Bilgi

38.2E: Kemik Tadilat ve Onarımı - Biyoloji

38.2E: Kemik Tadilat ve Onarımı - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kemik, eski kemik dokusunun sürekli değiştirilmesi yoluyla yeniden şekillendirilir ve kırıldığında onarılır.

Öğrenme hedefleri

  • Kemik remodeling ve onarım sürecini özetleyin

Anahtar noktaları

  • Kemik replasmanı, kemiği parçalayan osteoklastları ve yeni kemik yapan osteoblastları içerir.
  • Kemik devir hızı, kemiğe ve kemik içindeki alana göre değişir.
  • Kırık bir kemiğin onarımında dört aşama vardır: 1) kırıkta hematom oluşumu, 2) fibro-kıkırdaklı bir kallus oluşumu, 3) kemikli bir kallus oluşumu ve 4) yeniden şekillenme ve kompakt kemiğin eklenmesi.
  • Uygun kemik büyümesi ve bakımı birçok vitamin (D, C ve A), mineraller (kalsiyum, fosfor ve magnezyum) ve hormonlar (paratiroid hormonu, büyüme hormonu ve kalsitonin) gerektirir.

Anahtar terimler

  • nasır: İlk başta yumuşak veya kıkırdak kıvamında olan, ancak sonunda gerçek kemiğe dönüştürülen ve parçaları tek bir parça halinde birleştiren kemik kırıklarında onarım malzemesi
  • spikül: keskin, iğneye benzer bir parça
  • fibroblast: kolajen gibi lifler üreten bağ dokusunda bulunan bir hücre

Kemik Tadilat ve Onarımı

Kemik yenilenmesi doğumdan sonra yetişkinliğe kadar devam eder. Kemik yeniden şekillenmesi, eski kemik dokusunun yeni kemik dokusu ile değiştirilmesidir. Osteoblastlar tarafından yapılan kemik birikimi veya kemik üretimi ve eski kemiği parçalayan osteoklastlar tarafından yapılan kemik rezorpsiyonu süreçlerini içerir. Normal kemik büyümesi için D, C ve A vitaminleri ile kalsiyum, fosfor ve magnezyum gibi mineraller gerekir. Uygun kemik büyümesi ve bakımı için paratiroid hormonu, büyüme hormonu ve kalsitonin gibi hormonlar da gereklidir.

Kemik dönüşüm oranları, yani eski kemiğin yeni kemikle değiştirilme oranları oldukça yüksektir ve her hafta kemik kütlesinin yüzde beş ila yedisi geri dönüştürülür. Devir hızlarındaki farklılıklar, iskeletin farklı bölgelerinde ve kemiğin farklı alanlarında bulunur. Örneğin, femur başındaki kemik her altı ayda bir tamamen değiştirilebilirken, şaft boyunca bulunan kemik çok daha yavaş değişir.

Kemiğin yeniden şekillenmesi, strese maruz kaldığında daha kalın ve daha güçlü hale gelerek kemiklerin streslere adapte olmasını sağlar. Normal günlük strese maruz kalmayan kemikler (örneğin, bir uzuv alçıdayken) kütle kaybetmeye başlar.

Kırık veya kırık bir kemik dört aşamada tamir edilir:

  1. Hematom oluşumu: Kırık kemikteki kan damarları yırtılma ve kanama, kırılma bölgesinde pıhtılaşmış kan veya hematom oluşumuna neden olur. Kemiğin kırık uçlarındaki kopmuş kan damarları pıhtılaşma işlemi ile kapatılır. Besinlerden yoksun kalan kemik hücreleri ölmeye başlar.
  2. Kemik oluşumu: Kırıktan birkaç gün sonra kılcal damarlar hematoma dönüşürken fagositik hücreler ölü hücreleri temizlemeye başlar. Kan pıhtısı parçaları kalabilse de, fibroblastlar ve osteoblastlar bölgeye girer ve kemiği yeniden oluşturmaya başlar. Fibroblastlar, kırık kemik uçlarını birbirine bağlayan kollajen lifleri üretirken, osteoblastlar süngerimsi kemik oluşturmaya başlar. Kırık kemik uçları arasındaki onarım dokusu, fibrokartilajinöz kallus, hem hiyalin hem de fibrokartilajdan oluşur. Bu noktada bazı kemik spikülleri de görünebilir.
  3. Kemikli kallus oluşumu: Fibro-kıkırdaklı kallus, süngerimsi kemiğin kemikli bir kallusuna dönüştürülür. Kırık kemik uçlarının kırıktan sonra sıkıca birleştirilmesi yaklaşık iki ay sürer. Bu, kıkırdak kemikleştiğinde kemiğin endokondral oluşumuna benzer; osteoblastlar, osteoklastlar ve kemik matriksi bulunur.
  4. Kemik yeniden şekillenmesi: Kemikli kallus daha sonra osteoklastlar ve osteoblastlar tarafından yeniden şekillendirilir, kemiğin dış kısmındaki ve medüller boşluk içindeki fazla materyal çıkarılır. Orijinal, kırılmamış kemiğe benzer kemik dokusu oluşturmak için kompakt kemik eklenir. Bu yeniden şekillenme aylar alabilir; kemik yıllarca düzensiz kalabilir.

Bir bakışta kemik tadilatı

Julie C. Crockett, Michael J. Rogers, Fraser P. Coxon, Lynne J. Hocking, Miep H. Helfrich Bone bir bakışta yeniden şekilleniyor. J Hücre Bilimi 1 Nisan 2011 124 (7): 991–998. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.063032

Kemik yeniden şekillenme döngüsü (bkz. Poster paneli “Kemik yeniden şekillenme döngüsü”), kendisini oluşturan hücre tiplerinin dengeli aktiviteleri aracılığıyla iskeletin bütünlüğünü korur. Bunlar, organik kemik matrisini üreten ve mineralizasyonuna yardımcı olan bir hücre olan kemik oluşturan osteoblasttır (Karsenty ve diğerleri, 2009), kemik mineralini çözen ve hücre dışı matrisi enzimatik olarak bozan benzersiz bir ekzokrin hücre türü olan kemiği parçalayan osteoklasttır (Karsenty ve diğerleri, 2009). ECM) proteinleri (Teitelbaum, 2007) ve bir mekanosensör ve bir endokrin hücre olarak görev yapan kemik matrisi içindeki osteoblast kaynaklı post-mitotik hücre olan osteosit (Bonewald ve Johnson, 2008). Dördüncü bir hücre tipi olan kemik astar hücresinin, kemik rezorpsiyonunu kemik oluşumuna bağlamada özel bir rolü olduğu düşünülmektedir (Everts ve diğerleri, 2002), belki de kemik yeniden şekillenme bölmelerini fiziksel olarak tanımlayarak (Andersen ve diğerleri, 2009).

Yüksek oranda artmış veya azalmış kemik kütlesinin genetik bozukluklarının moleküler diseksiyonu, bu kemik hücre tiplerinin aktivitesini kontrol eden çok önemli proteinlerin çoğunu tanımlamıştır. Bu bilgi, hem daha yaygın kemik bozukluklarını tedavi etmek veya teşhis etmek için yeni yollar hem de genel popülasyonda kemik yoğunluğunda farklılıklara yol açan yaygın genetik varyantların daha iyi anlaşılmasıyla sonuçlandı.

Bu poster makalesinde, kemik hücresi farklılaşması, işlevi ve hayatta kalmasıyla ilgili önemli sinyal yollarını gösteriyoruz ve hücreler arası etkileşimler yoluyla kemikteki hücrelerin birleştirilmiş aktivitelerinin nasıl sürdürüldüğünü açıklıyoruz. Nadir görülen genetik kemik hastalıklarının incelenmesi yoluyla sağlıklı kemiklerin korunması için vazgeçilmez olduğu tespit edilen faktörlere ve sinyalleşme süreçlerine özellikle dikkat ediyoruz.


Kemik Onarımında miRNA'lar

Tiziana Franceschetti , Anne M. Delany , Rejeneratif Tıpta MicroRNA'da , 2015

Soyut

Kemik onarımı örtüşen aşamalarda gerçekleşir; mezenkimal, epitelyal ve hematopoietik soylar dahil olmak üzere üç farklı progenitör tipinden türetilen hücreleri içerir. miRNA'lar, osteoblastların, kondrositlerin, osteoklastların ve vasküler hücrelerin soy bağlılığı ve farklılaşmasının yanı sıra işlevinde bütünleyici bir rol oynar. Bireysel miRNA'ların etkileri hücre içeriğine bağlıdır ve henüz onarımı kolaylaştırmak amacıyla hedeflenebilecek hiçbir miRNA tanımlanmamıştır. Bununla birlikte, kırık bölgesinde ve diğer dokularda bulunan hücrelerde miRNA-hedef etkileşimlerinin anlaşılmasındaki ilerlemelerle birlikte kemik onarım sürecinin daha iyi anlaşılması, miRNA bazlı terapötiklerin kliniğe çevrilmesini kolaylaştıracaktır. Kemik yeniden şekillenmesi, kırık onarımı ve bu işlevlerde aktif olan bazı önemli miRNA-hedef etkileşimleri bu bölümde özetlenmiştir.


Kemik Rezorpsiyonunda, Yeniden Şekillendirmede ve Onarımda Matriks Metalloproteinazlar

Matriks metalloproteinazlar (MMP'ler), matrisomun (hücre dışı matrisin (ECM) küresel bileşimi) ve ECM ile ilgisi olmayan proteinlerin biyoaktif moleküller üreten bölünmesinden sorumlu ana proteaz ailesidir. Bu proteinler, dokuya özgü ve hücre bağlantılı inhibitörler (sırasıyla TIMP'ler ve RECK) ile birlikte ECM'nin yeniden şekillenmesini sağlar. Kemikte, ECM hücre yapışmasına, mekanik transdüksiyona, mineralizasyonun çekirdeklenmesine ve büyüme faktörlerinin onları hasar veya bozulmadan korumak için hareketsizleştirilmesine aracılık eder. Kemik dokusunda bir MMP'nin ilk tanımından bu yana, inhibitörlerinin yanı sıra birçok başka MMP tanımlanmıştır. Bu proteinlere, osteoblast/osteosit farklılaşması, kemik oluşumu, kemik rezorpsiyonu sırasında osteoidin çözünmesi, osteoklast alımı ve göçü ve fizyolojik koşullar altında kemiğin yeniden şekillenmesinde bir birleştirme faktörü olarak dahil olmak üzere çok sayıda fonksiyon atanmıştır. Buna karşılık, dengesiz kemik yeniden şekillenmesi ile ilişkili bir dizi patoloji, esas olarak MMP'nin aşırı ekspresyonundan ve ECM'nin anormalliklerinden kaynaklanır ve bu da kemik osteolizine veya kemik oluşumuna yol açar. Bu derlemede, MMP'lerin ve bunların inhibitörlerinin kemik hücrelerindeki işlevlerini, kemiğin yeniden şekillenmesi, patolojik kemik rezorpsiyonu (osteoporoz ve kemik metastazı), kemik onarımı/rejenerasyonu ve kemik biyomühendisliğinde ortaya çıkan rolleri tartışacağız.

Anahtar Kelimeler: Biyomalzemeler Kemik biyomühendisliği Kemik rejenerasyonu Kemik yeniden şekillenmesi Kemik onarımı Kemik rezorpsiyonu Hücre dışı matris Matriks metalloproteinazlar (MMP'ler) Mezenkimal kök hücreler Matriks metalloproteinazların (TIMP'ler) doku inhibitörleri.


38.3 Eklemler ve İskelet Hareketi

Bu bölümün sonunda aşağıdakileri yapabileceksiniz:

  • Farklı eklem türlerini yapılarına göre sınıflandırın
  • Eklemlerin iskelet hareketindeki rolünü açıklar

İki veya daha fazla kemiğin birleştiği noktaya eklem veya artikülasyon denir. Eklemler, uzuvların hareketi gibi hareketten ve kafatasının kemiklerinde bulunan stabilite gibi stabiliteden sorumludur.

Yapıya Göre Derzlerin Sınıflandırılması

Eklemleri sınıflandırmanın iki yolu vardır: yapılarına göre veya işlevlerine göre. Yapısal sınıflandırma, eklemi oluşturan malzemeye ve eklemde boşluk olup olmamasına bağlı olarak eklemleri kemikli, lifli, kıkırdaklı ve sinovyal eklemlere ayırır.

Lifli Eklemler

Fibröz eklemlerin kemikleri fibröz bağ dokusu ile bir arada tutulur. Kemikler arasında boşluk veya boşluk yoktur ve bu nedenle çoğu lifli eklem hiç hareket etmez veya sadece küçük hareketler yapabilir. Üç tip lifli eklem vardır: sütürler, sindesmozlar ve gomfozlar. Dikişler sadece kafatasında bulunur ve kafatası kemiklerini sıkıca yerinde tutan kısa bağ dokusu liflerine sahiptir (Şekil 38.23).

Syndesmoses, kemiklerin bir bağ dokusu bandı ile bağlandığı ve bir sütürden daha fazla harekete izin veren eklemlerdir. Bir sindesmoz örneği, ayak bileğindeki tibia ve fibula eklemidir. Bu tip eklemlerdeki hareket miktarı, bağ dokusu liflerinin uzunluğu ile belirlenir. Dişler ve yuvaları arasında gırtlaklar oluşur, bu terim dişin yuvaya bir çivi gibi oturmasını ifade eder (Şekil 38.24). Diş, periodontal ligament olarak adlandırılan bir bağ dokusu ile sokete bağlanır.

Kıkırdaklı Eklemler

Kıkırdak eklemler, kemiklerin kıkırdak ile birbirine bağlandığı eklemlerdir. İki tip kıkırdaklı eklem vardır: senkondrozlar ve simfizler. Bir senkondrozda, kemikler hiyalin kıkırdak ile birleştirilir. Senkondrozlar, çocuklarda büyüyen kemiklerin epifiz plakalarında bulunur. Semfizlerde hyalin kıkırdak kemiğin ucunu kaplar, ancak kemikler arasındaki bağlantı fibrokartilaj yoluyla gerçekleşir. Omurlar arasındaki eklemlerde simfizler bulunur. Her iki tip kıkırdaklı eklem çok az harekete izin verir.

Sinovyal Eklemler

Sinovyal eklemler, bitişik kemikler arasında boşluk olan tek eklemlerdir (Şekil 38.25). Bu boşluk, sinovyal (veya eklem) boşluk olarak adlandırılır ve sinovyal sıvı ile doldurulur. Sinovyal sıvı eklemi yağlar, kemikler arasındaki sürtünmeyi azaltır ve daha fazla harekete izin verir. Kemiklerin uçları eklem kıkırdağı, hiyalin kıkırdak ile kaplıdır ve tüm eklem, çıkığa direnirken eklemin hareket etmesine izin veren bağ dokusundan oluşan bir eklem kapsülü ile çevrilidir. Eklem kapsülleri ayrıca kemikleri bir arada tutan bağlara da sahip olabilir. Sinovyal eklemler, üç yapısal eklem tipinin en büyük hareketini yapabilir, ancak bir eklem ne kadar hareketli olursa, eklem o kadar zayıf olur. Dizler, dirsekler ve omuzlar sinovyal eklemlere örnektir.

Eklemlerin İşlevlerine Göre Sınıflandırılması

Fonksiyonel sınıflandırma eklemleri üç kategoriye ayırır: sinartrozlar, amfiartrozlar ve diartrozlar. Sinartroz, hareket etmeyen bir eklemdir. Buna sütürler, gomfozlar ve senkondrozlar dahildir. Amfiartrozlar, sendromlar ve simfizler dahil olmak üzere hafif harekete izin veren eklemlerdir. Diartrozlar, sinovyal eklemlerde olduğu gibi eklemin serbest hareketine izin veren eklemlerdir.

Sinovyal Eklemlerde Hareket

Sinovyal eklemlerin izin verdiği geniş hareket yelpazesi, farklı hareket türleri üretir. Sinovyal eklemlerin hareketi dört farklı türden biri olarak sınıflandırılabilir: kayma, açısal, dönme veya özel hareket.

Kayma Hareketi

Kayma hareketleri, nispeten düz kemik yüzeyleri birbirini geçerken meydana gelir. Kayma hareketleri, kemiklerin çok az dönmesini veya açısal hareketini sağlar. Karpal ve tarsal kemiklerin eklemleri, kayma hareketleri üreten eklemlere örnektir.

Açısal Hareket

Bir eklemin kemikleri arasındaki açı değiştiğinde açısal hareketler üretilir. Fleksiyon, ekstansiyon, hiperekstansiyon, abdüksiyon, adduksiyon ve sirkülasyon dahil olmak üzere birkaç farklı açısal hareket vardır. Fleksiyon veya bükülme, kemikler arasındaki açı azaldığında meydana gelir. Ön kolu dirsekte yukarıya doğru hareket ettirmek veya eli ön kola doğru hareket ettirmek için bileği hareket ettirmek fleksiyon örnekleridir. Uzatma, bir eklemin kemikleri arasındaki açının artmasıyla fleksiyonun tersidir. Fleksiyondan sonra bir uzvun düzleştirilmesi bir uzatma örneğidir. Normal anatomik pozisyonu aşan uzantıya hiperekstansiyon denir. Bu, yukarı bakmak için boynu geri hareket ettirmeyi veya elin önkoldan uzaklaşması için bileği bükmeyi içerir.

Kaçırma, bir kemik vücudun orta hattından uzaklaştığında meydana gelir. Kaçırma örnekleri, kolları veya bacakları düz bir şekilde yana doğru kaldırmak için yana doğru hareket ettirmektir. Addüksiyon, bir kemiğin vücudun orta hattına doğru hareketidir. Abdüksiyondan sonra uzuvların içe doğru hareketi adduksiyona bir örnektir. Sirkumdüksiyon, kolun dairesel bir hareketle hareket ettirilmesinde olduğu gibi, bir uzvun dairesel bir hareketle hareketidir.

Dönme Hareketi

Dönme hareketi, bir kemiğin kendi uzunlamasına ekseni etrafında dönerken yaptığı harekettir. Rotasyon, medial rotasyon olarak adlandırılan vücudun orta hattına doğru veya lateral rotasyon olarak adlandırılan vücudun orta hattından uzağa doğru olabilir. Başın bir yandan diğer yana hareketi dönmeye bir örnektir.

Özel Hareketler

Kayma, açısal veya dönme olarak sınıflandırılamayan bazı hareketlere özel hareketler denir. İnversiyon, ayak tabanlarının vücudun orta hattına doğru içe doğru hareket etmesini içerir. Eversiyon, inversiyonun tersidir, ayak tabanının vücudun orta hattından uzağa doğru hareketidir. Protraksiyon, kemiğin yatay düzlemde öne doğru hareketidir. Geri çekme, bir eklem protraksiyondan sonra yerine geri hareket ettiğinde meydana gelir. Çene dışa ve sonra içe doğru itildiğinde mandibulanın hareketinde protraksiyon ve retraksiyon görülebilir. Elevasyon, bir kemiğin yukarı doğru hareketidir, örneğin omuzlar silkildiğinde, kürek kemiğini kaldırırken. Depresyon, elevasyonun tersidir; örneğin omuzlar silkildikten ve skapulalar yükseltilmiş bir pozisyondan normal pozisyonlarına döndükten sonra olduğu gibi, bir kemiğin aşağı doğru hareketi. Dorsifleksiyon, ayak bileğinde, ayak parmaklarının dizine doğru kaldırıldığı bir bükülmedir. Plantar fleksiyon, ayak parmakları üzerinde dururken olduğu gibi, topuk kaldırıldığında ayak bileğinde bir bükülmedir. Supinasyon, önkolun radius ve ulna kemiklerinin avuç içi öne bakacak şekilde hareketidir. Pronasyon, avucun geriye dönük olduğu zıt harekettir. Muhalefet, başparmağın aynı elin parmaklarına doğru hareketi, nesneleri kavramayı ve tutmayı mümkün kılar.

Sinovyal Eklem Türleri

Sinovyal eklemler ayrıca, eklemin şekli ve yapısına göre altı farklı kategoriye ayrılır. Eklemin şekli, eklemin izin verdiği hareket tipini etkiler (Şekil 38.26). Bu eklemler düzlemsel, menteşeli, pivot, kondiloid, eyer veya bilyeli ve soketli eklemler olarak tanımlanabilir.

Düzlemsel Eklemler

Düzlemsel eklemler, düz veya hafif kavisli yüzler olan eklemli yüzeylere sahip kemiklere sahiptir. Bu eklemler kayma hareketlerine izin verir ve bu nedenle eklemlere bazen kayma eklemleri denir. Bu eklemlerde hareket açıklığı sınırlıdır ve rotasyon içermez. Düzlemsel eklemler, eldeki karpal kemiklerde ve ayağın tarsal kemiklerinde ve ayrıca omurlar arasında bulunur (Şekil 38.27).

Menteşe eklemleri

Menteşe eklemlerinde, bir kemiğin hafif yuvarlak ucu diğer kemiğin hafif oyuk ucuna oturur. Bu şekilde bir kemik hareket ederken diğeri sabit kalır, tıpkı bir kapının menteşesi gibi. Dirsek, menteşe eklemine bir örnektir. Diz bazen modifiye menteşe eklemi olarak sınıflandırılır (Şekil 38.28).

Pivot Eklemler

Pivot eklemler, bir kemiğin yuvarlak ucunun diğer kemiğin oluşturduğu bir halkaya oturmasından oluşur. Bu yapı, yuvarlak kemik kendi ekseni etrafında hareket ettiği için dönme hareketine izin verir. Bir pivot eklem örneği, başın ileri geri hareket etmesine izin veren boynun birinci ve ikinci omurlarının eklemidir (Şekil 38.29). Avucun yukarı ve aşağı döndürülmesini sağlayan bilek eklemi de bir pivot eklemdir.

Kondiloid Eklemler

Kondiloid eklemler, bir kemiğin oval şekilli ucunun diğer bir kemiğin benzer şekilde oval şekilli bir boşluğuna oturmasından oluşur (Şekil 38.30). Buna bazen elipsoid eklem de denir. Bu tip eklem, el bileği ve parmak eklemlerinde görüldüğü gibi iki eksen boyunca açısal harekete izin verir ve her iki yana ve yukarı ve aşağı hareket edebilir.

Sele Eklemleri

Semer eklemleri, her bir kemiğin uçları birbirine uyan içbükey ve dışbükey bölümlere sahip bir eyere benzediği için bu şekilde adlandırılmıştır. Eyer eklemler, kondiloid eklemlere benzer açısal hareketlere izin verir, ancak daha geniş bir hareket aralığına sahiptir. Bir eyer eklemi örneği, ileri geri ve yukarı ve aşağı hareket edebilen, ancak bilek veya parmaklardan daha serbest hareket edebilen başparmak eklemidir (Şekil 38.31).

Bilye ve priz bağlantısı

Bilye ve yuva eklemleri, bir kemiğin yuvarlak, top benzeri bir ucuna sahip olup, diğer bir kemiğin çanak benzeri yuvasına oturur. Bu organizasyon, tüm hareket türleri her yöne mümkün olduğu için en geniş hareket aralığına izin verir. Omuz ve kalça eklemleri bilyeli ve soketli eklem örnekleridir (Şekil 38.32).

Öğrenme Bağlantısı

Altı tip sinovyal eklemi gösteren bu animasyonu izleyin.

Kariyer Bağlantısı

Romatolog

Romatologlar eklem, kas ve kemik bozukluklarının tanı ve tedavisinde uzmanlaşmış tıp doktorlarıdır. Artrit, kas-iskelet sistemi rahatsızlıkları, osteoporoz gibi hastalıkları ve ankilozan spondilit ve romatoid artrit gibi otoimmün hastalıkları teşhis ve tedavi ederler.

Romatoid artrit (RA), öncelikle ellerin, ayakların ve servikal omurganın sinovyal eklemlerini etkileyen inflamatuar bir hastalıktır. Etkilenen eklemler şişer, sertleşir ve ağrılı hale gelir. RA'nın vücudun bağışıklık sisteminin yanlışlıkla sağlıklı dokuya saldırdığı bir otoimmün hastalık olduğu bilinmesine rağmen, RA'nın nedeni bilinmemektedir. Kandaki bağışıklık hücreleri eklemlere ve sinovyuma girerek kıkırdak yıkımına, şişmeye ve eklem astarının iltihaplanmasına neden olur. Kıkırdağın parçalanması, kemiklerin birbirine sürtünmesine neden olarak ağrıya neden olur. RA, kadınlarda erkeklere göre daha sık görülür ve başlangıç ​​yaşı genellikle 40-50 yaştır.

Romatologlar, eklem iltihabı ve ağrısı, X-ışını ve MRI görüntüleme ve kan testleri gibi semptomlar temelinde RA'yı teşhis edebilir. Artrografi, X ışınlarına karşı opak olan bir boya gibi bir kontrast madde kullanan eklemlerin bir tür tıbbi görüntülemesidir. Bu, kıkırdak, tendonlar ve bağlar gibi eklemlerin yumuşak doku yapılarının görselleştirilmesini sağlar. Bir artrogram, eklem kemiklerine ek olarak eklemi kaplayan yumuşak dokuların yüzeyini göstererek normal bir röntgenden farklıdır. Bir artrogram, kemikler etkilenmeden önce eklem kıkırdağında erken dejeneratif değişikliklerin tespit edilmesini sağlar.

Şu anda RA için bir tedavi yoktur, ancak romatologların bir dizi tedavi seçeneği vardır. Erken evreler, etkilenen eklemlerin geri kalanıyla bir baston kullanılarak veya iltihabı en aza indiren eklem atelleri kullanılarak tedavi edilebilir. Enflamasyon azaldığında, eklemi çevreleyen kasları güçlendirmek ve eklem esnekliğini korumak için egzersiz kullanılabilir. Eklem hasarı daha genişse, ağrıyı hafifletmek ve iltihabı azaltmak için ilaçlar kullanılabilir. Aspirin, topikal ağrı kesiciler ve kortikosteroid enjeksiyonları gibi iltihap önleyici ilaçlar kullanılabilir. Eklem hasarının şiddetli olduğu durumlarda ameliyat gerekebilir.


Tartışma

Burada, NAD + öncüsü NR tarafından NAD + takviyesinin, genç sayıda osteoprogenitör hücreyi geri yükleyebileceğini ve dişi farelerde iskelet yaşlanmasını azaltabileceğini gösteriyoruz. Bunlar, osteoblast progenitörlerinde yaşla birlikte NAD+ düzeylerinin düştüğüne dair bulgularla birlikte, NAD+'nın osteoblastik hücrelerde yaşlanmanın ana hedefi olduğunu kuvvetle önerir. 1 aylık fareler 30 ile karşılaştırıldığında, 15 aylıktan itibaren kemik iliği stromal hücrelerinde NAD+'da bir azalma görülmüştür. Bulgularımızla uyumlu olarak, uzun süreli NMN uygulaması, erkek C57BL/6 farelerinde 31 kemik mineral yoğunluğunu arttırdı. Buna karşılık, sadece 3 ay boyunca 12 aylık farelere NMN verilmesi, kemik kütlesini 32 değiştirmek için yeterli değildi.

Osteoblast progenitörlerinde yaşla birlikte NAD+'daki azalma, memeli dokularında ana nikotinamid nükleotidaz olan Cd38—'teki artışla ilişkilendirilmiştir33. Cd38, hücre içi kalsiyum sinyalini 34 destekleyen ikinci haberciler ADPR ve siklik-ADPR (cADPR) oluşumunda rol oynayan çok işlevli bir proteindir. NADaz aktivitesi nedeniyle Cd38 ayrıca hücresel ve doku NAD + homeostazına önemli bir katkıda bulunur 35 . Osteoblast progenitörlerindeki bulgularımıza benzer şekilde, karaciğer, yağ dokusu, dalak ve iskelet kasında yaşlanma ile birlikte Cd38'in seviyeleri ve aktivitesi artar 36. Önemli olarak, farelerde Cd38'in genetik veya farmakolojik inhibisyonu, birden fazla organdaki NAD+ düzeylerini artırır ve yaşa bağlı NAD+ düşüşünü önler, mitokondriyal işlev bozukluğunu hafifletir ve glukoz toleransını, kardiyak işlevi ve egzersiz kapasitesini iyileştirir 36� . Çoklu hücre tiplerinde, TNF gibi inflamatuar sitokinler, NF-kB 40,41 aktivasyonu yoluyla Cd38 ekspresyonunu destekler. Bunlar, inflamatuar sitokinlerin ekspresyonunun çoklu kemik hücre popülasyonlarında 13,42 yaşla birlikte arttığı ve yaşlı farelerdeki 13 osteoprogenitörlerde NF-kB'nin uyarıldığına dair bulgularla birlikte, Cd38'in yaşla ilişkili artışı için potansiyel bir açıklamayı temsil eder. osteoblast progenitörleri.

Ayrıca yaşlı farelerin osteoblastik hücrelerinde Nampt protein seviyelerinin genç farelerin hücrelerine göre daha düşük olduğunu bulduk. Bunlar, mezenkimal soy hücrelerinde Nampt'ın silinmesinin kemik kütlesini azaltmak için yeterli olduğuna dair bulgularla birlikte, osteoblast progenitörlerinde NAD+'daki yaşa bağlı azalmanın kemik oluşumunu azalttığı önermesini desteklemektedir. NR uygulamasının, yaşlanan farelerde osteoprogenitör sayısını ve mineralize edici yüzeyi arttırdığına dair kanıtlarla daha fazla destek sağlanmaktadır. Kas ve bağırsak gibi dokularda progenitör hücreler, NR 43,44'ün yaşlanma karşıtı etkilerinin kritik hedefleridir. Bununla birlikte, NR tedavisinin sistemik doğası, iskelet üzerindeki faydalı etkilerden sorumlu hedef hücreler hakkında kesin bir sonuca varılmasını engeller.

Biz ve diğerleri, yaşlı insanlardan veya farelerden alınan osteoprogenitörlerin hücresel yaşlanma 13,42,45 belirteçleri sergilediğini gösterdik. Genetik veya farmakolojik manipülasyonlar yoluyla yaşlanan hücrelerin ortadan kaldırılması, yaşlı farelerde kemik kütlesini arttırır, bu da hücresel yaşlanmanın iskelet yaşlanmasına katkıda bulunduğunu düşündürür. NR uygulamasının yaşlı farelerden alınan osteoblast progenitörlerinde yaşlanma belirteçlerini azalttığına dair mevcut bulgularımız, NAD+'daki bir düşüşün yaşa bağlı kemik hücresi yaşlanmasına önemli bir katkıda bulunduğu iddiası için güçlü bir destek sağlar. Bu iddia, NAD+'daki bir azalmanın, kemik iliği kaynaklı stromal hücre kültürlerinde 47 replikatif yaşlanmayı şiddetlendirdiğine dair kanıtlarla da desteklenmektedir. NR uygulaması ayrıca beyin ve yaşlı farelerin 43 derisinde hücresel yaşlanmayı azaltır. İlginç bir şekilde, makrofajlarda ve endotelyal hücrelerde Cd38 ekspresyonu SASP 48 ile ilişkili faktörler tarafından indüklenebilir, bu da hücresel yaşlanmanın NAD+'daki düşüşü yeniden uyguladığını gösterir.

Çoğu dokuda, NMN ve NR'nin faydalı etkilerine aracılık eden akış aşağı mekanizmalar belirsizliğini koruyor. Burada, NR'nin FoxO'ların ve β-katenin'in yaşa bağlı asetilasyonunu azalttığını bulduk. Ayrıca, farmakolojik veya genetik yoluyla NAD+ seviyelerinin düşürülmesi, bu proteinlerin asetilasyonunun kuvvetle arttırıldığı anlamına gelir. FoxO'ların asetilasyonu, β-katenin ile olan ilişkilerini arttırır ve Wnt sinyalini ve osteoblastogenezi 18,26 inhibe eder. Sirt1, FoxO'ları ve β-katenin'i deasetile eder ve osteoblastogenezi teşvik eder 18,19 . FoxO1, 3 ve 4'ten yoksun farelerdeki osteoblastik hücrelerin FK866'nın etkilerinden kısmen korunduğuna dair bulgularımız, Sirt1/FoxO'ların NAD+'nın osteoblastogenez üzerindeki etkilerine aracılık ettiği önermesini desteklemektedir. Sirt1 uyarıcılarının farelere uygulanmasının iskelet yaşlanmasını azalttığı 20,21 ve Sirt1'in karaciğer, kas ve bağırsakta 43,44,49 NR'nin bazı yararlı etkilerine aracılık ettiğine dair kanıtlarla daha fazla destek sağlanmaktadır. İlginç bir şekilde, hem Sirt1 hem de FoxO'lar hücresel yaşlanma 43,50 ile bağlantılıdır. Bu nedenle, yaşla birlikte NAD+'daki bir düşüşün Sirt1 ve FoxO'ya bağlı mekanizmalar yoluyla osteoprogenitör yaşlanmaya katkıda bulunması mümkündür. Ancak, NAD+ hedeflerinin geniş aralığı ve NAD+'ya bağlı süreçler arasındaki karmaşık etkileşimler göz önüne alındığında, NAD+'nın kemikteki hücresel ve moleküler hedeflerini tanımlamak için daha fazla çalışma gerekecektir.

Heterozigot delesyonun Nampt kemik gelişimi ve büyümesi üzerinde hiçbir etkisi yoktu, ancak genç yetişkin farelerde kemik kütlesi kaybına neden oldu, mezenkimal soy hücrelerinde NAD+'daki bir azalmanın, hızlandırılmış iskelet yaşlanmasına neden olduğunu düşündürmektedir. C57BL/6 farelerinde, femoral büyüme 6. ayda durur ve yaklaşık 12 ayda, ki bu da insanlarda kabaca 40 yıla eşittir51, ilik boşluğu genişlemeye başlar ve periosteuma (dış kemik) yavaş yavaş ilave kemik eklenir. yüzey) ancak birincisi ikincisini aşarak daha ince ve daha kırılgan bir kortekse yol açar. İlginçtir, Nampt delesyon, yaşlanmanın hem medüller hem de toplam alanın genişlemesi ile ilişkili kortikal incelme ile karakterize edilen kortikal kemik üzerindeki etkilerini çoğalttı. İlerleyen yaşla birlikte periosteumda kemik birikmesi, kemik gücünü korumak için medüller kavitenin genişlemesine karşı telafi edici bir yanıt olabilir52. Nampt fl/+ΔPrx1 farelerinde durumun böyle olup olmadığı gelecekteki çalışmaları gerektirir.

Mevcut çalışmanın sonuçlarına dayanarak, osteoblast progenitörlerinde NAD+'da azalmaya neden olan içsel kusurların, kemik oluşumunda ve kemik kütlesinde yaşa bağlı düşüşe katkıda bulunduğunu öneriyoruz. NAD + 'nın NR gibi öncülerle doldurulması, bu nedenle, yaşa bağlı diğer patolojilerde olduğu gibi yaşa bağlı osteoporoz için terapötik bir yaklaşımı temsil edebilir 16,53,54.


Soyut

Matriks metalloproteinazlar (MMP'ler), matrisomun (hücre dışı matrisin (ECM) küresel bileşimi) ve ECM ile ilgisi olmayan proteinlerin biyoaktif moleküller üreten bölünmesinden sorumlu ana proteaz ailesidir. Bu proteinler, dokuya özgü ve hücre bağlantılı inhibitörler (sırasıyla TIMP'ler ve RECK) ile birlikte ECM'nin yeniden şekillenmesini sağlar. Kemikte, ECM hücre yapışmasına, mekanik transdüksiyona, mineralizasyonun çekirdeklenmesine ve büyüme faktörlerinin onları hasar veya bozulmadan korumak için hareketsizleştirilmesine aracılık eder. Kemik dokusunda bir MMP'nin ilk tanımından bu yana, inhibitörlerinin yanı sıra birçok başka MMP tanımlanmıştır. Bu proteinlere, osteoblast/osteosit farklılaşması, kemik oluşumu, kemik rezorpsiyonu sırasında osteoidin çözünmesi, osteoklast alımı ve göçü ve fizyolojik koşullar altında kemiğin yeniden şekillenmesinde bir birleştirme faktörü olarak dahil olmak üzere çok sayıda fonksiyon atanmıştır. Buna karşılık, dengesiz kemik yeniden şekillenmesi ile ilişkili bir dizi patoloji, esas olarak MMP'nin aşırı ekspresyonundan ve ECM'nin anormalliklerinden kaynaklanır ve bu da kemik osteolizine veya kemik oluşumuna yol açar. Bu derlemede, MMP'lerin ve bunların inhibitörlerinin kemik hücrelerindeki işlevlerini, kemiğin yeniden şekillenmesi, patolojik kemik rezorpsiyonu (osteoporoz ve kemik metastazı), kemik onarımı/rejenerasyonu ve kemik biyomühendisliğinde ortaya çıkan rolleri tartışacağız.


Egzersiz ve Kemik Dokusu

Kemikler, üzerlerine binen kas kuvveti yüklerine uyum sağlayarak, stres ve kullanım altında kalınlaşıp güçlenir, kullanılmadığında ise zayıflayıp incelir.

Öğrenme hedefleri

Kemiğin aktivite ve hormonlara verdiği tepkileri ayırt eder.

Önemli Çıkarımlar

Anahtar noktaları

  • Kullanılmadığı takdirde kemik kütlesi kaybolur, çünkü onu korumak metabolik olarak maliyetlidir.
  • Cinsiyet hormonlarındaki cinsiyet farklılıkları, erkeklerde daha büyük, daha güçlü kemiklere katkıda bulunur, çünkü testosteron, kemik yoğunluğunu artıran kas kütlesini uyarır.
  • Östrojendeki düşüşlerin bir sonucu olarak, yaşlanan kadınlar egzersize karşı tepkide azalmadan muzdariptir ve bu nedenle iskelet gücünü korumakta zorluk çekerler.
  • İskelet gücünü korumak için yaşlı kadınların daha fazla yürüyerek egzersiz seviyelerini artırmaları gerekir.

Anahtar terimler

  • Wolff’s yasası: Sağlıklı bir insan veya hayvandaki kemik, altına yerleştirildiği yüklere uyum sağlayacaktır.
  • iskelet gücü: Trabeküler kemiğin kortikal kemikle ilişkisi ile belirlenir.
  • kas kuvvetleri: Artan kas kütlesinin sonucu, kemik boyutunda ve gücünde artışlar sağlar.

Örnekler

Yaşlıları genellikle zayıf ve zayıf olarak düşünmemize rağmen, düzenli egzersiz osteoporozla savaşabilir, güç ve esnekliği koruyabilir. Bu, paralel çubuklarda hala inanılmaz bir rutin gerçekleştirebilen 86 yaşındaki jimnastikçi Johanna Quaas tarafından gösterilmektedir.

NASA Mekik Astronot: Uzayda uzun süre kalan astronotlar, yerçekimi bir yük uygulamadığı için genellikle daha zayıf kemiklerle dünyaya dönerler. Vücutları daha önce kemiklerinde bulunan mineralin çoğunu yeniden emmiştir.

Wolff yasasına göre, sağlıklı bir insan veya hayvandaki kemik, yerleştirildiği yüke uyum sağlayacaktır. Belirli bir kemiğe yüklenme artarsa, direnç için gereken gücü sağlamak için kemik kendini yeniden şekillendirecektir. Trabeküllerin iç mimarisi adaptif değişikliklere uğrar, ardından kemiğin dış kortikal kısmında ikincil değişiklikler olur ve sonuç olarak belki de kalınlaşır. Bunun tersi de doğrudur. Bir kemik üzerindeki yük azalırsa, devir nedeniyle kemik zayıflar. Bakımı metabolik olarak daha az maliyetlidir ve kemik kütlesini korumak için gerekli olan sürekli yeniden şekillenme için herhangi bir uyarı yoktur.

Kas kuvveti, özellikle büyüme ve gelişme sırasında kemik yapısının güçlü bir belirleyicisidir. Kemik-kas ilişkisindeki cinsiyet farklılığı, ergenlik döneminde güçlü bir şekilde belirginleşir. In females, growth is characterized by increased estrogen levels and increased mass and strength of bone relative to that of muscle. In men, increases in testosterone fuel large increases in muscle, resulting in muscle force that coincides with substantial growth in bone dimensions and strength.

In adulthood, significant age-related losses are observed for both bone and muscle tissues. A large decrease in estrogen levels in women appears to diminish the skeleton’s responsiveness to exercise more than in men. In contrast, the aging of the muscle-bone axis in men is a function of age-related declines in both hormones. In addition to the well-known age-related changes in the mechanical loading of bone by muscle, newer studies appear to provide evidence of age and gender-related variations in molecular signaling between bone and muscle that are independent of purely mechanical interactions. In summary, gender differences in acquisition and age-related loss in bone and muscle tissues may be important for developing gender-specific strategies for ways to reduce bone loss with exercise.

Tim Henman performs a backhand volley at the Wimbledon tournament in 2004.: The racquet-holding arm bones of tennis players become much stronger than those of the other arm. Their bodies have strengthened the bones in their racquet-holding arm since they are routinely placed under higher than normal stress.

Simple aerobic exercises like walking, jogging, and running could provide an important role in maintaining and/or increasing bone density in women. Walking is an inexpensive, practical exercise associated with low injury rates and high acceptability among the elderly. For these reasons, walking could be an appropriate approach to prevent osteoporosis and maintain bone mass.


Bilinmesi gereken kelimeleri göster/gizle

Chondroblasts: cell that make cartilage and help in bone healing after a break.

Hard callus: a hard bump that forms around a fracture when a bone is broken and healing.

Osteoclast: cells in your body that break down bone material in order to reshape it.

Phagocytes: cells that swallow up germs and other unwanted waste materials in the body.

Soft callus: a soft bump that forms around a fracture when a bone is broken and healing.


38.1 Types of Skeletal Systems

Bu bölümün sonunda aşağıdakileri yapabileceksiniz:

  • Discuss the different types of skeletal systems
  • Explain the role of the human skeletal system
  • Compare and contrast different skeletal systems

A skeletal system is necessary to support the body, protect internal organs, and allow for the movement of an organism. There are three different skeleton designs that fulfill these functions: hydrostatic skeleton, exoskeleton, and endoskeleton.

Hydrostatic Skeleton

A hydrostatic skeleton is a skeleton formed by a fluid-filled compartment within the body, called the coelom. The organs of the coelom are supported by the aqueous fluid, which also resists external compression. This compartment is under hydrostatic pressure because of the fluid and supports the other organs of the organism. This type of skeletal system is found in soft-bodied animals such as sea anemones, earthworms, Cnidaria, and other invertebrates (Figure 38.2).

Movement in a hydrostatic skeleton is provided by muscles that surround the coelom. The muscles in a hydrostatic skeleton contract to change the shape of the coelom the pressure of the fluid in the coelom produces movement. For example, earthworms move by waves of muscular contractions of the skeletal muscle of the body wall hydrostatic skeleton, called peristalsis, which alternately shorten and lengthen the body. Lengthening the body extends the anterior end of the organism. Most organisms have a mechanism to fix themselves in the substrate. Shortening the muscles then draws the posterior portion of the body forward. Although a hydrostatic skeleton is well-suited to invertebrate organisms such as earthworms and some aquatic organisms, it is not an efficient skeleton for terrestrial animals.

Exoskeleton

An exoskeleton is an external skeleton that consists of a hard encasement on the surface of an organism. For example, the shells of crabs and insects are exoskeletons (Figure 38.3). This skeleton type provides defence against predators, supports the body, and allows for movement through the contraction of attached muscles. As with vertebrates, muscles must cross a joint inside the exoskeleton. Shortening of the muscle changes the relationship of the two segments of the exoskeleton. Arthropods such as crabs and lobsters have exoskeletons that consist of 30–50 percent chitin, a polysaccharide derivative of glucose that is a strong but flexible material. Chitin is secreted by the epidermal cells. The exoskeleton is further strengthened by the addition of calcium carbonate in organisms such as the lobster. Because the exoskeleton is acellular, arthropods must periodically shed their exoskeletons because the exoskeleton does not grow as the organism grows.

Endoskeleton

An endoskeleton is a skeleton that consists of hard, mineralized structures located within the soft tissue of organisms. An example of a primitive endoskeletal structure is the spicules of sponges. The bones of vertebrates are composed of tissues, whereas sponges have no true tissues (Figure 38.4). Endoskeletons provide support for the body, protect internal organs, and allow for movement through contraction of muscles attached to the skeleton.

İnsan iskeleti, yetişkinlerde 206 kemikten oluşan bir iç iskelettir. Beş ana işlevi vardır: Vücuda destek sağlamak, mineralleri ve lipidleri depolamak, kan hücreleri üretmek, iç organları korumak ve harekete izin vermek. Omurgalılardaki iskelet sistemi, eksenel iskelete (kafatası, omurga ve göğüs kafesinden oluşur) ve apendiküler iskelete (omuzlar, uzuv kemikleri, pektoral kuşak ve pelvik kuşaktan oluşur) ayrılır.

İnsan Eksenel İskeleti

The axial skeleton forms the central axis of the body and includes the bones of the skull, ossicles of the middle ear, hyoid bone of the throat, vertebral column, and the thoracic cage (ribcage) (Figure 38.5). The function of the axial skeleton is to provide support and protection for the brain, the spinal cord, and the organs in the ventral body cavity. It provides a surface for the attachment of muscles that move the head, neck, and trunk, performs respiratory movements, and stabilizes parts of the appendicular skeleton.

Kafatası

Kafatasının kemikleri yüzün yapılarını destekler ve beyni korur. Kafatası, iki kategoriye ayrılan 22 kemikten oluşur: kafa kemikleri ve yüz kemikleri. Kafatası kemikleri, beyni çevreleyen ve baş ve boyun kasları için bir bağlantı yeri görevi gören kraniyal boşluğu oluşturan sekiz kemiktir. The eight cranial bones are the frontal bone, two parietal bones, two temporal bones, occipital bone, sphenoid bone, and the ethmoid bone. Although the bones developed separately in the embryo and fetus, in the adult, they are tightly fused with connective tissue and adjoining bones do not move (Figure 38.6).

Orta kulağın işitsel kemikçikleri, havadan gelen sesleri sıvı dolu kokleaya titreşimler olarak iletir. The auditory ossicles consist of three bones each: the malleus, incus, and stapes. These are the smallest bones in the body and are unique to mammals.

On dört yüz kemiği yüzü oluşturur, duyu organları (gözler, ağız ve burun) için boşluklar sağlar, sindirim ve solunum yollarının girişlerini korur ve yüz kasları için bağlantı noktaları görevi görür. The 14 facial bones are the nasal bones, the maxillary bones, zygomatic bones, palatine, vomer, lacrimal bones, the inferior nasal conchae, and the mandible. All of these bones occur in pairs except for the mandible and the vomer (Figure 38.7).

Although it is not found in the skull, the hyoid bone is considered a component of the axial skeleton. Hyoid kemik, boynun ön tarafında mandibulanın altında yer alır. Dil için hareketli bir taban görevi görür ve çene, gırtlak ve dil kaslarına bağlanır. The mandible articulates with the base of the skull. The mandible controls the opening to the airway and gut. Dişleri olan hayvanlarda, mandibula dişlerin yüzeylerini maksiller dişlerle temas ettirir.

Vertebral Sütun

The vertebral column , or spinal column, surrounds and protects the spinal cord, supports the head, and acts as an attachment point for the ribs and muscles of the back and neck. Yetişkin omurları 26 kemikten oluşur: 24 omur, sakrum ve kuyruk sokumu kemiği. Yetişkinlerde sakrum tipik olarak birleşen beş omurdan oluşur. Kuyruk sokumu tipik olarak birleşen 3-4 omurdan oluşur. 70 yaş civarında, sakrum ve kuyruk sokumu birlikte kaynaşabilir. Hayata yaklaşık 33 omurla başlarız, ama büyüdükçe birkaç omur birleşir. The adult vertebrae are further divided into the 7 cervical vertebrae, 12 thoracic vertebrae, and 5 lumbar vertebrae (Figure 38.8).

Her omur gövdesinin ortasında, omuriliğin sinirlerinin geçtiği büyük bir delik vardır. Ayrıca her iki yanda vücuda o seviyede hizmet eden omurilik sinirlerinin omurilikten çıkabileceği bir çentik vardır. Vertebral kolon yetişkin erkek insanlarda yaklaşık 71 cm'dir (28 inç) ve yandan bakıldığında görülebilecek şekilde kavislidir. Omurga eğrilerinin adları, oluştukları omurga bölgesine karşılık gelir. Torasik ve sakral eğriler içbükeydir (vücudun önüne göre içe doğru eğri) ve servikal ve lomber eğriler dışbükeydir (vücudun önüne göre dışa doğru eğri). The arched curvature of the vertebral column increases its strength and flexibility, allowing it to absorb shocks like a spring (Figure 38.8).

Fibröz kıkırdaktan oluşan intervertebral diskler, ikinci servikal vertebradan sakruma kadar bitişik omur gövdeleri arasında uzanır. Her disk, omurganın bir miktar hareketine izin veren ve yürüme ve koşma gibi hareketlerden kaynaklanan şokları emmek için bir yastık görevi gören bir eklemin parçasıdır. Omurlar arası diskler ayrıca omurları birbirine bağlamak için bağlar görevi görür. Disklerin iç kısmı, çekirdek pulposus, insanlar yaşlandıkça sertleşir ve daha az elastik hale gelir. Bu elastikiyet kaybı, şokları emme yeteneğini azaltır.

Göğüs kafesi

The thoracic cage , also known as the ribcage, is the skeleton of the chest, and consists of the ribs, sternum, thoracic vertebrae, and costal cartilages (Figure 38.9). Göğüs kafesi, kalp ve akciğerler de dahil olmak üzere göğüs boşluğunun organlarını çevreler ve korur. Aynı zamanda omuz kuşakları ve üst uzuvlar için destek sağlar ve diyafram, sırt kasları, göğüs, boyun ve omuzlar için bağlantı noktası görevi görür. Göğüs hacmindeki değişiklikler nefes almayı sağlar.

The sternum , or breastbone, is a long, flat bone located at the anterior of the chest. Yetişkinlerde kaynaşan üç kemikten oluşur. Kaburgalar, göğüs omurlarına bağlanan ve vücudun ön tarafına doğru kıvrılarak göğüs kafesini oluşturan 12 çift uzun, kavisli kemiktir. Kostal kıkırdaklar, serbest yüzen kaburgalar olan kaburga çiftleri 11 ve 12 hariç, kaburgaların ön uçlarını sternuma bağlar.

Human Appendicular Skeleton

The appendicular skeleton is composed of the bones of the upper limbs (which function to grasp and manipulate objects) and the lower limbs (which permit locomotion). It also includes the pectoral girdle, or shoulder girdle, that attaches the upper limbs to the body, and the pelvic girdle that attaches the lower limbs to the body (Figure 38.10).

The Pectoral Girdle

The pectoral girdle bones provide the points of attachment of the upper limbs to the axial skeleton. The human pectoral girdle consists of the clavicle (or collarbone) in the anterior, and the scapula (or shoulder blades) in the posterior (Figure 38.11).

The clavicles are S-shaped bones that position the arms on the body. The clavicles lie horizontally across the front of the thorax (chest) just above the first rib. These bones are fairly fragile and are susceptible to fractures. For example, a fall with the arms outstretched causes the force to be transmitted to the clavicles, which can break if the force is excessive. The clavicle articulates with the sternum and the scapula.

The scapulae are flat, triangular bones that are located at the back of the pectoral girdle. They support the muscles crossing the shoulder joint. A ridge, called the spine, runs across the back of the scapula and can easily be felt through the skin (Figure 38.11). The spine of the scapula is a good example of a bony protrusion that facilitates a broad area of attachment for muscles to bone.

The Upper Limb

The upper limb contains 30 bones in three regions: the arm (shoulder to elbow), the forearm (ulna and radius), and the wrist and hand (Figure 38.12).

An articulation is any place at which two bones are joined. The humerus is the largest and longest bone of the upper limb and the only bone of the arm. It articulates with the scapula at the shoulder and with the forearm at the elbow. The forearm extends from the elbow to the wrist and consists of two bones: the ulna and the radius. The radius is located along the lateral (thumb) side of the forearm and articulates with the humerus at the elbow. The ulna is located on the medial aspect (pinky-finger side) of the forearm. It is longer than the radius. The ulna articulates with the humerus at the elbow. The radius and ulna also articulate with the carpal bones and with each other, which in vertebrates enables a variable degree of rotation of the carpus with respect to the long axis of the limb. The hand includes the eight bones of the carpus (wrist), the five bones of the metacarpus (palm), and the 14 bones of the phalanges (digits). Each digit consists of three phalanges, except for the thumb, when present, which has only two.

The Pelvic Girdle

The pelvic girdle attaches to the lower limbs of the axial skeleton. Because it is responsible for bearing the weight of the body and for locomotion, the pelvic girdle is securely attached to the axial skeleton by strong ligaments. It also has deep sockets with robust ligaments to securely attach the femur to the body. The pelvic girdle is further strengthened by two large hip bones. In adults, the hip bones, or coxal bones , are formed by the fusion of three pairs of bones: the ilium, ischium, and pubis. The pelvis joins together in the anterior of the body at a joint called the pubic symphysis and with the bones of the sacrum at the posterior of the body.

The female pelvis is slightly different from the male pelvis. Over generations of evolution, females with a wider pubic angle and larger diameter pelvic canal reproduced more successfully. Therefore, their offspring also had pelvic anatomy that enabled successful childbirth (Figure 38.13).

The Lower Limb

The lower limb consists of the thigh, the leg, and the foot. The bones of the lower limb are the femur (thigh bone), patella (kneecap), tibia and fibula (bones of the leg), tarsals (bones of the ankle), and metatarsals and phalanges (bones of the foot) (Figure 38.14). The bones of the lower limbs are thicker and stronger than the bones of the upper limbs because of the need to support the entire weight of the body and the resulting forces from locomotion. In addition to evolutionary fitness, the bones of an individual will respond to forces exerted upon them.

The femur , or thighbone, is the longest, heaviest, and strongest bone in the body. The femur and pelvis form the hip joint at the proximal end. At the distal end, the femur, tibia, and patella form the knee joint. The patella , or kneecap, is a triangular bone that lies anterior to the knee joint. The patella is embedded in the tendon of the femoral extensors (quadriceps). It improves knee extension by reducing friction. The tibia , or shinbone, is a large bone of the leg that is located directly below the knee. The tibia articulates with the femur at its proximal end, with the fibula and the tarsal bones at its distal end. It is the second largest bone in the human body and is responsible for transmitting the weight of the body from the femur to the foot. The fibula , or calf bone, parallels and articulates with the tibia. It does not articulate with the femur and does not bear weight. The fibula acts as a site for muscle attachment and forms the lateral part of the ankle joint.

The tarsals are the seven bones of the ankle. The ankle transmits the weight of the body from the tibia and the fibula to the foot. The metatarsals are the five bones of the foot. The phalanges are the 14 bones of the toes. Each toe consists of three phalanges, except for the big toe that has only two (Figure 38.15). Variations exist in other species for example, the horse’s metacarpals and metatarsals are oriented vertically and do not make contact with the substrate.

Evrim Bağlantısı

Evolution of Body Design for Locomotion on Land

The transition of vertebrates onto land required a number of changes in body design, as movement on land presents a number of challenges for animals that are adapted to movement in water. The buoyancy of water provides a certain amount of lift, and a common form of movement by fish is lateral undulations of the entire body. This back and forth movement pushes the body against the water, creating forward movement. In most fish, the muscles of paired fins attach to girdles within the body, allowing for some control of locomotion. As certain fish began moving onto land, they retained their lateral undulation form of locomotion (anguilliform). However, instead of pushing against water, their fins or flippers became points of contact with the ground, around which they rotated their bodies.

The effect of gravity and the lack of buoyancy on land meant that body weight was suspended on the limbs, leading to increased strengthening and ossification of the limbs. The effect of gravity also required changes to the axial skeleton. Lateral undulations of land animal vertebral columns cause torsional strain. A firmer, more ossified vertebral column became common in terrestrial tetrapods because it reduces strain while providing the strength needed to support the body’s weight. In later tetrapods, the vertebrae began allowing for vertical motion rather than lateral flexion. Another change in the axial skeleton was the loss of a direct attachment between the pectoral girdle and the head. This reduced the jarring to the head caused by the impact of the limbs on the ground. The vertebrae of the neck also evolved to allow movement of the head independently of the body.

The appendicular skeleton of land animals is also different from aquatic animals. The shoulders attach to the pectoral girdle through muscles and connective tissue, thus reducing the jarring of the skull. Because of a lateral undulating vertebral column, in early tetrapods, the limbs were splayed out to the side and movement occurred by performing “push-ups.” The vertebrae of these animals had to move side-to-side in a similar manner to fish and reptiles. This type of motion requires large muscles to move the limbs toward the midline it was almost like walking while doing push-ups, and it is not an efficient use of energy. Later tetrapods have their limbs placed under their bodies, so that each stride requires less force to move forward. This resulted in decreased adductor muscle size and an increased range of motion of the scapulae. This also restricts movement primarily to one plane, creating forward motion rather than moving the limbs upward as well as forward. The femur and humerus were also rotated, so that the ends of the limbs and digits were pointed forward, in the direction of motion, rather than out to the side. By placement underneath the body, limbs can swing forward like a pendulum to produce a stride that is more efficient for moving over land.