede RNA sentezini arttırmada etkili olurken, kalsitonun hormonu bunun tersi etki yapmaktadır. Kemik yıkımı, kemiğin modelleşmesinde önemli rol oynar (kemik oluşumuna bakınız). Bu olay osteoklast ve osteoblastların uyumlu çalışması neticesinde gerçekleşmektedir. 4. KEMİK HİSTOGENEZİ (KEMİK OLUŞUMU) İntramembranöz ve Enkondral olmak üzere 2 tür kemikleşme vardır. Bunlardan intramembranöz kemikleşme bağ dokusu, enkondral tip ise kıkırdak dokunun katılımıyla oluşmaktadır. Kemikleşme hangi türde olursa olsun ilk oluşan kemik dokusu primer kemik yani olgunlaşmamış kemiktir. Oluşan bu primer kemik kalıcı olmayıp yerini esas yani olgun lamelli kemik dokuya bırakmaktadır. Daha önce de bahsedildiği gibi kemik yapımı, yıkımı veya rezorbsiyonu ile uyumlu bir biçimde olmaktadır. Kemik dokusu aktif bir yapıdır dolayısıyla devamlı olarak yenilenmektedir. Bu yenilenme özellikle mekanik, kimyasal ve hormonal koşullarla yakın ilgilidir. - 132 -
? Kemik hücrelerinin yapısal farkları ve bu hücrelerin dokudaki rolleri nedir? 4.1. İntramembranöz Kemik Oluşumu Kemiğin bu şekildeki oluşumu bağ dokusu tarafından gerçekleştirilir. Organizmada kafatasın frontal, pariyetal, temporal gibi kemikleriyle çene bu tür kemikleşmeyle oluşmaktadır. Bu kemiklere membran kemikleri de denmektedir. Kemiğin gelişmesi şöyle olmaktadır: Önce mezenşim hücreleri damarlar etrafında toplanırlar ve çoğalırlar. Aradaki boşluklar sertleşmemiş matriks ve içindeki kollajen liflerce doldurulmuştur. Mezenşim hücreleri osteoblastlara dönüşebilen hücrelerdir. Bu hücreler hücrelerarası madde ve lif sentezini de yaparak osteositlere farklılaşırlar. Bu bölgeye kemikleşme merkezi adı verilir. Oluşan kemik spongiyöz (trabeküler) yapıdadır ve lamel içermez. Araya henüz kalsiyum bileşikleri de çökmemiştir ve osteoid doku adını alır. Damar çevresindeki osteoblastların osteositlere dönüşerek boşalttıkları yerlere arkadan yeni hücrelerin gelmesiyle olayda devamlılık sağlamaktadır. Trabeküller büyür, çoğalır ve anastomozlaşarak spongiyöz kemik dokusu şekillenmiş olur. Bu tür kemikleşmede peristeum ve endosteum kemikleşmeye katılmayan bağ dokusu tarafından yapılmaktadır. Trabeküllerarası boşluklardaki bağ dokusu da kemik iliğinin miyeloid veya hemapoetik dokusuna (kan hücrelerinin yapımı) dönüşmektedir. 4.2. Kondral Kemikleşme Bu tür kemikleşme diğerinden biraz farklıdır. Kemikleşme Hyalin kıkırdak hücreleriyle oluşmaktadır. Bu nedenle intrakartilagenöz kemikleşme de denmektedir. Organizmanın uzun ve bazı kısa kemikleri böyle gelişir. Kondral kemikleşme perikondral ve enkondral olmak üzere 2 tiptir. 4.2.1. Perikondral Kemikleşme Kıkırdak yüzeyindeki mezenşim kaynaklı hücreler osteoblastlara dönüşerek bu bölgede tabakalaşma yaparlar ve ara maddeyi salgılayarak osteosit haline dönüşürler. Bu olayı kalsifikasyon izler. Sonuçta ise diyafizin ortasında ve daha sonra da uçlara doğru gelişen ve kıkırdağı çevreleyen bir perikondral kemik dokusu ortaya çıkar. Kemikleşme tamamlandıktan sonra perikondriyum periyosteum adını almaktadır. Bu kemik kompakt yapıdadır ve bu yolla kemiğin enine büyümesi sağlanır. - 133 -
4.2.2. Enkondral Kemikleşme Bu tür kemikleşmede kıkırdak hücreleri önemli rol almaktadırlar. Özellikle uzun kemiklerin şekillenmesi bu yolla olur. Bu tür kemikleşme esas olarak kıkırdak hücrelerinin özellikle uzun kemiklerin diyafiz bölgesinde birtakım değişimleri şeklinde olmaktadır. Uzun kemikler epifiz (yuvarlakça uç kısımlar) ve uzun bir diyafizden oluşur. Daha önce bahsedildiği üzere meydana gelecek ilk kemik önce diyafizi saran perikondriyumda intramembranöz yolla olmakta (kemik halkası oluşumu) ve Periyost şekillenmektedir. Diyafizdeki kemikleşme primer kemikleşmedir ve bölge tamamen kemikleşinceye kadar devam eder. Bunu epifiz bölgesindeki kemikleşme izler ve sekonder kemikleşme merkezi adını alır. Epifizdeki eklem kıkırdağı ise kemikleşmeye katılmaz. Uzun kemiğin diyafizinde meydana gelen ve kemiğin uzunlamasına büyümesini sağlayan olayları ise kısaca şöyle özetleyebiliriz: Kıkırdak hücrelerinde görülen farklılaşmalar neticesinde doku birtakım zonlara (bölgelere) ayrılmaktadır. Bu zonlar şöyle sıralanmaktadır; 1. Dinlenme zonu: Morfolojik değişim göstermeyen hyalin kıkırdak hücrelerinin olduğu bölgedir. 2. Poliferasyon zonu: Kıkırdak hücrelerinin hızla bölünüp çoğalması ve uzun kolonlar yapmasıdır. 3. Hipertrofi zonu: Büyümüş ve sitoplazmalarında glikojen birikmiş kıkırdak hücrelerinin olduğu bölgedir. 4. Kalsifikasyon zonu: Kıkırdak hücreleri bozulmaya başlamıştır ve ortama kalsiyum çöker, dokunun bazofilisi artar. 5. Kemikleşme zonu: Bölgede oluşan bol damarlı yeni kemik dokusudur (enkondral tipte). Yukarıdaki açıklamalarda görüldüğü gibi ilk zonda mitozla çoğalan (proliferasyon zonu) kıkırdak hücreleri kemik uzun eksenine doğru dizilmeler yapmaktadırlar. Çoğalma diyafiz ortalarında durur. Bundan sonra hücreler sitoplazmalarında madde depolamaya başlarlar ve büyürler (hipertrofi zonu). Buradaki hücrelerde alkalen fosfataz enzimi çok artmıştır ve bu enzimin dışarı çıkmasıyla kalsifikasyon başlar. Kalsifikasyondan sonra görülen kemik yıkımı veya rezorbsiyon olayı osteoklastlarca yerine getirilir. Bu bölge kan damarlarından da zengindir. Rezorbsiyon sonucu ortaya çıkan boşluklara kemik kovukları denir. Bu bölgeye periyosteumdan gelen osteoprogenitör hücreler osteoblastlara dönüşürler ve kavitelerin yüzeyine yerleşerek kemik matriksini yaparlar daha sonra da osteosit haline dönüşürler. Matriks de ileride kalsifiye olmaktadır (Resim 7.3). - 134 -
Resim 7.3: a - Çoğalma ve Hipertrofi zonu b - Kalsifikasyon k-primer kemikleşme bölgeleri p-periosteum Havers lamel sistemi ise şu şekilde ortaya çıkmaktadır: Osteoklastların civar dokuyu eriterek açtıkları kovukların anastomozlaşmasıyla bir nevi tünel veya labirent benzeri yapı oluşmaktadır. Bunların içi kemik iliği, bağ dokusu ve osteoklastlarca dolmuştur. İşte buradaki bağ dokusunda yeralan hücreler osteoblastlara farklılaşıp kanal duvarına dizilirler ve o Havers'in en dış lamelini yaparlar. Olay süreklidir ve bu şekilde periferden merkeze doğru konsentrik tertiplenmiş lamel tabakası ortaya çıkar (osteon). Sonuç olarak perikondral kemikleşme perikondriyumun osteojenik aktivitesiyle, enkondral kemikleşme ise kondrositlerin yani hyalin kıkırdak hücrelerin çoğalması ve diğer bir takım değişiklerle meydana gelmektedir. Kemik bir yandan devamlı olarak yapılırken bir yandan da osteoklastlarca yıkıma uğratılmakta ve bu iki olayın uyumlu çalışmasıyla kemik normal formunu korumaktadır. 5. KEMİKTE ONARIM (KEMİĞİN REJENERASYONU) Organizmada herhangi bir nedenle hasar gören dokular belirli bir oranda kendilerini yenileyebilmektedirler. Kemik dokusu bu onarım işini en iyi yapanlardan birisidir. Kemiğin kırılması durumunda, kırık bölgesinde yeni bir kemik dokusu oluşarak bölge tamamen normal hale gelmektedir. Kırık meydana geldiğinde dokunun kan damarları da hasar gördüğünden kanama oluşur ve bu bölgedeki kan pıhtılaşır. Kırık bölgesindeki doku da bozulmuştur ve ortadan kaldırılması gerekmektedir. Ortama gelen nötrofiller ve makrofajlar hasarlı dokuyu ortadan kaldırırlar. Bölgede fibroblastların ve damarların çoğaldığı gözlenir. Bu bölge daha sonra fibröz bir doku yapısı haline gelir ve kırık yeri kıkırdak dokuya dönüşür. Bu yeni dokuya kemik kallusu denir. Bu arada kırık bölgesindeki periyosteum ve endosteumun osteoblastları çoğalarak kırık bölgesine gelirler ve burada bir hücre katı oluştururlar. Daha sonra enkondral kemikleşmede olduğu gibi primer kemik oluşmaktadır. Bölgede ayrıca intra- - 135 -
membranöz kemikleşme de olur. Onarım sırasında önce primer kemik dokusu gelişmektedir. Bu doku henüz olgunlaşmamış kemik dokusudur. Doku daha sonra yavaş yavaş ortadan kalkarken yerini sekonder yani esas kemik dokuya bırakır. Böylece onarılmış kemik o bölgede tamamen normal şekline kavuşur ve fonksiyonlarını yerine getirir bir duruma gelir (Resim 7.4). Resim 7.4: Kırık bölgesinde oluşmuş yeni kıkırdak doku. 6. EKLEMLER İskelet sisteminde iki ya da daha çok elemanın birbiriyle temas ettikleri ya da bağlandıkları yapıya eklem (artikulasyon) denir. Bu yapılar yardımıyla kemikler rahatça hareket edebilmektedirler. İki eklem türü bulunur: Sinartrotik eklemler (az veya hiç hareket etmeyen eklemler) Diartrotik eklemler (hareket eden eklemler) - 136 -
6.1. Sinartrotik Eklemler Eklem boşluğu olmayan dolayısıyla çok az hareket eden veya hiç hareket edemeyen eklemlerdir. Yapısını yerine göre sıkı bağ dokusu (senfizis pubiste olduğu gibi), hyalin kıkırdak ile kemik dokusu oluşturmaktadır. Kostaların sternuma bağlantı yerleri, radius-ulna ve kafatası kemikleri bu tür eklemleri içermektedir. 6.2. Diartrotik Eklemler Bu tip eklemler hareket edebilirler. Bilek veya diz gibi bölgelerde bulunurlar. İki kemik arasında eklem boşluğu bulunur. Yapısında sinovial membran ve sinovial sıvısı bulunduğundan sinovial eklem olarak da adlandırılır. Sinoviyal sıvı aynı zamanda kaydırıcı özellikte olan bir maddedir. Eklem yüzeyinde perikondriyum bulunmaz ve sinoviyal sıvı yardımıyla bu yüzeyin kayganlığı sağlanmaktadır. Kemiklerin uç kısımlarını kaplayan sinoviyal eklemde hyalin kıkırdak bulunur (Şekil 7.3-7.4). Diatroz tipi eklemlerde, kemik uçlarındaki temas ligamentler ve bir kapsül ile sağlanmaktadır. Eklemi dıştan saran bu kapsül; dış fibröz ve iç sinoviyal membran olmak üzere iki tabakalıdır. Bu yapılar hücre ve damardan zengin bir bağ dokusudur. Elektron mikroskobik incelemelerde sinoviyal membranda iki tip hücrenin varlığı ortaya konmuştur. Bunlardan bazıları fagositoz yapabilmektedir (A hücreleri). Yapılarında Golgi aparatus, mitokondriyon ve lizozomlar yoğun olarak yer almıştır. B hücreleri olarak adlandırılan diğer hücre tipleri ve fibroblastlara benzemektedirler. Sitoplazmalarında granüllü endoplazmik retikulum iyi gelişmiştir. Sinoviyal membran, renksiz, vizkoz ve hyaluronik asitten zengin yapıdaki sinoviyal sıvının yapımını sağlamaktadır. Bu sıvı eklem kayganlığının yanısıra damardan yoksun eklem kıkırdağına besin maddeleri ve oksijenin ulaşmasını da sağlamaktadır. - 137 -
Şekil 7.3 ve 7.4: Eklemin şematik görünümü. 7. HİSTOFİZYOLOJİ Kemik dokusunun başlıca fonksiyonları: taşımak, korumak, vücudun hareketine yardımcı olmak ve organizmaya kalsiyum sağlamaktır. Gövdenin ağırlığı iskelete binmektedir. Bu taşıma, iskelet sisteminin ana yapı taşı olan kemiklerle sağlanmaktadır. Kafatasında beyin, kostalar ve kalça kemikleriyle iç organlar, omurgalar- - 138 -
la omurilik gibi hayati önemi olan organlar korumaya alınmaktadır. Kaslar kemiklere belirli yerlerinden yapışmışlardır dolayısıyla vücudun hareketini sağlarlar. Burada özellikle uzun kemikler kaldıraç görevini yapmakta ve dolayısıyla hareketin daha az bir kuvvetle yapılmasını (örneğin bir ağırlığı kaldırmada) sağlamaktadırlar. Kemik kalsiyum içeren bir dokudur ve organizmada özellikle kas kasılmasında (kasın kasılma mekanizmasına bakınız), sinir uyartılarının oluşumunda rol alan bazı enzimlerin aktive edilmesinde, kan pıhtılaşmasında ve hücre membranı permeabilitesinde önemli rol oynar. Buradan görüleceği gibi, kalsiyum ve organizma arasında yakın ilişki vardır ve mekanizmada kan dokusu önemli rol oynar. Yani kemikle kan arasında sürekli bir kalsiyum alışverişi vardır. Kalsiyum süt ve süt ürünlerinden alınıp kemiklerde depo edilir ve gerektiğinde serbest hale geçip kana verilir. Kullanılmayan kalsiyum fazlası ise dışkı ve idrarla atılmaktadır. Kalsiyumun kandaki miktarı, endokrin organlardan tiroid ve paratiroid hormonları tarafından ayarlanmaktadır. Eğer kanda kalsiyum seviyesi düşükse paratiroidin parathormonu osteoklastları aktive edip matriks rezorbsiyonunu arttırır ve kalsiyumun serbestleşip kana geçmesini sağlar ve kanda istenilen kalsiyum miktarı sağlanır. Aksine yani kalsiyumun istenmemesi durumunda, bu sefer tiroidin parafolliküler hücrelerince salgılanan kalsitonin hormonu osteoklastları baskılar ve kemik matriksi yıkımı durdurarak kalsiyumun kemik dokuda kalması sağlanır. Yukarıda söz ettiğimiz endokrin organlardan herhangi birisinin normal çalışmaması durumunda örneğin paratiroidin aşırı salgılama yapması matriksin rezorbsiyonuna bağlı olarak kemik dekalsifikasyonuna neden olacak ve kandaki kalsiyum çok yükselecek sonuçta da kemikler daha kolay kırılır hale geleceklerdir. Kemiği etkileyen diğer endokrin organlar arasında dişi ve erkek genital sisteminin endokrin bölümleri ile Hipofiz bulunur. Hipofiz ön lob hormonları epifiz kıkırdağını uyararak kemiğin uzamasını sağlar. Bu hormonun büyüme çağındaki eksikliğinde ise cücelik, fazlalığında ise devlik (uzun kemiklerin aşırı büyümesi) görülmektedir. Yetişkin insanda ise bu fazlalık özellikle çevre kemiklerin (el, çene gibi) aşırı kalınlaşmasına (akromegali) neden olmaktadır. Erkek seks hormonu androjenler ve dişideki östrojenler kemik yapımı uyaran hormonlardır. Beslenmenin de kemikler üzerinde büyük rolü vardır. Büyüme çağında yetersiz kalsiyum alınımı kemik yapımını yavaşlatmakta aynı zamanda şekil bozukluklarına neden olmaktadır (raşitizm). Yetersiz kalsiyum ve D vitamini, yetişkinlerde osteomalazi olarak bilinen kemiğin yumuşamasına neden olmaktadır. C vitamini de kemiği etkileyen önemli bir faktördür. Osteoblast ve osteositlerdeki kollajen sentezi için bu vitamin gereklidir.? Kemiğin organizmadaki rolü nedir? - 139 -
Özet Kemikler organizmada en sert dokulardır. Bu özelliklerinden dolayı hayati önemi olan beyin, kalp, akciğer, omurilik gibi organları korumaya almakta aynı zamanda vücuda destek görevi yapmaktadır. Kompakt ve spongiyöz olarak iki tür kemik dokusu vardır. Tek tek veya her ikisinin bir arada olduğu vücut bölgeleri vardır. Kemik dokuda yapı, kollajen lifler, hücreler, amorf maddeden oluşmuştur. Bunlar dışında dokuda kan ve kemik iliğinin bulunduğu bir de kanal sistemi bulunur. Periyost, eklem yüzeyleri hariç tüm kemiği dıştan saran sağlam bir bağ dokusudur. Kemik ara maddesine kalsiyum çökmüştür bu nedenle doku serttir. Lameller kemiğin tipik yapıları olup Havers kanalları etrafına konsentrik olarak yerleşmişlerdir. Laküna, kemik hücrelerinin yerleştiği kovuklardır ve kanalikül adı verilen ince kanallarla diğer lameldeki kovuklarla temastadırlar. Matriksin sert olması diffüzyona olanak vermemektedir. Hücrelerin kan damarlarıyla ilişkisi ise bu kanaliküller sayesinde kurulabilmekte ve metabolizma onaylanmaktadır. Kemikler intramembranöz ve enkodral olmak üzere iki şekilde olur. Bunlardan birincisinde kemik direkt olarak bağ dokusundan, diğerindeyse kıkırdaktan gelişmektedir. Kemik Dokusu Özet Tablosu Hücre Tipi Özelliği Liflerin Özelliği Matriks Özelliği Osteoprogenitor Yassı şekilli, soluk Tip I kollajenlerdir Sert ve yoğun bir matriks vardır. hücre boyanmış nukleuslu Lifler belirli aralıklarla Yapıya kalsiyum çökmüştür. hücrelerdir, mitoz yaparlar. düzgün bir tertiplenme Kanal sistemi çok iyi gelişmiş gösterirler. Bu olup,burada damarlar yerleşiktir aralıklara (Havers, Volkmann). Osteoblast Kübik veya piramidal hidroksiapatit Hücrelerin metabolizması şekilli, uzantılı hücrelerdir. kristalleri çökmüştür. kanalikül sistemiyle gerçekleşir. Kemik yapımında Kemik dokunun, Kompakt (sıkı rol oynarlar. tertiplenmiş) ve Spongiyöz Sitoplazma koyu bazofilik (trabeküllü veya boşluklu) ve granüllüdür. olmak üzere 2 formu bulunur. Osteosit Osteoklast Oval şekilli, lipid, glikojen ve pigment içeren hücrelerdir. Mitoz yapmazlar. Uzantılı hücrelerdir. Kemik yıkımını (rezorbsiyon) sağlayan hücrelerdir. Çok sayıda nukleus içerirler, sitoplazmada bol lizozom bulunur. Yıkım için kullanılan Kollagenaz ve proteolitik enzimleri salgılarlar. - 140 -
Değerlendirme Soruları 1. Kemik dokusu ara maddesinde en çok bulunan lif türü hangisidir? A) Elastik lif B) Retikulum lifi C) Kollajen lif D) Elastik ve retikulumun ikisi birden E) Hiçbiri 2. Spongiyöz kemik dokusu uzun kemiklerin neresinde bulunur? A) Diyafizin dış tarafında B) Perikondriyumda C) Havers kanalında D) Epifizde E) Endosteyumda 3. Periosteyum kemiğin neresini çevreler? A) Havers kanalını B) Lakünaları C) Eklem yüzeyini D) Eklem yüzeyi hariç tüm kemiği E) Hiçbirini 4. Hangisi kemik dokusunun karakteristiği değildir? A) Lamellar yapıdadır. B) Sert bir dokudur. C) Bol damarlı bir dokudur. D) Organik materyalde kollajen lif bulunmaz. E) Hiçbiri. - 141 -
5. Kemik hücresi hangisinde gelişir? A) Osteosit B) Osteoklast C) Osteoblast D) Osteoprogenitor hücre E) Makrofaj 6. Kemik dokusundaki kollajen lif ve ara madde yapımında sorumlu hücre hangisidir? A) Osteoblast B) Osteoklast C) Preosteoblast D) Preosteoklast E) Kondrosit 7. Kemik yıkımını (rezorbsiyon) yapan hücreler aşağıdakilerden hangisidir? A) Osteosit B) Osteoklast C) Osteoblast D) Fibroblast E) Hiçbiri 8. Endokral kemikleşmede görülen en tipik özellik nedir? A) Bağ dokusuyla gelişir. B) Kemiğin kalınlığı artar. C) Hyalin kıkırdak bu kemikleşmeyi başlatır. D) Bu kemikleşmeyle doğrudan kompakt kemik oluşur. E) Hiçbiri. 9. Hangisi kemik dokunun özelliklerinden değildir? A) Kalsiyum deposudur. B) Kan ve kemik iliği hücrelerinin yapıldığı doku kemikte yer alır. C) Trabekül spongiyöz kemiğin yapısında görülür. D) Lamellerde laküna bulunmaz. E) Volkmann kanalları periosteyum ve kemik iliği ile temasta olan yapıdır. - 142 -
10. Aşağıdaki açıklamalardan yanlış olanı bulunuz. A) Enkondral kemikleşmeyle uzun kemiklerin boyca uzaması sağlanır. B) Periosteyum, hem kemiği çevreler hem de kemik oluşumuna katılır. C) Kanalikül, kemikteki ince kanallardır; osteositlerin uzantıları bunlar içinde yerleşiktir. D) Rezorbsiyon; eş deyişle kemik yıkımı, kıkırdak hücrelerinin proliferasyon fazında görülür. E) Diartroz, hareket edebilen eklem türüdür; sinovial sıvısı vardır. Sözlük ve Kavram Dizini Diartrotik eklem Diyafiz : Hareket edebilen eklem türü. : İki epifiz arasında kalan kemiğin uzun bölgesi. Endosteyum : Kemik iliği kavitesini çeviren retiküler doku. Epifiz Havers Kanalı Hipertrofi Homeostazis Kallus Kalsifikasyon Kartilajenöz kemikleşme Lamel Maturasyon Organik matriks Osteon Osteoblast : Uzun kemiklerin iki uç bölgesi. : Kemiğin ortasından geçen damar, sinir ve kemik iliği içeren kanal. : Hücre büyüklüğünün artması. : Vücut faaliyetlerinin normal olması. : Kırılan kemiğin yerine oluşan doku. : Dokuda kalsiyum tuzlarının birikmesi. : Kıkırdağın başlattığı kemikleşme türü. : Dairesel veya düşey doğrultuda yerleşik kollajen tabakalar. : Gelişme, olgunlaşma. : Amorf ara madde ve liflerin oluşturduğu doku kısmı. : Bir Havers kanalı çevresindeki lamellerin tümü. : Laküna, kemik hücresinin bulunduğu kavuk. - 143 -
Periosteyum Primer ossifikasyon Proliferasyon Radius-Ulna Rezorbsiyon Sinartrotik eklem Sinovial sıvı Sharpey Lifi Sternum Tibia-Fibula Zon : Kemik iliği kavitesini çeviren retiküler doku. : İlk oluşan kemik dokusu. : Hücrelerin çoğalması. : Kol kemiklerinden ikisi. : Kemiğin yıkılması olayı. Osteoklastların kemik dokusunu yemesi. : Az veya hiç hareket etmeyen eklem türü. : Eklem hareketini kolaylaştırıcı, akıcı kıvamdaki hyaluronik asitten zengin sıvı. : Kemiği periosta bağlayan kollajen lifler. : Kaburgaların çıktığı göğüs kafesi ön bölgesi. : Bacak kemiklerinden ikisi. : Ayrı özelliklerdeki bölgeler, bölge. Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Bioom and Fawcett.: A Textbook of Histology, 11 th. Ed. Sounders Comp., Philadelphia, 1986. Erbengi, T ve ark.: Histoloji 1. Beta Basın Yayın Dağıtım, İstanbul, 1987. Erkoçak, A.: Genel Histoloji; Ankara Üniversitesi yayınları, Ankara, 1980. Kurt, E. Johnson: Histology and Cell Biology. 2 nd. ed. Harwall Pub. Pennsylvania 1991. Leeson. T, Leeson, R., Raparo, A. Text and Atlas of Histology, W.B. Saunders Co. Phila delphia 1988. Paker, Ş.: Histoloji, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayınları, Bursa: 1990. Ross, M.H.: Histology. A Text and Atlas, Harper and Row Publ. C.B. Lippincott Co. 1983. Tekelioğlu, M.: Genel Tıp Histolojisi, Beta Basın Yayın Dağıtım, İstanbul, 1989. - 144 -