نسيج العظام: الخصائص والبنية والتكوين والنمو - مادة الاحياء - 2026

في أنسجة العظام واحد هو أن تتكون العظام. العظام والمينا والعاج هي أقسى المواد في جسم الحيوانات. تشكل العظام الهياكل التي تحمي الأعضاء الحيوية: الدماغ محمي بواسطة الجمجمة ، والنخاع الشوكي محمي بواسطة العمود الفقري ، والقلب والرئتان محميان بواسطة القفص الصدري.

تعمل العظام أيضًا بمثابة "رافعات" للعضلات التي يتم إدخالها فيها ، مما يضاعف القوة التي تولدها تلك العضلات أثناء تنفيذ الحركات. الصلابة التي يوفرها العظم تسمح بالحركة ودعم الأحمال ضد الجاذبية.

خلايا أنسجة العظام (المصدر: OpenStax College عبر ويكيميديا ​​كومنز)

العظم هو نسيج حي ديناميكي يتغير باستمرار ويتم تحفيز هذه التغييرات من خلال الضغط والضغوط التي يتعرض لها هذا النسيج. على سبيل المثال ، الضغط يحفز الارتشاف (التدمير) ويمكن أن يحفز الإجهاد تكوين عظام جديدة

العظام هي الرواسب الرئيسية للكالسيوم والفوسفور في الجسم: يتم تخزين ما يقرب من 99٪ من إجمالي الكالسيوم في جسم الإنسان في أنسجة العظام. تختلف الكتلة العظمية الإجمالية طوال حياة الحيوان. خلال مرحلة النمو ، يتغلب تكوين العظام على الارتشاف (التدمير) وينمو الهيكل العظمي ويتطور.

في البداية يزيد طوله ثم سمكه ، ليصل إلى أقصى حد له بين 20 و 30 عامًا في البشر. في البالغين (حتى حوالي 50 عامًا) هناك توازن بين تكوين العظام والارتشاف.

يتم تحقيق هذا التوازن من خلال عملية الاستبدال المعروفة باسم "إعادة تشكيل العظام" والتي تؤثر ، سنويًا ، على 10٪ إلى 12٪ من إجمالي كتلة العظام. بعد ذلك ، تبدأ العملية التنكسية التي يتجاوز فيها الارتشاف التكوين وتنخفض كتلة العظام ببطء.

الخصائص والهيكل

يحتوي العظم على تجويف مركزي يسمى التجويف النخاعي ، والذي يضم نخاع العظم ، وهو نسيج مكون للدم ، أي النسيج الذي يشكل خلايا الدم. يتم تغطية هذه الهياكل بواسطة السمحاق ، باستثناء المناطق المقابلة للمفاصل الزليلي.

يحتوي السمحاق على طبقة خارجية من النسيج الضام الليفي الكثيف وطبقة داخلية بها خلايا مكونة للعظم ، وهي خلايا مكونة للعظام أو خلايا منشط العظم.

يُبطن الجزء المركزي من العظم بطبقة أحادية من الخلايا من نسيج ضام رفيع ومتخصص يُسمى بطانة العظم. يحتوي بطانة العظم على خلايا هشاشة العظام وبانيات العظم. يتم تنجيد العظم بهذه الطريقة حيث يتم دمج خلاياه في مصفوفة خارج الخلية متكلسة.

تتمايز خلايا Osteoprogenitor إلى بانيات العظم وتكون مسؤولة عن إفراز مصفوفة العظام. عندما تكون محاطة بمصفوفة ، يتم تعطيل هذه الخلايا وتسمى الخلايا العظمية.

الفراغات التي تشغلها الخلايا العظمية في المصفوفة تسمى الفجوات.

90٪ من المادة العضوية تتكون من ألياف كولاجين من النوع الأول ، وهو بروتين هيكلي موجود أيضًا في الأوتار والجلد ، والباقي عبارة عن مادة جيلاتينية متجانسة تسمى المادة الأساسية.

عظم مضغوط وعظم إسفنجي

يتم ترتيب ألياف الكولاجين في المصفوفة في حزم كبيرة ، وفي العظم المضغوط ، تشكل هذه الألياف طبقات متحدة المركز حول القنوات التي تمر عبرها الأوعية الدموية والألياف العصبية (قنوات هافيرسيان). تشكل هذه الطبقات اسطوانات تعرف باسم "العظمون".

يتم تحديد كل عظم من خلال خط تدعيم يتكون من مادة أساسية متكلسة مع القليل من ألياف الكولاجين وتتغذى بواسطة الأوعية في قنوات هافيرسيان.

تتشكل الصفائح أو الأشواك ذات المساحة الكبيرة في العظم الإسفنجي وتتغذى الخلايا عن طريق انتشار السائل خارج الخلوي من العظم إلى الترابيق.

تشكل المكونات غير العضوية للمصفوفة حوالي 65٪ من الوزن الجاف للعظام وتتكون أساسًا من الكالسيوم والفوسفور ، بالإضافة إلى بعض العناصر مثل الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والسيترات والبيكربونات وغيرها.

تم العثور على الكالسيوم والفوسفور لتشكيل بلورات هيدروكسيباتيت. يوجد فوسفات الكالسيوم أيضًا في شكل غير متبلور.

يتم ترتيب بلورات هيدروكسيباتيت بطول منظم على طول ألياف الكولاجين من النوع الأول ، والتي تتداخل بشكل مركزي ، مما يجعل البلورات تتداخل مثل طوب الجدار.

تكوين العظام ونموها

تتكون عظام الجمجمة من خلال عملية تعرف باسم "التعظم الغشائي". بدلاً من ذلك ، تتشكل العظام الطويلة أولاً إلى غضروف ثم تتحول إلى عظم عن طريق التعظم ، والذي يبدأ عند جذع العظم ويسمى "التعظم الداخلي الغضروفي".

تتطور معظم العظام المسطحة وتنمو عن طريق تكوين العظام الغشائية وتعظمها. تحدث هذه العملية في نسيج اللحمة المتوسطة الوعائي للغاية ، حيث تتمايز خلايا اللحمة المتوسطة إلى بانيات العظم التي تبدأ في إنتاج مصفوفة العظام.

هذه هي الطريقة التي تتشكل بها شبكة من الأشواك والترابيكولا ، التي تسكن أسطحها بانيات العظم. تسمى هذه المناطق من تكوين العظم الأولي بالمركز الأساسي للتعظم. هذه هي الطريقة التي يتم بها تشكيل العظام الأولية بألياف الكولاجين الموجهة بشكل عشوائي.

ثم يحدث التكلس وتصبح بانيات العظم المحصورة في المصفوفة خلايا عظمية ، تؤدي عملياتها إلى ظهور القنوات. عندما تتشكل الشبكات التربيقية مثل الإسفنج ، يؤدي النسيج الضام الوعائي إلى نشوء نخاع العظم.

تزيد إضافة الترابيق المحيطية من حجم العظم. يوجد في العظم القذالي (عظم الجمجمة في المنطقة الخلفية) العديد من مراكز التعظم التي تلتحم معًا لتشكل عظمًا واحدًا.

في الأطفال حديثي الولادة ، تعتبر اليافوخ الواقعة بين العظام الأمامية والجدارية مناطق تعظم لم تلتحم بعد.

تكوين العظام المضغوط

مناطق نسيج اللحمة المتوسطة التي تظل غير محسوبة في الأجزاء الداخلية والخارجية ستشكل السمحاق والبطانة. ستصبح مناطق العظم الإسفنجي بالقرب من السمحاق والجافية عظامًا مضغوطة وتشكل الجدول الداخلي والخارجي للعظم المسطح.

أثناء النمو ، في العظام الطويلة ، يتم فصل المناطق المتخصصة في المشاش عن العمود بواسطة صفيحة غضروفية نشطة للغاية تسمى صفيحة المشاشية.

يزداد طول العظم حيث تودع هذه الصفيحة عظمًا جديدًا عند كل طرف من جذع العظم. حجم الصفيحة المشاشية يتناسب مع معدل النمو ويتأثر بالهرمونات المختلفة.

اللائحة

من بين الهرمونات التي تعدل هذه اللويحة هرمون النمو (GH) الذي تفرزه الغدة النخامية الأمامية وينظمه هرمون النمو المطلق لهرمون النمو (GRH) ، الذي ينتجه الوطاء ، وعن طريق سوماتوميدين ، وهو عامل النوع الأول من النمو الشبيه بالأنسولين (IGF-I) الذي ينتجه الكبد.

طالما أن معدل النشاط الانقسامي في منطقة الانتشار مشابه لمعدل ارتشاف العظم في المنطقة ، يظل حجم صفيحة المشاشية ثابتًا ويستمر العظم في النمو.

بعد 20 عامًا من العمر ، يتناقص النشاط الانقسامي وتصل منطقة التعظم إلى منطقة الغضروف ، وتنضم إلى التجاويف النخاعية في الشلل والمشي.

ينتهي نمو العظام الطولي عندما يحدث إغلاق المشاشية ، أي عندما ينضم الشلل إلى المشاشية. يتبع إغلاق المشاشية تسلسلًا زمنيًا منظمًا ينتهي بآخر إغلاق بعد البلوغ.

ينتج النمو في عرض العظم الطويل عن طريق النمو التوصيلي ، والذي هو نتاج تمايز خلايا osteoprogenitor من الطبقة الداخلية من السمحاق إلى بانيات العظم التي تفرز مصفوفة عظمية نحو المناطق تحت السمحاقية من الشلل.

إعادة تشكيل العظام

طوال حياة الإنسان ، يتغير العظم باستمرار من خلال عمليات التكوين والارتشاف ، أي تدمير العظام القديمة وتكوين عظام جديدة.

في الرضع ، يخضع الكالسيوم لدوران سنوي بنسبة 100٪ ، بينما يبلغ 18٪ سنويًا في البالغين. تسمى عمليات الارتشاف والتكوين أو الاستبدال هذه بإعادة تشكيل العظام.

تبدأ إعادة البناء بفعل ناقضات العظم التي تدمر العظم وتترك تشققات تغزوها بانيات العظم. تفرز بانيات العظم هذه المصفوفة التي سوف تتعظم لاحقًا وتؤدي إلى عظام جديدة. تتطلب هذه الدورة ، في المتوسط ​​، أكثر من 100 يوم.

في أي وقت من الأوقات ، حوالي 5٪ من إجمالي كتلة العظام في الهيكل العظمي في طور إعادة التشكيل. وهذا يعني مشاركة حوالي مليوني وحدة إعادة تصميم.

الاختلافات في إعادة تشكيل العظم المضغوط والإسفنجي

معدل إعادة التشكيل السنوي للعظم المضغوط هو 4٪ ومعدل العظم الإسفنجي 20٪.

يرجع الاختلاف بين معدلات إعادة تشكيل نوعي العظام على الأرجح إلى حقيقة أن العظم الإسفنجي ملامس للنخاع العظمي ويتأثر بشكل مباشر بالخلايا ذات النشاط الباراكرين في نخاع العظم.

من ناحية أخرى ، توجد خلايا osteoprogenitor للعظام المتراصة في قنوات هافرسيا وفي الطبقات الداخلية من السمحاق ، بعيدًا جدًا عن خلايا نخاع العظم وتعتمد ، في بدء إعادة التشكيل ، على الهرمونات التي تصل بالدم.

العديد من العوامل الهرمونية والبروتينية تشارك في نشاط بانيات العظم وناقضات العظم في إعادة تشكيل العظام ، ومع ذلك ، لم يتم توضيح وظيفة كل منها بوضوح.

خلايا العظام

- أنواع خلايا العظام وخصائصها

خلايا العظام هي خلايا منشط العظم ، بانيات العظم ، الخلايا العظمية ، وناقضات العظم. كل من هذه الخلايا لها وظائف خاصة في فسيولوجيا العظام ولها خصائص نسيجية متمايزة جيدًا.

تشكل بانيات العظم والخلايا العظمية وناقضات العظم معًا وحدة تشكيل العظام.

osteoprogenitor أو الخلايا العظمية

تم العثور على هذه الخلايا في الطبقة الداخلية من السمحاق وفي بطانة العظم. إنها مشتقة من اللحمة الجنينية ويمكن أن تؤدي ، عن طريق التمايز ، إلى بانيات العظم. في ظل ظروف إجهاد معينة ، يمكنهم أيضًا التمايز إلى خلايا غضروفية.

إنها خلايا مغزلية الشكل مع نواة بيضاوية ، وسيتوبلازم صغير ، وشبكة إندوبلازمية خشنة (RER) وجهاز جولجي ضعيف التطور. لديهم ريبوسومات وفيرة وهي نشطة للغاية خلال فترة نمو العظام.

بانيات العظم

ناقضات العظم هي خلايا مشتقة من الخلايا المكونة للعظم. هم مسؤولون عن تصنيع المصفوفة العضوية للعظام ، أي الكولاجين والبروتيوغليكان والبروتينات السكرية. وهي مرتبة في طبقات متداخلة على سطح العظم.

نواتها على الجانب الآخر من الجزء الإفرازي الغني بالحويصلات. لديهم وفرة من RER وجهاز جولجي متطور. لديهم إسقاطات أو امتدادات قصيرة تجعل الاتصال مع بانيات العظم المجاورة الأخرى. عمليات طويلة أخرى تربطهم بالخلايا العظمية.

نظرًا لأن بانيات العظم تفرز المصفوفة ، فإنها تحيط بها ، وعندما يتم تضمين بانيات العظم تمامًا في المصفوفة ، أي أنها محاطة بها ، تصبح معطلة وتصبح خلايا عظمية.

على الرغم من حقيقة أن معظم مصفوفة العظام متكلسة ، حول كل بانية عظم وحتى كل خلية عظمية ، تبقى طبقة رقيقة من مصفوفة العظام غير المتكلسة ، والتي تسمى العظم العظمي ، والتي تفصل هذه الخلايا عن المصفوفة المتكلسة.

هناك أنواع مختلفة من المستقبلات في غشاء الخلية لبانيات العظم. من بين هذه المستقبلات ، أهمها مستقبل هرمون الغدة الجار درقية (PTH) ، الذي يحفز إفراز عامل تحفيز ناقضة العظم الذي يعزز ارتشاف العظام.

يمكن أن تفرز بانيات العظم أيضًا إنزيمات قادرة على إزالة العظم وبالتالي جعل ناقضات العظم في اتصال مع سطح العظم المتكلس لبدء الارتشاف.

خلية عظمية

هذه خلايا مشتقة من بانيات العظم غير النشطة وتسمى خلايا العظام الناضجة. يتم إيواؤهم في البحيرات المذكورة أعلاه من مصفوفة العظام المتكلسة. هناك ما بين 20.000 إلى 30.000 خلية عظمية لكل مليمتر مكعب من العظم.

من البحيرات ، تشع الخلايا العظمية العمليات السيتوبلازمية التي تربطها ببعضها البعض ، وتشكل تقاطعات خلالية يمكن من خلالها تبادل الأيونات والجزيئات الصغيرة بين الخلايا.

الخلايا العظمية هي خلايا مسطحة ، ذات نوى مسطحة وعدد قليل من العضيات السيتوبلازمية. فهي قادرة على إفراز مواد تحت المنبهات الميكانيكية التي تسبب التوتر في العظام (التنبيغ الميكانيكي).

يُطلق على الفراغ الذي يحيط بالخلايا العظمية في الثغرات اسم الفضاء السمحاقي ويتم ملؤه بسائل خارج الخلية في المصفوفة غير المتكلسة. تقدر مساحة سطح جدران السمحاق بحوالي 5000 متر مربع ، وتحتوي على حجم حوالي 1.3 لتر من السوائل خارج الخلية.

يتعرض هذا السائل لحوالي 20 جرامًا من الكالسيوم القابل للتبديل والذي يمكن إعادة امتصاصه في مجرى الدم من جدران هذه المساحات ، مما يساهم في الحفاظ على مستويات الكالسيوم في الدم.

ناقضات العظم

تُشتق هذه الخلايا من نفس الخلايا السلفية مثل الخلايا الضامة النسيجية والخلايا الوحيدة المنتشرة ؛ توجد هذه في نخاع العظام وهي الخلايا السلفية للخلايا المحببة والضامة (GM-CFU).

يتم تحفيز الانقسام الخيطي لهذه الخلايا السلفية بواسطة عوامل تحفيز مستعمرة البلاعم وفي وجود العظام ، تندمج هذه السلالات لتشكل خلايا متعددة النوى.

ناقضة العظم هي خلية متحركة كبيرة متعددة النوى. يبلغ قطرها حوالي 150 ميكرون ويمكن أن تحتوي على 50 مركزًا. تحتوي على منطقة قاعدية حيث توجد النوى والعضيات ، وحد فرشاة ملامسة للعظم المتكلس ، ومناطق صافية محيطية بحدود الفرشاة ومنطقة حويصلية.

الوظيفة الرئيسية لهذه الخلايا هي وظيفة ارتشاف العظم. بمجرد أن يعملوا ، يخضعون لموت الخلايا المبرمج (موت الخلية المبرمج) ويموتون. لبدء عملية ارتشاف العظم ، تلتصق ناقضة العظم نفسها بالعظم من خلال بروتينات تسمى الإنتغرينات.

بعد ذلك ، تنتقل مضخات البروتون التي تعتمد على H + ATPases من الإندوسومات إلى غشاء حدود الفرشاة وتحمض الوسط حتى ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني إلى 4 تقريبًا.

يذوب هيدروكسيباتيت عند مثل هذا الرقم الهيدروجيني وتتحلل ألياف الكولاجين بواسطة البروتياز الحمضي الذي تفرزه هذه الخلايا أيضًا. يتم تحطيم المنتجات النهائية لهضم هيدروكسيباتيت والكولاجين داخل ناقضة العظم ثم يتم إطلاقها في السائل الخلالي ليتم التخلص منها لاحقًا في البول.

أنواع أنسجة العظام (أنواع العظام)

كما لوحظ في النص ، هناك نوعان من أنسجة العظام ، وهما: العظم المضغوط أو القشري والعظم التربيقي أو الإسفنجي.

الأول يشكل 80٪ من الكتلة العظمية الكلية ويوجد في أغشية العظام الطويلة ، وهي الأجزاء الأنبوبية المرتبة بين طرفي (المشاش) من هذه العظام.

النوع الثاني من العظام هو نموذجي لعظام الهيكل العظمي المحوري ، مثل الفقرات وعظام الجمجمة والحوض والأضلاع. يوجد أيضًا في وسط العظام الطويلة. يشكل 20٪ من الكتلة العظمية الكلية وله أهمية حيوية لتنظيم استقلاب الكالسيوم.

المراجع

1. برن ، ر. ، وليفي ، م. (1990). علم وظائف الأعضاء. موسبي. الطبعة الدولية إد.
2. دي فيوري ، م. (1976). أطلس علم الأنسجة الطبيعي (الطبعة الثانية). بوينس آيرس ، الأرجنتين: افتتاحية El Ateneo.
3. دوديك ، آر دبليو (1950). علم الأنسجة عالي الإنتاجية (الطبعة الثانية). فيلادلفيا ، بنسلفانيا: Lippincott Williams & Wilkins.
4. فوكس ، سي (2006). فسيولوجيا الإنسان (الطبعة التاسعة). نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة ماكجرو هيل.
5. جارتنر ، إل ، ويات ، ج. (2002). أطلس النص لعلم الأنسجة (الطبعة الثانية). المكسيك دي إف: مكجرو هيل Interamericana Editores.
6. جايتون ، أ ، وهال ، ج. (2006). كتاب علم وظائف الأعضاء الطبي (الطبعة 11). شركة Elsevier Inc.
7. جونسون ، ك. (1991). علم الأنسجة وبيولوجيا الخلية (الطبعة الثانية). بالتيمور ، ماريلاند: السلسلة الطبية الوطنية للدراسة المستقلة.
8. روس ، إم ، وبولينا ، و. (2006). علم الانسجة. نص وأطلس مع الخلية المرتبطة والبيولوجيا الجزيئية (الطبعة الخامسة). ليبينكوت ويليامز وويلكينز.