books bone synthesis and construction

العظم صلب نسبياً وخفيف، يدخل في تركيبه مواد عديدة؛ حيث يتكون وبشكل رئيسي من فوسفات الكالسيوم.

يضم العظم في الجسم البشري نوعين اثنين من النسيج العظمي

• العظم الصلب (الكثيف - المكتنز - القشري): وهو عظم مضغوط يُكون الجزء الخارجي الصلب للغاية في العظمة، ويشكل 80% من كتلة العظم الكلية للهيكل العظمي في الإنسان البالغ. بسبب كثافة القشرة العالية تُعد نسبتها 10% من مساحة الجسم السطحية.
• العظم الإسفنجي: وهو عظم شبكي مفرغ يملأ التجويف الداخلي للعظمة ويحتل مساحة سطحية كبيرة أكثر بعشرة مرات من العظم المكون للقشرة، ويشكل 20% من المساحة السطحية لجسم الانسان.

تشير الأسماء ضمنا إلى أن النوعين يختلفان في الكثافة، أَو مقدار اكتظاظ النسيج داخل العظم، إلا أن كل من العظم الكثيف والعظم الإسفنجي متطابقان من الناحية البيولوجية، لكن الفرق هنا هو كيفية التركيب المجهري.

العظم القشري

العظم القشري يشمل osteons مكتظة بشدة أَو أنظمة haversian. الosteon تشمل قناة وسطية تدعى قناة osteonic أو قناة هافرس، والتي تكون محاطة بحلقات مركزية (lamellae) من الهيكل الشبكي. تقع الخلايا العظمية بين حلقات الهيكل، في فراغات تدعى الفجوات (lacunae).

تتفرع قنوات صغيرة (canaliculi) من الفجوات إلى قناة osteonic لإنشاء الممرّات خلال الهيكل الصلب. في العظم الكثيف، تكتظ أنظمة haversian بإحكام مشكلة ما يبدو كالكتلة الصلبة. تحتوي قنوات osteonic على الأوعية الدموية والتي تسير بصورة متوازية مع محور العظم الطويل. هذه الأوعية الدموية ترتبط، عن طريق قنوات ثاقبة عرضية، بالشرايين على سطح العظم.

العظم الإسفنجي

العظم الإسفنجي (Cancellous)، أخف وأقل كثافة من العظم الكثيف. ويشمل صفائح (trabeculae) ودعامات من العظم مجاورة للتجاويف متناثرة صغيرة تحتوي نخاع العظم الأحمر. تتصل canaliculi مع التجاويف المجاورة، بدلا من قناة haversian المركزية، للحصول على حاجتها من الدم. قد يبدو بأن trabeculae مرتبة بطريقة عشوائية، لكنها منظمة لإعطاء أقصى صلابة بصورة مشابهة للحاملات التي تستعمل لدعم البناء. يتبع trabeculae العظم الإسفنجي خطوط الإجهاد ويمكن أن يعاد ترتيبها إذا تغير اتجاه الإجهاد.

النسيج العظمي هو شكل خاص من أشكال النسيج الضام ويبنى من ثلاث عناصر هي: الخلايا - الألياف - المادة الأساسية.

الخلايا

الخلية العظمية هي خلية وحيدة مسؤولة عن تكوين العظام. والخلايا العظمية هي أساساً أرومة ليفية متخصّصة. تنقسم الخلايا العظمية إلى 5 أنواع حيث يشاهد في العظم الفتي النماذج الخلوية التالية:

• أرومة الخلايا العظمية (Osteoprogenitors) هي الخلايا الموّلدة التي تنقسم لتنتج خلايا تتمايز إلى الخلايا المكونة للعظم.
• خلايا مصوّرة العظم= الخلايا بانية العظم = الخلايا المكونة للعظم (Osteoblasts): تقوم بإنتاج البروتينات والمركبات العضوية اللازمة لنمو وتقوية العظم.
• الخلايا العظمية البالغة = الخلية العظمية (Osteocytes): هي خلايا تنتج البروتينات والمواد العضوية التي تتدخل في تركيب المادة بين الخلوية.
• خلايا كاسرة ماصة = الخلايا المحطمة للعظم (Osteoclasts): تُسمىّ أيضاً ناقضات العظم، وهي تعمل على إذابة الكالسيوم في العظام عند انخفاض تركيزه في الدم.
• الخلايا المحدة للعظم bone lining cells.

التوازن بين بانيات العظم (الأوستيوبلاستس) وناقضات العظم (الأوستيوكلاستس) يحافظ على النسيج العظمي.

أرومة الخلايا العظمية

• طبيعتها: خلايا متوسطية لها قدرة على التمايز باتجاه الخلايا المصورة للعظم.
• وجودها: بالقرب من السطوح الحرة للنسيج الآخذ بالتعظم.
• شكلها: مغزلية، قليلة الأخذ للون، نواتها بيضوية.
• عملها: تبدو هذه الخلايا نشيطة بانقسامها خلال فترة التشكل العظمي، والنمو الطبيعي للعظم، وكذلك عند الإنسان المكتمل، خلال إعادة التنظيم الداخلي، وإثر الكسور وتخرب العظام، وتتحول إلى الخلايا المصورة للعظم.

الخلايا المصوّرة للعظم

• وجودها: تشاهد على سطوح العظام الآخذة بالتّشكل.
• شكلها: تأخذ شكلاً مسطّحاً عندما يضعف نشاطها، وشكلاً مكعباً أو أسطوانياً عند زيادة نشاطها يشاهد جهاز جولجي غالباً في منطقة قليلة التلوّن بين النواة وسطح الخلية. نواتها كروية كبيرة طرفية بعيدة عن سطح العظم.
• عملها: تقوم بإفراز المواد العضوية الداخلة في تركيب اللُّحمة، وتدعى عظماني (بالإنجليزية: osteoid)‏ حبيبات إيجابية ال PAS تمثل مسبقات البروتينات السكرية. تمتلك مستقبلات لهرمون parathyroid (جانب الدرق) وعندما تنشط بتأثيره يتم إنتاج سيتوكين يسمى العامل المنشّط للخلايا الناقضة للعظم osteoclast stimulating factor.

الخلايا العظمية

• شكلها: مغزلية، ذات استطالات وتحتوي على عضيّات.
• عملها: هي خلايا مصوّرة للعظم إحتبست ضمن المادة العظمية التي صنعتها بنفسها، ضمن تجويف عدسي الشكل يحدّه مادة عضوية غير متكلسة يفصلها عن اللحمة المتكلسة. ويصدر عن التجويف قنيات تتفاغر مع قنيات تجاويف الخلايا الأخرى وتمر عبرها الاستطالات الهيولية لهذه الخلايا، وتفيد هذه القنيات في ربط الخلايا مع بعضها وتأمين المبادلات الغذائية مع الدم الجاري في القناة المركزية وقنوات هافرس وقنوات فولكمان. تكون قادرة على إفراز خمائر تحل أملاح الكالسيوم من العظم لتأمين حاجة الدم إليه.

الخلايا الناقضة للعظم

• وجودها: تتوضع على السطوح العظمية المراد تآكلها ضمن حفيرات صغيرة تسمى جوبات هاوشيب Howship"s Lacunae.
• شكلها: متعددة الأنوية (5-50 نواة أو أكثر).
• قطرها: 50-100 ميكرون.

تحتوي على العديد من الحويصلات البلعمية والجسيمات الحالة التي تتضمن الفوسفاتاز الحمضية.

• طور تركيب: يتمثّل بحافة فرشاة غير متطورة وشبكة هيولية وجهاز جولجي متطورين (تلائماً مع التركيب الذي يتطلب عمل الشبكة وجهاز جولجي بالإفراز)
• عملها: إزالة الفضلات المتشكلة أثناء امتصاص العظم. إفراز الكولاجيناز والفوسفاتاز الحمضية وأنزيمات أخرى محلة للبروتينات وتضخ البروتونات لتقوم بتفكيك الكولاجين وحل الأملاح الكلسية المتبلورة.

الخلايا المحدة للعظم

• شكلها: خلايا مسطّحة متطاولة.
• وجودها: تغطّي أغلب القطع العظميّة للهيكل عند الإنسان المكتمل كما تغطّي السطوح العظميّة غير المعرّضة للتشكّل أو للامتصاص العظميّ وتتوضّع على طبقة رقيقة للغاية من الكولاجين غير المتمعدن أو غير المتكلّس. الخليّة قليلة العضيّات وغير نشيطة وترتبط ببعضها ومع الخلايا العظميّة بارتباطات فضويّة.
• وظيفتها: غير معروفة ويعتقد أنه يمكنها أن تمثّل خلايا مصوّرة للعظم خامدة كما أنها يمكن أن تتمايز وتشكّل خلايا بانية للعظم؛ تشكّل الخلايا المحدّة للعظم حاجزاً بين العظم وخارجه (السائليّ).

مراحل التدخل الخلوي

• ترجع الخلايا المحدّة للعظم مؤدّية لتقطّع الحاجز الخلوي سامحاً بوصول الخلايا الناقضة العظم.
• امتصاص المادّة العظميّة خارج الخلويّة من قبل الخلايا الناقضة العظم وتشكّل فجوات.
• تراجع الخلايا الناقضة العظم وإعطاء مكانها للخلايا البانية للعظم لتركيب مادّة خارج خلويّة جديدة ويعرف هذا الطور بطور إعادة البناء.
• تستغرق دورة التغيير العظمي عند الإنسان نحو 3 أشهر.

الألياف

هي مولّدة للغراء وهو مادة بروتينية تسمى «الكولاجين من النموذج I» ؛المادة التي تحفظ للعظم هيئته وتديم مرونته (تشكّل 90%) وهي من النموذج V. تشبه الألياف المولّدة للغراء مثيلتها في النسيج الضام فهي مخططة عرضيّاً إلا أنها لا تنحل بمحلّاتها ولا تتضخم بالحموض. لا تشاهد الألياف العظميّة عادة بالمقاطع النسيجيّة لتقارب قرينة انكسارها مع قرينة انكسار المادّة الأساسيّة إلا أنه يمكن إظهارها باستخدام المجهر المستقطب أو الملوّنات الخاصّة بالألياف المولّدة للغراء بطريقة ماسون Masson أو بالمجهر الإلكتروني فتبدو متوازية في الصفيحة العظمية الواحدة ومتعامدة على ألياف الصفائح المجاورة في النسيج العظمي الناضج.

المادة الأساسية

تبنى المادة الأساسية من قسمين: عضوي؛ ومعدني أي غير عضوي.

- يتركب القسم العضوي من مواد بروتينية سكرية ناتجة عن اتحاد المخاط متعدد السكاكر الكبريتي والحمض الهيالوروني: بروتينات سكرية Glycoproteins. -بروتينات مخاطية Proeoglycan تتضمن: osteopontin: يصل بين المواشير الكلسية.

osteonectin: يؤدي دوراً في التمعدن بسبب شراهته للكولاجين 1 والكالسيوم.

osteocalcin: له دور في التكلس.

sialoprotein و thrombospondin: جزيئات تربط المادة الأساسية مع المستقبلات الغشائية للخلايا العظية.

كما تحتوي المادة الأساسية أيضاً على الماء: جزء مرتبط مع أملاح الكلس؛ وجزء حر يساعد على التبادل بين كلس الدم وكلس العظم.

- كما تتركب المركبات غير عضوية أو معدنية بنسبة 70% من الوزن الجاف للعظم كما أن 99% من كالسيوم الجسم موجود في العظام، و90% من فوسفوره كذلك، مما يؤدي لقساوة العظم وتأهيله للقيام بوظائف هامة في الجسم؛ كالحمل والحماية.

• فوسفات الكالسيوم: 85%
• كربونات الكالسيوم: 10%
• فلور الكالسيوم، والمغنسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم: 5%
• كما تحتوي على السيترات والسلفات وبعض الأملاح النادرة كالزنك والباريوم: نسب ضئيلة للغاية.

مزيج المعادن الصلبة والكولاجين المرن يجعل العظام أصلب وأقوى من الغضروف دون أن تكون هشة.