استخوان چیست

استخوان ماده زنده و محکمی است که داربست اسکلتی بدن انسان را میسازد. استخوان از مهمترین قسمت های سیستم حرکتی است و پایه محکمی است که دیگر اعضای بر آن استوار میشوند و در بسیاری از نقاط، استخوان اطراف بافت های حساس را گرفته و از آن محافظت میکند.

استخوان ها محل تولید گلبول های سفید و قرمز خون هستند و منبعی از مواد معدنی و بخصوص کلسیم را تشکیل میدهند که هر موقع بدن به آنها احتیاج داشت در اختیار آن قرار میدهند.

استخوان های بدن از بافت سختی به نام بافت استخوانی تشکیل شده اند. استخوان از لحاظ بافت شناسی بافتی همبندی Connective tissue است. استخوان یک ساختمان بیرونی و یک ساختمان درونی دارد، بسیار محکم و در عین حال سبک است.

استخوان از بافت های متنوعی ساخته شده است. بافت اصلی تشکیل دهنده آن را بافت استخوانی میگویند. با این حال بافت های دیگری مانند مغز استخوان، اندوست، پریوست، رگ خونی، عصب و غضروف نیز در استخوان وجود دارد.

 در زمان تولد حدود ۲۷۰ استخوان در بدن وجود دارند. با بزرگ شدن بچه و با افزایش سن، بعضی از این استخوان ها به هم میچسبند و در نهایت ۲۰۶ استخوان را برای یک فرد بالغ ایجاد میکنند. بزرگترین استخوان بدن، استخوان ران و کوچکترین آنها استخوانچه رکابی گوش میانی است.

استخوان یک بافت زنده است. رشد میکند، تغذیه میکند، تغییر شکل میدهد و میمیرد.

کارکرد استخوان چیست

استخوان چند کارکرد اساسی دارد. مهمترین آنها کارکرد مکانیکی است که شامل موارد زیر است

♦ حفاظت : حفاظت از اندام های درونی مانند حفاظت جمجمه از مغز و حفاظت قفسه سینه از قلب و ریه و حفاظت مهره ها از نخاع و حفاظت لگن از اعضاء مختلف درون آن

♦ ساختمان : استخوان ها یک داربست اسکلتی را درست میکنند که به کل بدن یک شکل ثابت میدهد و عضلات و دیگر بافت های سیستم حرکتی بر روی استخوان ها سوار میشوند.

♦حرکت : استخوان ها با کمک عضلات، تاندون ها، رباط ها و مفاصل سیستم حرکتی بدن را میسازند و موجب میشوند تا بتوانیم با حرکت دستان خود جهان را تغییر دهیم و با کمک پاهای خود در جهان سیر کنیم.

♦ انتقال صوت : این انتقال در استخوانچه های گوش میانی صورت میگیرد.

کارکرد دیگر استخوان در متابولیسم و سوخت و ساز بدن است. مهمترین این کارکردها عبارتند از:

♦  ذخیره مواد معدنی : استخوان محل ذخیره کلسیم و فسفر بدن درون مولکول های کلسیم فسفات است و هر موقع که بدن برای انجام درست کارکرد خود به این مواد احتیاج داشته باشد آنها را از استخوان برداشت میکند.

♦ ذخیر چربی : مغز استخوان زرد محل ذخیره اسیدهای چرب هستند

♦ تعادل اسید و باز بدن : استخوان با جذب و آزاد کردن نمک های قلیایی مانند کلسیم فسفات میتواند مانند یک بافر عمل کرده و پی اچ PH خون را متعادل نگه دارد

♦ سم زدایی : استخوان میتواند فلزهای سنگین را به خود جذب کند و آنها را از بافت های حساس بدن دور کند. سپس به مرور زمان آنها را آزاد کرده تا از بدن دفع شوند

♦  هورمونی : استخوان هورمون هایی ترشح میکند. مهمترین آنها استئوکلسین Osteocalcin است که بر روی قند خون و ذخیره چربی بدن تاثیر میگذارد. استئوکلسین ترشح انسولین را افزایش داده و حساسیت بدن به آن را هم زیاد میکند

کارکرد دیگر استخوان ساختن گلبول های قرمز و پلاکت ها و گلبول های سفید در مغز استخوان است.

جنس استخوان از چیست

استخوان ماده ای ساده و یكنواخت نیست. اگر آن را با میكروسكوپ نگاه كنیم متوجه میشویم كه از قسمت های گوناگونی تشكیل شده است. سلول های متفاوتی در آن وجود دارند كه هر كدام از آنها كاری متفاوت را انجام میدهند.

مشاهده میكنیم كه رگ های خونی درون استخوان وجود دارند تا آن را تغذیه كرده و زنده نگه دارند. استخوان یك بافت زنده است، رشد میكند و تغییر شكل میدهد.

بافت استخوانی از سلول هایی تشكیل شده كه به آنها سلول های استخوانی Bone cells میگویند. بر خلاف بسیاری دیگر از بافت ها سلول های استخوان در كنار یكدیگر قرار نداشته و به هم چسبیده نیستند و از هم فاصله زیادی دارند.

فاصله بین این سلول ها را ماده ای بی جان بنام ماده بین سلولی پر كرده است. این ماده را ماتریكس Matrix هم میگویند. این ماتریکس به توسط سلول های استخوانی ساخته میشود.

ماتریكس مانند ملات بین سلول های استخوان را پر كرده و در واقع سفتی و محكمی استخوان به علت وجود آن است. پس قسمت عمده استخوان همین ماده بین استخوانی یا ملاتی است كه بسیار محكم بوده و استحكام استخوان از آن سرچشمه گرفته است.

با این وجود، این ماده مانند سیمان یا ملات بین آجرهای یك ساختمان ثابت نیست بلكه مرتبا در حال تغییر و تبدیل است. مرتبا قسمت هایی از آن جذب شده و قسمت های دیگر جایگزین آن میشود و اتفاقا همین قابلیت تغییر و ترمیم است كه به آن قدرت میدهد.

استخوان و ماده بین سلولی این قابلیت خود را مدیون وجود سلول های استخوانی هستند. این سلول های مدیریت ماتریكس را به عهده دارند.

سلول های استخوان مانند مهندسینی هستند كه مرتبا قسمت های خراب یك ساختمان را برداشته و آن را با قسمت های جدید جایگرین میكنند. خدمات پس از فروش این سازه بسیار خوب عمل میكند!

ماتریكس از دو قسمت درهم تنیده تشكیل شده است. یك داربست و شبكه سه بعدی كه جنس آن از پروتئینی خاص به نام كلاژن و هم چنین مواد قندی بخصوص است. سپس بر روی این داربست املاح كلسیم رسوب كرده است.

این املاح كلسیم عمدتا از جنس ماده ای بنام هیدروكسی آپاتیت Hydroxyapatite هستند که نوعی فسفات کلسیم آبدار است.

بنابراین ماده بین سلولی بافت استخوانی یك كمپوزیت بوده كه از دو جزء ساخته شده است. همه کمپوزیت ها معمولا از دو جنس تشکیل شده اند. یک جزء که نیروهای کششی را تحمل میکند و یک جزء دیگر که در مقابل نیروهای فشاری مقاومت میکند.

مثلا در بتون مسلح سیمان در مقابل فشار و شبکه فولادی در مقابل کشش مقاومت میکنند و یا در فایبرکربن فیبرهای کرنی در مقابل کشش و رزین در مقابل فشار مقاومت میکند.

ساختمان استخوان هم کمپوزیتی است. یك شبكه پروتئینی كه خاصیت الاستیك و انعطاف پذیر داشته و به استخوان توانایی مقاومت در مقابل كشش را میدهد و یك جزء معدنی از املاح كلسیم كه سخت بوده و به استخوان توانایی مقاومت در مقابل فشار را میدهد.

در ساختار کمپوزیتی استخوان، مقاومت در مقابل كشش به عهده داربست پروتئینی- قندی و مقاومت در مقابل فشار به عهده املاح كلسیم است. بتون مسلح، فایبرگلاس، فایبر کربن و استخوان همه موادی كمپوزیتی هستند.

ساختار میكروسكوپی استخوان چیست

در استخوان چند نوع سلول زنده وجود دارد كه وظیفه آنها مدیریت ماده بین استخوانی یا ماتریكس است. این سلول ها عبارتند از:

♦ استئوبلاست ها Osteoblast : اینها سلول های چند هسته ای هستند. استئوبلاست ها ماده پروتئینی از جنس كلاژن Collagen را میسازند كه به آن استئوئید Osteoid میگویند. سپس مواد معدنی بر روی استئوئید سوار شده و ماتریكس را میسازد.

استئوبلاست ها همچنین هورمون هایی از خود ترشح میكنند كه از طریق آنها میتوانند با سلول های دیگر و با بافت های دیگر بدن ارتباط برقرار كنند و بر روی آنها تاثیر بگذارند.

♦ استئوكلاست ها Osteoclast : استئوكلاست ها سلول ها چند هسته ای هستند كه مسئول جذب استخوان هستند.

 اینها سلول های استخوان خوار هستند. این سلول ها ماتریكس را جذب میكنند. سپس استخوان جدید به توسط استئوبلاست تولید و جایگزین میشود.

استئوكلاست ها مانند رفتگر هایی هستند كه مرتبا قسمت های معیوب از ماتریكس را برداشت میكنند تا قسمت هایی نو و سالم جایگزین آن شود

♦ استئوسیت ها Osteocyte : استئوسیت های از استئوبلاست ها درست میشوند. این سلول ها مسئول حفظ و نگهداری بافت استخوانی هستند

طرز قرار گرفتن و ساختمان ماده بین استخوانی نظم خاصی داشته بطوریكه املاح معدنی آن به شكل تیغه های مدور متحد المركزی در كنار هم قرار دارند. به این تیغه ها لاملا Lamella میگویند.

در مركز این استوانه های متحد المركز تیغه ای شكل، كانال توخالی وجود دارد كه حاوی عروق و اعصاب است. به این كانال یا مجرا، كانال هاورس Haversian canal میگویند.

یك مجرای هاورس و 6-5 تیغه استخوانی دایره ای كه دور آنرا گرفته اند یك ساختمان ظریف را درست میكند كه به آن سیستم هاورسی Haversian system میگویند.

عروقی كه در كانال هاورس سیر میكنند وظیفه تغذیه سلول های استخوانی یا استئوسیت ها را به عهده دارند. هر سلول استخوانی در یك محفظه كوچك به نام لاكونا Lacuna قرار دارد.

لاكونا ها از طریق مجاری باریكی به كانال هاورسی متصل هستند و از آن طریق اكسیژن و مواد غذایی را به استئوسیت ها میرسانند. فاصله لاكوناها تا كانال هاورس از یك دهم میلیمتر كمتر است. بافت استخوانی بدن از لحاظ آرایش قرار گرفتن تیغه های استخوانی و تراكم استخوانی به دو دسته تقسیم میشوند.

یک نکته جالب: تنها جایی که ما میتوانیم دی ان ای DNA مهره دارانی را که صدها هزار سال قبل مرده اند بدست بیاوریم از درون این لاکونا ها است. لاکوناها گاوصندوق هایی هستند که گنجینه اطلاعات ژنتیکی سلول ها را از آسیب زمان حفظ میکنند.

استخوان كورتیكال

در غالب استخوان های بدن استخوان در لایه بیرونی خود بشدت متراکم است و در درون این محفظه متراکم استخوان بشکل متخلخل است. از مهمترین دلایل ایجاد شدن این ساختار کم شدن وزن استخوان در عین حفظ استحکام آن است.

لایه بیرونی استخوان های بدن را استخوان كورتیكال Cortical bone مینامند. این لایه ظاهر سفید و صاف و یكدست و محكمی به استخوان میدهد. استخوان كورتیكال یا سخت Compact bone تخلخل كمی دارد. میزان این تخلخل در حد 30-5 درصد است. حدود 80 درصد كل وزن اسكلت بدن را استخوان های كورتیكال تشكیل میدهند.

در این استخوان ها سیستم های هاورسی بصورت متراكم و فشرده ای در كنار یكدیگر قرار میگیرند. این استخوان ها بسیار سخت و محكم هستند و در تصویر رادیولوژی به رنگ سفیدتری دیده میشوند.

استخوان اسفنجی

 قسمت داخلی استخوان ها بصورت اسفنجی یا متخلخل است و به آن استخوان اسفنجی یا Cancellous bone یا استخوان ترابكولار Trabecular bone میگویند.

در استخوان اسفنجی یا کنسلوس سیستم هاورسی وجود ندارد. شكل میكروسكوپی استخوان اسفنجی بصورت تیغه هایی است كه بصورت سه بعدی در كنار هم قرار گرفته و در فضای داخلی بین این تیغه ها بافت چربی و مغز استخوان و عروق خونی قرار میگیرند. وظیفه اصلی مغز استخوان تولید سلول های خونی است.

استخوان اسفنجی به خاطر همین فضاهای خالی، تراكم كمتری داشته و مانند اسفنج متخلخل است. درجه تخلخل آن حدود 90-30 درصد میباشد. در این استخوان ها مقدار و جهت قرار گرفتن تیغه ها بسته به نیروهایی است كه به استخوان وارد میشود.

هرچه استخوان تحت تاثیر نیروهای بیشتری باشد تراكم این تیغه ها بیشتر و تیغه ها قویترند. جهت قرار گرفتن تیغه ها هم در جهت و امتداد نیروهایی است كه به استخوان وارد میشوند.

سلول های سازنده استخوان این تیغه ها را در جهاتی میسازند و هم راستا قرار میدهند كه استخوان با وجود داشتن كمترین وزن بیشترین مقاومت را برای تحمل نیروهای وارده به آن داشته باشد.

رشد و تغذیه استخوان چگونه است

استخوان یک بافت زنده بوده و حاوی سلول میباشد. این سلول ها برای زنده بودن نیاز به تغذیه و مصرف انرژی دارند. عروق خونی که در کانال های هاورسی هستند اکسیژن و مواد غذایی را به سلول های تشکیل دهنده استخوان یا استئوسیت ها میرسانند. این عروق خونی کلا از چهار مسیر وارد استخوان میشوند.

 رشد استخوان چگونه است

رشد طولی استخوان به وسیله صفحات رشد تامین میشود. این صفحات جنسی شبیه به غضروف دارند و در دو انتهای استخوان های بلند و نزدیک به سطح مفصلی قرار میگیرند.

فعالیت صفحات رشد تا زمان پایان بلوغ ادامه یافته و در آن زمان متوقف میشود. بعد از آن طول استخوان ها اضافه نشده و قد فرد ثابت باقی میماند.

رشد عرضی استخوان یا به زبان دیگر قطور شدن استخوان ها بر اثر فعالیت ضریع یا پریوست صورت میگیرد. فعالیت پریوست حتی پس از بلوغ هم ادامه میابد. رشد طولی استخوان ها در افراد مختلف متفاوت بوده و به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از

• تفاوت های ژنتیکی و نژادی
• تغذیه و تاثیر عوامل محیطی
• هورمون هایی که از غدد داخلی ترشح میشوند
• بیماری های مزمن که رشد استخوان را کند میکنند

استخوان ها به چه شکل هایی دیده میشوند و چه قسمت هایی دارند

متافیز

صفحه رشد

حفره میانی یا کانال مدولری استخوان

پریوست

پریوست Periosteum پرده ای است که بر روی سطح خارجی استخوان قرار گرفته است. این پرده پر از عروق خونی و اعصاب است. این پرده بر روی غضروف قرار ندارد. اتصال پریوست به استخوان در قسمت های مختلف استخوان متفاوت است.

در بعضی نقاط این اتصال محکم و در بعضی مناطق اتصال شل و ضعیف است. پریوست در بچه ها کلفت تر از بالغین بوده و اتصالت ضعیف تری با استخوان دارد.

چون قدرت ارتجاعی پریوست زیاد است در بسیاری اوقات که استخوان دچار شکستگی میشود پریوست پاره نشده و میتواند مانع از جابجا شدن زیاد قطعات شکسته شده شود.

پریوست حاوی سلول های استئوبلاست است و بعد از شکستگی این سلول ها فعال شده و به جوش خوردن استخوان کمک زیادی میکند.