Bilgi

İnsanlarda kemik yeniden şekillenme oranını arttırmanın kanıtlanmış herhangi bir yolu var mı?

İnsanlarda kemik yeniden şekillenme oranını arttırmanın kanıtlanmış herhangi bir yolu var mı?



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.

Spesifik bir şey sormuyorum -- sadece belirli prosedürlerden (diyet, takviye, ilaçlar, cerrahi/deney, egzersiz/alışkanlıklar vb.)

Örneğin, farklı koşullar altında kemiğin yeniden şekillenmesini daha hızlı gösteren ve bir kişinin uygulamak için kullanılabilecek belirli bir yöntemi kanıtlayabilen çalışmaları arasındaki karşılaştırmalar.

"Artış" derken, insan iskeletinin bir şekilde daha hızlı değiştirilmesini sağlayan herhangi bir şeyi kastediyorum.


Kemiğin yeniden şekillenmesini etkileyen temel faktörler kişinin yaşı ve kemiğe uygulanan yüktür. Küçük çocukların kırık iyileşmesi ile ilgili olarak çok daha hızlı ve daha etkili bir şekilde yeniden şekillendiği bilinmektedir. Bu, cerrahların küçük çocuklarda çok yer değiştirmiş kırıkları orijinal anatomiyi restore etmek zorunda kalmadan kabul etmelerini sağlar, çünkü yeniden şekillenme bunu doğal olarak halledecektir. İşte bir örnek:

http://www.brokenarmanswers.com/arm-still-crooked-cast-comes-off/arm-fracture-remodeling-children/

Bunun nedeni, kemiğin daha az yük altındaki alanlarda emmesi ve yük hatları boyunca oluşmasıdır. Bu nedenle kemiklerin şekli, kas tonusu nedeniyle istirahatte bile bir tür yük uygulayan çevredeki kasların şeklini ve hizalamasını takip eder. Kemik emilimi ve oluşum süreci genç insanlarda çok daha verimli ve hızlıdır ve yaşla birlikte yavaşlar. Bu aynı zamanda, uzun süre ağırlık kaldıramayan insanlarda veya sıfır yerçekiminde uzun süreler geçiren astronotlarda kemiklerin neden osteoporotik hale geldiğini de açıklar.

Kırık iyileşmesini hızlandırmak için iyi bilinen bir yöntem, kırığı mümkün olduğunca erken yüklemektir. Bu, plakanın deliklerinin dairesel yerine oval olarak tasarlandığı dinamik sıkıştırma plakalarının ana prensibidir, böylece merkezden sapmış bir vida sıkıldığında, plakayı kırığı sıkıştıracak bir yönde çeker. kemik iyileşmesi. İşte bu tekniği göstermek için bir örnek:

https://www2.med.wayne.edu/diagRadiology/RSNA2003/Compression_Plates_Overview.htm


Kemik Yoğunluğu Nasıl Artırılır

Bu makale, MD Laura Marusinec tarafından ortaklaşa yazılmıştır. Dr. Marusinec, Klinik Uygulama Konseyi'nde bulunduğu Wisconsin Çocuk Hastanesi'nde kurul onaylı bir Pediatri uzmanıdır. Doktora derecesini 1995 yılında Medical College of Wisconsin Medicine School of Medicine'den aldı ve ihtisasını Medical College of Wisconsin Pediatri'de 1998 yılında tamamladı. American Medical Writers Association ve Society for Pediatric Urgent Care üyesidir.

Bu makalede, sayfanın alt kısmında bulunan 25 referans bulunmaktadır.

wikiHow, yeterince olumlu geri bildirim aldığında bir makaleyi okuyucu onaylı olarak işaretler. Bu makale 23 referans aldı ve oy veren okuyucuların %89'u makaleyi faydalı buldu ve okuyucu onaylı statümüz kazandı.

Bu makale 272.729 kez görüntülendi.

Kemikler sadece Biyoloji dersinde veya Cadılar Bayramı süslemelerinde gördüğünüz kuru, sert parçalar değildir. Aslında, günlük yaşamın doğal aşınma ve yıpranmasından sürekli olarak onarılan ve yeniden inşa edilen canlı dokudan yapılmıştır. Yaşlandıkça, kemikleriniz onarılabileceklerinden daha hızlı bozulmaya başlar, bu da kemiklerin daha az yoğun ve kırılması daha kolay olmasına neden olur. Neyse ki, kemiklerinizin yoğunluğunu artırmaya ve sizi desteklemeye devam edebilmeleri için onları sağlıklı tutmaya yardımcı olmak için yapabileceğiniz şeyler var.


Kırık İyileşmesinin 5 Aşaması Nelerdir?

Bir kemik kırığı, şiddeti değişse de, kırık bir kemiğin klinik terimidir. Bir kemik, örneğin bir düşme veya çarpma nedeniyle üzerine uygulanan kuvvet kemiğin kendisinden daha güçlüyse kırılır. Kısa bir süre sonra, kemik doğal bir iyileşme sürecinden geçer. Kırık iyileşme sürecinin² aşağıda açıkladığımız 5 aşaması vardır:

Aşama 1: Hematom Oluşumu

Mola sırasında kan damarları da zarar görür. Bu bir hematom yaratır: kemik dokusu içinde şişen pıhtılaşmış kan.

Aşama 2: Granülasyon Dokusu Oluşumu (İltihap)

Saatler sonra, hematom yeniden emilirken inflamatuar moleküller ile değiştirilir. Bu moleküller vücudunuzun ilk savunma hattıdır ve ölü kemiği temizler ve kırık bölgesini doku, kıkırdak ve kemik oluşumu için hazırlar. Bu aşama, kırıktan etkilenen damarların ve hücrelerin yeniden inşasıdır.

Aşama 3: Nasır Oluşumu

Yumuşak bir kallus oluşur. Nasır, yeni oluşan osteoblastlardan (kemik yapıcı hücreler) ve osteoklastlardan (kemik emen hücreler) yapılır, bunlar doğal kemik yeniden şekillenme süreciniz için gerekli olan iki tip hücredir. Kılcal damarlar ve destekleyici kan damarları, yeniden yapılanma süreci devam ederken kallusa bağlanır.

4. Aşama: Konsolidasyon

Bu noktaya kadar yapılan yeni kemik, adı verilen daha yumuşak bir kemiktir. dokuma kemik. Ancak iyileşmenin konsolidasyon aşamasında, kemik adı verilen daha güçlü bir kemik türü katmanlı örülmüş kemiğin yerini kemik alır.

Aşama 5: Kemik Tadilat

Lamellar kemik nihayetinde kırık bölgesini doldurur ve kemik üzerindeki dış kuvvetler doğrultusunda hizalanır. Bu aşama birkaç aydan birkaç yıla kadar sürebilir.


Tanıtım

İnsan iskeleti, vücut için sert, destekleyici bir çerçeve oluşturan 206 kemikten oluşan karmaşık bir yapıdır. İç organları korumak için bir kalkan görevi görür ve kas kasılmasından kaynaklanan kuvveti sabitleyerek harekette çok önemli bir rol oynar. Hareketsiz görünümüne rağmen kemik, değişen mekanik taleplere uyum sağlamak için sürekli olarak yeniden şekillendirilen son derece dinamik bir dokudur. Mikroskobik ölçekte gerçekleştirilen bu tür yeniden şekillenme, düşük performanslı kemiğin çıkarılmasından ve yerine yeni, tamamen işlevsel kemik ile değiştirilmesinden oluşur. Bu görev, aşağıda açıklandığı gibi, bu amaç için tasarlanmış uygun ajanlar tarafından yerine getirilir.

Kemik dokusu, destekleyici bir işlev sağlamak üzere sertleştirilmiş mineralize bir matristen oluşur. Matris üretimi, bakımı ve yeniden şekillenmesinden sorumlu olan üç anahtar hücre tipi vardır: yani. farklı homeostatik roller gerçekleştiren osteoklastlar, osteoblastlar ve osteositler [1–3]. Gerektiğinde hücre öncülerinden toplanan osteoklastlar, işlevsiz kemiğin parçalanmasından sorumludur, oysa eski kemiğin yerini alacak yeni kemiğin biyosentezi osteoblastlar tarafından gerçekleştirilir. En bol bulunan kemik hücreleri olan osteositler, kemik dokusu boyunca üç boyutlu birbirine bağlı bir ağ oluşturur. Kemik dokularındaki mekanik stresi izleyen ve kemiklere uygulanan yükün hem miktarındaki hem de yönündeki değişikliklere tepki veren mekanosensörler olarak hareket ederler.

Kemiğin yeniden şekillenmesini tetikleyen önemli bir olay, kemik mikro hasarının odak alanlarında nispeten kısa zaman ölçeklerinde meydana gelen ve örneğin olağandışı mekanik yüklerden veya normal günlük aktiviteden kaynaklanan osteosit hücre ölümüdür (apoptoz). Bu durumda osteosit apoptozu ile uygulanan yük arasındaki ilişkinin U şeklinde olduğunun bilinmesi dikkat çekicidir. Bu, normal fizyolojik aralıktaki mekanik streslerin apoptozu önlediği, bu aralığın üstündeki veya altındakilerin ise onu indüklediği anlamına gelir [4-6]. Travmatik kemik kırıklarında, önemli sayıda osteosit elimine edilir ve inflamatuar bir yanıtla sonuçlanacak şekilde bağışıklık hücrelerini harekete geçiren uyarı sinyalleri üretilir. Bu gibi durumlarda, diğer hücre tiplerini dahil etmek için alternatif bir kemik oluşumu mekanizması tetiklenir [7]. Biz esas olarak daha küçük hücresel ve zaman ölçeklerinde homeostatik kemiğin yeniden şekillenmesiyle ilgilendiğimiz için bu vakayı burada ele almayacağız. Bu işlemin gerçekleşme şekli aşağıda açıklanmıştır.

Yaklaşık 400 mikron genişliğinde, Kemik Yeniden Şekillendirme Bölmesi (BRC) olarak adlandırılan mikroskobik bir bölgede osteosit apoptozunu takiben, Kemik Çok Hücreli Birimleri (BMU) olarak adlandırılan organik ekipler lokal olarak toplanır [8, 9]. Her BMU, eski kemiği yenisiyle değiştirmek için BRC üzerinde koordinasyon içinde hareket eden, başlıca osteositler, osteoblastlar ve osteoklastlar olmak üzere morfolojik ve fonksiyonel olarak farklı hücre tiplerinden oluşur [10, 11]. Gerekli tüm hücre türleri başlangıçta yerinde değildir. Aslında, yeniden modellemeden önce, osteositlerin normal mevcudiyeti, osteoblastları deaktive eden ve aksi takdirde fonksiyonel olarak aktif osteoklastlara yol açacak olan osteoklast öncülerini azaltan bir inhibitör etki üretir. Bununla birlikte, BRC'deki osteosit apoptozu, çeşitli sonuçlarla birlikte bu tür inhibitör etkinin azalmasına neden olur. Başlangıç ​​olarak, disinhibisyon osteoblast aktivasyonuna ve kemik iliğinden türetilen osteoklast öncüllerinin alınmasına yol açar. Bu tür öncüler daha sonra, bitişik kemiğin erozyonunu (rezorpsiyonu) başlatan ve kesme konileri olarak adlandırılanların ortaya çıkmasına neden olan olgun osteoklastlara farklılaşır [12]. Daha sonraki bir aşamada, aktive edilmiş osteoblastlar, yeni kemiğin bir öncüsü olan bir osteoid matrisi salgılayarak, ikincisinin geride bıraktığı boşluğu doldurmak için kemiği tahrip eden kesme konilerinin ardından ilerler. Aktif osteoblastların bazıları, salgıladıkları matriks içinde hapsolurlar ve sonunda osteositlere farklılaşırlar [13], bu da onları çevreleyen matriksin müteakip mineralizasyonunda araçsal olur ve böylece lokal bir kemik yeniden şekillenme olayı sonuçlanır. Tüm süreç Şekil 1'de özetlenmiştir.

Kemik erimesi (kırmızı oklar) ve kemik oluşumu (mavi oklar) bu sırayla gerçekleştirilir. Osteoklast öncü hücreleri değişmiş kemik yüzeyine (siyah yıldız hücreleri) alındığında ve yüzeye bağlanan olgun, kemik emen osteoklastları (kırmızı hücreler) oluşturmak üzere kaynaştığında kemiğin yeniden şekillenmesi başlatılır. Olgun osteoklastlar mineralize matriksi (açık sarı) bozar ve emilim bölmeleri veya Howship boşlukları olarak da adlandırılan emilim çukurları üretir. Osteoklastlar hedef bölgeyi bozunca, apoptoza uğrarlar ve arkalarında yer alan osteoblastlar (koyu mavi hücreler) önce osteoid matrisi (koyu sarı) salgılar ve ardından olgun osteositlere (açık mavi yıldız hücreler) farklılaşır.

Şekil 1'de açıklanan tüm sürecin mükemmel bir şekilde düzenlendiği vurgulanmalıdır. Yalnızca gerektiğinde gerçekleşir ve oluşturulan yeni kemik miktarı, tahrip edilen eski kemiğin miktarını tam olarak dengeler, böylece her yeniden şekillenme döngüsünden sonra kemik kütlesinde net bir değişiklik veya mekanik stres kalmamasını garanti eder. Kemik rezorpsiyonu ve kemik oluşumu arasındaki herhangi bir dengesizlik, osteoporoz, renal osteodistrofi, Paget hastalığı, osteopetroz veya raşitizm gibi patolojik bozukluklarla sonuçlanabilecek kemiğin yeniden şekillenmesinde işlev bozukluğuna yol açabilir.

Bugüne kadar ve son yıllarda elde edilen önemli ilerlemeye rağmen, BMU çalışmasını düzenleyen hücre sinyalleme mekanizmaları sadece kısmen anlaşılmıştır. Bu tür bir düzenlemenin yerel bir yapıya sahip olduğu bilinmektedir, çünkü yeniden şekillenme aynı anda ve bağımsız olarak farklı bölgelerde gerçekleşir ve sistematik bir şekilde gerçekleştirilir, böylece tüm yetişkin iskeleti sürekli olarak yenilenir [14]. Bu sürecin yerel doğası, bir şekilde bir popülasyon düzeyinde koordine edilmesi gereken bireysel hücre kararlarının bir sonucu olmasının muhtemel olduğunu göstermektedir. Örneğin, osteoblastlar, osteoklast aracılı yıkım bitmeden osteoid matriks salgılamaya başlamamalıdır. Bu, hemen böyle bir koordinasyonun nasıl sağlanabileceği ve bir BMU içindeki hangi dahili devrenin yeniden modelleme gerektiğinde bu tür birimleri çalışır durumda tuttuğu ve hemen ardından neyin kapattığı sorularını gündeme getiriyor. Bu konuları aşağıdaki bölümlerde ele alacağız.

Spesifik olarak, bu çalışmada, BMU işlemini yeniden üretebilen ve sadece az sayıda sinyalleme ipucu gerektiren basit, uzaya bağlı bir model öneriyor ve analiz ediyoruz. Modelimizde, BMU fonksiyonunun, harici ipuçlarının ve dahili karar inhibitörlerinin birleştirilmiş dinamikleri nedeniyle dahil olan hücrelerin herhangi biri tarafından alınan sınırlı sayıda bireysel karardan (bölme, ölme, göç etme veya farklılaşma) kaynaklandığı gösterilmiştir. Sadelik burada önemli bir hedeftir. Aslında, BMU çalışmasını sağlamak için yeterli bir minimal yazılımı tarif etmekle ve halihazırda deneysel olarak gözlemlenmiş eylemleri ortaya çıkarabilen jenerik molekülleri dahil etmekle ilgileniyoruz. Bu nedenle, ilgili yolların tümünü veya çoğunu gerektiren kapsamlı bir kemik yeniden şekillenme modeli sağlamayı amaçlamıyoruz. Bunun yerine amaç, bir BMU'yu çalışır durumda tutmak için gereken minimum devreyi belirlemekti. Bunun, kapsamlı matematiksel modeller oluşturmaya özen gösterildiği önceki çalışmalara (örneğin [1, 15–19] ve buradaki referanslara bakınız) faydalı bir tamamlayıcı olabileceğine inanıyoruz. Her iki yaklaşımın (kapsamlı ve minimallik odaklı) bir arada kullanılmasının, belirli eylem(ler)e ihtiyaç duyulabileceği zaman, kemiğin yeniden şekillenmesine ve bu süreçte yer alan düzenleyici kontrollere ilişkin anlayışımıza daha fazla ışık tutacağını umuyoruz.


Osteoblastlar: farklılaşma ve işlev

Osteoblast farklılaşması, bir dizi anahtar transkripsiyon faktörünün uyumlu ifadesi ile elde edilir (bkz. Poster paneli “Osteoblast soyu”) ve osteoblastlar tarafından kemik oluşumu, gelişim sırasında (Kutu 1) ve yaşam boyunca kemik modellemesi sırasında hem lokal hem de sistemik olarak kontrol edilir. Gelişimsel uzuv bozuklukları ve yüksek kemik kütlesi koşulları gibi kemik oluşumundaki kusurlarla ilişkili hastalıklarla ilgili çalışmalar, kemik morfogenetik proteini (BMP) (Cao ve Chen, 2005) ve kanatsız (Wnt) tarafından yerel kemik oluşumu kontrolünün hayati önemini göstermiştir. (Day ve diğerleri, 2005) osteoblast farklılaşması ve işlevi için sinyal yolları. Yetişkinlerde BMP2, ektopik kemik oluşumunun güçlü bir uyarıcısı olarak hareket edebilir (Chen ve diğerleri, 1997) ve örneğin kırık onarımı sırasında kemik oluşumunu arttırmak için klinik olarak kullanılır (Govender ve diğerleri, 2002). İşe alım ve aktivasyon yoluyla BMP sinyali

Kutu 1. Kemik oluşumu ve işlevi

Embriyogenez sırasında, başlangıçta kıkırdak olarak uzun kemikler oluşur ve yavaş yavaş kemik ile değiştirilir, bu süreç endokondral kemik oluşumu olarak bilinir. Buna karşılık, kafatası gibi yassı kemikler, intramembranöz kemikleşme adı verilen bir süreçle doğrudan mezenkimal yoğunlaşmadan oluşur. Erken çocukluk döneminde hem kemik modelleme (oluşum ve şekillendirme) hem de kemik yeniden şekillenmesi (yer değiştirme veya yenileme) meydana gelirken, yetişkinlikte kemik yeniden şekillenmesi, bir kırıktan sonra meydana gelen kemik oluşumundaki büyük artışlar dışında, iskelet bütünlüğünü korumak için baskın süreçtir. . Çoğu kemik, yoğun dış kortikal kemik ve iç trabeküler (süngerimsi) kemiğin bir karışımından oluşur ve güç ve ağırlık arasında optimal uzlaşmayı sağlar. Destek, kaslar için bağlanma yerleri ve hassas iç organlar için koruma sağlamanın yanı sıra, kemik aynı zamanda kemik iliği için bir yuva sağlar ve mineraller için bir rezervuar görevi görür.

Osteoblastlar, kemik matriks proteininin %90'ından fazlasını oluşturan tip I kollajenin sentezi ve yönlü salgılanmasıyla kemik üretir. Bu, bazı küçük kolajen türleri, proteoglikanlar, fibronektin ve osteopontin, kemik sialoproteini ve osteokalsin gibi spesifik kemik proteinleri ile birlikte, osteoblastların üzerinde bulunduğu mineralize edilmemiş esnek osteoid haline gelir. Kemiği diğer kolajen matrislerden ayıran rijitliği kemik minerali tarafından sağlanır. Mineralizasyon, osteoid içindeki osteoblast türevi, zara bağlı matris veziküllerinde bulunan fosfatazlar tarafından üretilen fosfatın lokal salınımı ile sağlanır. Hücre dışı sıvıda bol miktarda bulunan kalsiyum ile birlikte bu, hidroksiapatit kristallerinin [Ca10(PO4)6(AH)2]. Organik matrisin minerale oranı (yetişkin insan kortikal kemiğinde yaklaşık %60 mineral, %20 organik madde, %20 su), iskeletin sertliği ve esnekliği arasında doğru dengeyi sağlamak için çok önemlidir.

heterodimerik Smad proteinleri, osteoblast farklılaşması için vazgeçilmez bir transkripsiyon faktörü olan çekirdek bağlama faktörü alfa1 (cbfa1) olarak da bilinen Runt ile ilgili transkripsiyon faktörü 2'nin (Runx2) ekspresyonunu kontrol eder (Ducy ve diğerleri, 1997). Kanonik Wnt sinyal yolu, iskelet oluşumu sırasında osteoblast farklılaşması için vazgeçilmezdir ve olgun osteoblastlarda önemli rollere sahip olmaya devam etmektedir (Kutu 2). Dolaşımdaki paratiroid hormonunun (PTH) ana işlevi plazma kalsiyumunu düzenlemek olsa da (aşağıya bakınız), ayrıca kemik oluşumunda önemli bir role sahiptir ve osteoblast ve osteosit apoptozunu önler. Düşük PTH düzeylerinin aralıklı olarak uygulanması osteoblast sayısını, kemik oluşumunu ve kemik kütlesini artırır ve osteoporoz için yerleşik bir anabolik tedavidir.

PTH'nin kemik oluşumu üzerindeki anabolik etkileriyle ilgili kesin mekanizmalar tam olarak anlaşılmamıştır, ancak Wnt sinyalini (Kutu 2) ve ayrıca insülin benzeri büyüme faktörü 1'i (IGF-1) içerebilir. Büyüme hormonuna yanıt olarak karaciğer tarafından salınan IGF-1, mezenkimal kök hücrelerin osteoprogenitör hücrelere bağlanmasında rol oynar. IGF-1 ayrıca osteoklastogenezi hem osteoklastlarda bulunan IGF reseptörü (IGFR) aracılığıyla hem de nükleer faktör κB ligandının (RANKL) önemli osteoklast farklılaşma faktörü reseptör aktivatörünü yukarı regüle ederek düzenler.

Osteoblast fonksiyonunun düzenlendiği başka bir yol da sempatik sinir sistemidir (Elefteriou ve diğerleri, 2005). β yoluyla sempatik uyarım2 osteoblastlar üzerinde bulunan adrenerjik reseptör, kemik oluşumunu inhibe ederek ve kemik emilimini artırarak kemik kütlesinde azalmaya neden olur.


Kemik dengesi

Kemik(ler)in işlevleri (ben) yumuşak dokuların mekanik desteği, (ii) kas hareketi için kaldıraçlar, (iii) merkezi sinir sisteminin korunması, (iv) hücre dışı sıvıda sabit bir iyonik ortamın korunması için kalsiyum ve diğer iyonların salınması ve (v) hemopoezi barındırma ve destekleme. Hem makroskopik hem de mikroskobik düzeyde kemiğin yapısı ve miktarı, genetik plan ve kemik işlevlerinin yürütülmesine yardımcı olan düzenleyici faktörler tarafından belirlenir. Genetik bilgi, kemiklerin yüksek oranda korunmuş anatomik şeklinden ve büyük olasılıkla kırıktan sonra bu şeklin eski haline getirilmesinden sorumludur.

İşlevlerini yerine getirmek için kemik, osteoklastlar tarafından gerçekleştirilen rezorpsiyon ve osteoblastlar tarafından oluşum adı verilen sürekli yıkıma uğrar. Yetişkin iskeletinde, iki süreç dengededir ve sabit, homeostatik olarak kontrol edilen bir kemik miktarını korur. Bu gerçek ve osteoklastik kemik rezorpsiyonunu osteoblastik kemik oluşumunun takip ettiğine dair histolojik gözlem (1), iki sürecin mekanik olarak "birlikte" olduğu kavramına ve "birleştirici faktörlerin" araştırılmasına yol açmıştır. x0201d

İki süreci birbirine bağlayan tek bir faktör kanıtlanmamıştır. Mevcut kanıtlar, kemik homeostazının korunmasında muhtemelen birden fazla faktörün rol oynadığını göstermektedir. IGF'ler veya TGF'ler gibi kemikte bulunan büyüme faktörlerinin (2), rezorpsiyon sırasında salındığı ve lokal kemik oluşumunu başlattığı öne sürülmüştür (3, 4). Rezorpsiyon fazının sonunda osteoklastlar tarafından kemik yüzeyinde biriktirilen faktörlerin, bunu takip eden kemik oluşumunu başlatması önerilmiştir (5). Hem kemik rezorpsiyonunu hem de kemik oluşumunu uyaran paratiroid hormonu ve prostaglandin E gibi hümoral faktörler, iki süreci birlikte artırabilir. Bu faktörlerin ve diğer hormonların ve sitokinlerin osteoklastlar üzerindeki etkisine, osteoblast'ın osteoklast etkileşimini kemik döngüsüne yakından bağlayan, konjenital reseptörlere (6, 7) sahip olan osteoblast soy hücrelerinin aracılık ettiği öne sürülmüştür.

Son olarak, ama en az değil, kemiğin yapısını değiştirme ve mekanik yüklere uyum sağlama yeteneği, mekanik kuvvetlerin kemik erimesini ve oluşumunu düzenleyebileceğini ima eder: artan yükler oluşumu artırmalı ve erimeyi azaltmalı, boşaltma ise tam tersi etkiye sahip olmalıdır. Gerçekten de, hareketsizleştirme, emilimi uyarır ve oluşumu bastırır (inceleme için bkz. ref. 8), iki işlem arasında açık bir “uuncoupling” örneği sağlar. Bu etkilerin mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır, ancak burada yine osteoblast soy hücreleri, osteositler ve astar hücrelerinin mekanik sinyallere aracılık etmesi önerilmiştir, çünkü konumları onları algılamak için en uygun olanıdır (9).

Kemik oluşumu ve kemik erimesi arasındaki bağlantı Corral tarafından yapılan zarif bir çalışmada incelendi. ve diğerleri (10), bu sayısında bildirilen Bildiriler6 ila 14 haftalık farelerde iki süreç arasında net bir ayrım olduğunu göstermek için transgenik bir model kullanan Dr. Yazarlar, olgun osteoblastlarda bu genin seçici ekspresyonundan sorumlu osteokalsin promotörünü kullanarak, timidilat kinazı (tk) eksprese ederek ve hayvanları tk tarafından aktive edilen bir toksin olan gansiklovir ile tedavi ederek bu hücreleri yok ettiler. Bu çalışma, kemik oluşturan osteoblastların ortadan kaldırılmasının ve kemik oluşumunun durdurulmasının osteoklastik aktiviteyi etkilemediğini göstermektedir. İki süreç arasındaki dengesizlik, osteoklast inhibitörü bifosfonat alendronat ile tedavi ile tamamen önlenebilen bir osteoporoz fenotipini taklit eden önemli kemik kaybıyla sonuçlandı. Ayrıca, transgenik hayvanlardan elde edilen kemik iliği ve kalvaria kemik hücrelerinden kültürde üretilen osteoklastlar, kemiği normal olarak rezorbe eder. laboratuvar ortamında gansiklovir varlığında veya yokluğunda, bu durum, murin osteoklastlarının farklılaşması veya aktivitesi için osteokalsin eksprese eden hücrelerin gerekli olmadığını gösterir. laboratuvar ortamında. İlk bakışta, bu bulgular kemik döngüsü ve osteoblast'ın fosteoklast etkileşimi hakkındaki mevcut dogmaya ve hakim kavramlara meydan okuyor gibi görünüyor, ama öyle mi?

Bulgular iki önemli ve ilgili soruyu gündeme getiriyor: (ben) Kemik rezorpsiyonunun kemik oluşumuna bağlanmasının doğası nedir ve (ii) Varsa hangi osteoblastik hücreler osteoklast aktivitesini etkiler? Yazarlar bulguları yorumlarken dikkatli davrandılar ve sadece aktif kemik oluşumu ve canlı osteoblastların, en azından osteokalsin ifade edenlerin, bu farelerde osteoklast aktivitesi için gerekli olmadığını belirttiler. Bu sonuçlar tamamen verilerle doğrulanmıştır.

Bu çalışmanın ortaya koyduğu daha geniş sorularla ilgili olarak, bu bulguların mevcut literatüre entegrasyonu aşağıdakileri dikkate almalıdır. 6 haftalıkken fareler hala büyüyor. Büyüme sırasında, kemik şekli ve yapısı, bu çalışmada birincil gözlem ve analiz bölgesi olan subepifizyal (kemik büyümesi) bölgedeki aktif rezorpsiyon ile kısmen korunur. Bu nedenle, bu aşamada o bölgede kemik oluşumu ve emilimi üzerinde güçlü bir genetik etki olmalıdır; bu, kemik yapısının şekillenmesiyle (modelleme) daha yakından ilişkilidir, yetişkin kemiği 'kremodeling' sırasında kemik kütlesini korumaktan daha yakından ilişkilidir, burada kemikler arasında lokal eşleşme vardır. iki işlem gerçekleşmelidir (11).

İkinci nokta, çalışmanın 4 hafta süren süresiyle ilgilidir. Unutulmamalıdır ki, osteoblast kapanmasının ilk 4 haftasında neden olunan kemik kaybı, sonraki 4 hafta boyunca meydana gelenden çok daha büyüktü (ref. 10'da Şekil 4). 14 ila 18 haftalık yaşlar arasındaki kemik oluşumunun olmaması, kemik hacmini belirgin şekilde daha fazla azaltmıyor gibi görünmektedir (ref. 10'da Şekil 4), bu da osteoklastik aktivitenin önceki 4 haftaya kıyasla bu dönemde önemli ölçüde azaldığını göstermektedir. İkinci 4 haftalık gansiklovir tedavi periyodunun sonunda osteoklastik yüzeyin ölçülmesi ilgi çekici olacaktır. Osteoklastik aktivite azaltılmışsa, kemik oluşumundan ziyade yaşın etkisi (genetik?) veya kemik kütlesi tarafından sağlanan geri bildirim önerebilir. Varsa, osteoklast aktivitesindeki değişikliklerin moleküler temeli bu modelde daha fazla araştırılabilir.

Aynı bağlamda, osteoblastik kemik oluşumunun tamamen kesilmesi, en az 8 hafta içinde, bölgelerdeki başlangıç ​​kemik hacminin �% 'inde dengelenebilecek olan, iskeletin sürekli kaybına yol açmıyor gibi görünmektedir. incelendi. Bu modelde, daha uzun tedavi süresi ve ilgili mekanizmalar da dahil olmak üzere, bu fenomenin daha fazla çalışması da araştırılabilir.

Bu çalışmanın kesin bir bulgusu, osteoklast üretimi ve osteoklast aktivitesi için osteokalsin eksprese eden osteoblastların gerekli olmadığıdır. Bu, osteoklast oluşumu ve aktivitesinin, en azından kültürde, stromal hücreler veya osteoblast soy hücreleri ile etkileşimi gerektirdiğini, ancak mutlaka olgun osteoblastlar gerekmediğini gösteren çok sayıda önceki çalışma ile çelişmemektedir (12). Bu etkileşimin, en azından kısmen, TNF ile ilişkili molekül RANK ligandı (13, 14) tarafından aracılık edildiği yakın zamanda gösterilmiştir.

Bu çalışmada vurgulanan bir başka ilginç nokta, 8 hafta boyunca gansiklovir ve alendronat ile kombine tedavi ile kemik döngüsü fiilen kapatıldığında, iskelet üzerinde belirgin zararlı etkilerin olmamasıdır. Öncelikle teorik olarak, mekanik kullanımın kemikte yorgunluk hasarına neden olduğu ve kemiğin yeniden şekillenmesiyle onarıldığı ve yokluğunda kırık riskini artırabileceği varsayılmıştır (15). Sekiz hafta, bu tür etkileri tespit etmek için çok kısa bir süre olabilir, nispeten genç farelerde bu noktayı değerlendirmek için daha uzun çalışmalar gerekli olacaktır.

Özetle, bu, genetik mühendisliği araçlarını, kemik homeostazının temelini çözmeye yönelik uzun vadeli bir arayışa uygulayan ilginç bir çalışmadır. Yeni gözlem, (farelerde) kemik oluşumu ve olgun osteoblastların başlı başına osteoklast aktivitesi için gerekli değildir, ancak yine de osteokalsin eksprese etmeyen hücrelerden ve yaş veya kemik miktarından etkilenebilir. Bu model, kemik homeostazını sürdürmek için mevcut olması gereken kemik oluşumu ve kemik rezorpsiyonu süreçleri arasındaki bağlantıları daha da aydınlatmaya yardımcı olabilir.


Osteoblast farklılaşmasını ve işlevini belirleyen genler

Osteoblast farklılaşması ve işlevi için kritik olan sinyal iletim yollarının ve transkripsiyon faktörlerinin son keşifleri, osteoporozun patogenezini anlamak için yeni yaklaşımlar açmıştır. Gen silme çalışmaları, runt ile ilişkili transkripsiyon faktörü 2'nin (Runx2) veya aşağı yönde bir faktör olan osterix'in yokluğunun osteoblast farklılaşması için kritik olduğunu göstermiştir (55, 56). İlginç bir şekilde Runx2'nin aşırı ekspresyonu kemik kütlesinde bir azalmaya yol açar (57). Bu transkripsiyon faktörlerinin polimorfizmlerinin osteoporozdaki rolü henüz belirlenmemiştir.

Wnt sinyal yolunun osteoblast fonksiyonunu düzenlemedeki kritik rolünün son zamanlarda tanımlanması özellikle ilgi çekicidir, çünkü bunun kemik kütlesini ve gücünü belirlemede önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir (58�) (Şekil ​ (Şekil 3) 3 ). LDL reseptörü ile ilişkili protein 5 (LRP5), Wnt ligandları tarafından sinyal iletimi yapmak için kıvrılmış reseptör ile etkileşime girer. Yapısal aktivasyona yol açan bir LRP5 mutasyonu, kemik yoğunluğunda bir artışa neden olabilir (58, 59). LRP5 aktive edici mutasyonlara sahip ailelerin fenotipi önemli ölçüde değişir, ancak hepsinde çarpıcı bir kırık yokluğu görülür. Bazıları normal iskelet mimarisine sahipken, diğerleri iskelet aşırı büyümesine bağlı anormallikler gösterir (60). silinmesi LRP5 anormal göz gelişimi ile ilişkili ciddi bir osteoporotik sendromla sonuçlanır (61). LRP5'in polimorfizmleri, kemik kütlesi ve kırıklardaki farklılıklar ile ilişkilendirilmiştir (62, 63). LRP5'teki mutasyonlar, idiyopatik jüvenil osteoporozu olan birkaç hastada tanımlanmıştır (64).

Wnt, BMP ve sklerostin yollarının etkileşimi. Hem gelişme hem de yeniden şekillenme sırasında osteoblastların farklılaşması, hem Wnt hem de BMP yollarının aktivitesine bağlıdır. Wnt sinyali, LRP5 ile kıvrık reseptörler (Frz) arasındaki etkileşimi gerektirir ve Dickkopf (DKK, bir LRP5 inhibitörü) ve salgılanan kıvrık ilişkili protein (SFRP) tarafından inhibe edilebilir. Sklerostin gibi antagonistler hem BMP hem de Wnt sinyalini bloke edebilir. Kanonik Wnt yolunun aracısı, β-katenin, osteoblast farklılaşmasını ve kemik oluşumunu arttırmak için BMP2 ile sinerji oluşturabilir. Bu etkileşimlerle tutarlı olarak, yüksek kemik kütlesinin hem Wnt yolunun aktive edici mutasyonlarından hem de silinmesinden kaynaklanabileceği bulgularıdır. SOST, sklerostini kodlayan gen.

Hayvan ve in vitro çalışmalar, Wnt sinyal yolunun osteoblast farklılaşması ve işlevi için kritik olduğunu göstermektedir. Farelerde yapılan çalışmalar, LRP5'in aktive edici mutasyonları olan hayvanlarda kemik kütlesindeki artışın, mekanik yüklemeye artan yanıttan kaynaklandığını düşündürmektedir (65). Akışkan kesme geriliminin β-katenin sinyalini etkinleştirmesi gerçeği, mekanik yüklemeye yanıtta Wnt sinyalinin kritik olduğu kavramını daha da desteklemektedir (66). Bununla birlikte, Wnt sinyali kemik gelişiminde de kritiktir ve doruk kemik kütlesini etkileyebilir (67). Glukokortikoidler tarafından iskelet büyümesinin inhibisyonuna, Wnt sinyali üzerindeki etkiler aracılık edebilir (68).

Wnt sinyalinin osteoblast fonksiyonunu değiştirdiği kesin mekanizmalar tam olarak anlaşılmamıştır, ancak kanonik β-katenin yolunun dahil olduğuna ve kemik morfogenetik protein 2 (BMP2) ile bir etkileşim olduğuna dair kanıtlar vardır (69) (Şekil . x200B (Şekil 3). 3 ). BMP2 ve Wnt sinyal yolu ile etkileşime girdiği gösterilen bir dizi inhibitör vardır. Bunlardan biri olan sklerostin, SOST geninin hem BMP2 hem de Wnt sinyalini inhibe ettiği gösterilmiştir (70, 71). Bu genin inaktive edici mutasyonları, yüksek kemik kütlesi bozukluğu Van Buchem hastalığına veya sklerosteozise neden olabilir (72, 73). Diğer bir potansiyel engelleyici faktör, osteoblastlar tarafından salgılanan kıvrılmış ilişkili proteinin (SFRP) üretilmesidir (74).


Osteoporoz Nedenleri ve Risk Faktörleri

40 yaşından itibaren her yıl kemik yoğunluğumuzun yaklaşık %1'ini kaybederiz!³ Bununla birlikte, osteoporoz şansınızı artırabilecek nedenler ve risk faktörleri dizisinin farkında olmalısınız.

Osteoporozun Başlıca Nedenleri

Aşağıdaki osteoporoz tetikleyicilerine karşı dikkatli olun. Bazıları sürpriz olmayacak. Ama diğerleri sadece olabilir. İşte bazı öngörülebilir nedenler:

  • Ağırlık taşıyan egzersiz eksikliği
  • Aşırı aktif tiroid
  • Soda gibi şekerli ve şekerli içecekler
  • östrojen eksikliği

Ancak başkaları da var. İşte en önemli osteoporoz tetikleyicilerinden bazıları için kullanışlı bir görsel rehber. Bütün bunlar dedi, biri Tepe Osteoporozun nedenleri sağlıklı kemikler için yetersiz besindir. Bu, “iyi maddeler”in (kalsiyum, magnezyum, bor, stronsiyum ve diğer eser mineraller, D3, K2, A, E, C, B ve omega 3 yağ asitleri) yeterli olmadığı anlamına gelir. Ve bol miktarda “kötü şey” anlamına gelir (rafine şekerler, böcek ilaçları ve endokrin bozucular gibi proinflamatuar bileşiklerin aşırı alımı). Check out the following article for the comprehensive list of 42 osteoporosis causes and how you can get more of the “good” and avoid the “bad”.

Risk Factors for Osteoporosis

In the past, osteoporosis was thought of as a woman’s disease. Now we know that men also have to worry about weak bones and are at risk of osteoporosis. In fact, one in four men over the age of 50 will suffer a fracture caused by osteoporosis. The following factors can increase your chances of developing osteoporosis.

However, some of these may be out of your control like your age – and that’s ok. The message is this: you are NOT doomed. Frankly, you can do something about your bone loss once you know what is causing o. So go back to our osteoporosis and diagnosis testing section above to pinpoint what that is for sen.

  • Your Sex – Fractures from osteoporosis are about twice as common in women as they are in men. And according to the National Osteoporosis Foundation, approximately 80% of Americans living with osteoporosis are women! Chalk this up to biology: women’s bones are naturally thinner and they start off with less bone density than men’s anyways. The drastic decline of estrogen during menopause also doesn’t help, taking bone mass with it. Discover more on how osteoporosis is detected, diagnosed and treated in women.
  • Yaş – Your bones become weaker as you age. As mentioned above, come age 40, we all tend to lose 1% or so of our bone mass every year. Over a lifetime, you can expect to lose 45-50% of your bone mass!
  • Yarış – Caucasian and Southeast Asians have a greater risk of osteoporosis, with white women having the highest fracture risk. Black and Hispanic men and women have a lower but still significant risk. To illustrate the great variance in bone health depending on ethnicity, the risk of hip fracture at age 50 is 15.8% and 6.0% in American women and men, respectively, while those same figures for Chinese women and men are 2.4% and 1.9%.⁴
  • Family History – Having a family member with osteoporosis puts you at greater risk, as osteoporosis is genetic. In fact, a study published in the online medical journal Nature Genetics showed as many as 32 genetic regions linked to osteoporosis and likelihood of fractures.⁵ One of the study’s authors cautioned there may in fact be over 500 gene variants influencing osteoporosis. What’s more, several studies agree measures of bone health- like bone mineral density- are 60-80% likely to be explained by heredity. Your family genes have a significant influence on your bones’ fate!
  • Body Size – Individuals who are thin or have small body frames have a higher risk because they have less bone mass. This one’s self-explanatory. The less bone mass a person has, the more likely that bone is to become brittle, as there’s less density to protect the bone. Osteoporosis creates more holes in your bone- your bones become more porous- so this issue is amplified when the bone is already thinner than most!
  • Meme kanseri – Women who have had breast cancer are at increased risk of osteoporosis, especially if they were treated with chemotherapy. The National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases reports that due to loss of ovarian function during cancer treatment, estrogen levels drop. And as we outlined in the previous point, a reduction in estrogen promotes bone loss. The National Institutes of Health-sponsored Women’s Health Initiative Observational Study (WHI-OS) also found breast cancer survivors had increased risk of fractures⁶.
  • Diyet – A diet lacking in calcium (and many other bone-friendly nutrients) plays a major role in the development of osteoporosis. This may seem obvious, but not only is it important to consume calcium, it’s important you get the right kinds of calcium. Supplementing with your typical store-bought calcium is Olumsuz the best way to get enough and expect to ward off osteoporosis.

İşte nedeni: those calcium supplements you’re swallowing are actually made from rock. That’s right… marble and limestone to be precise. And our bodies aren’t designed to absorb rock ingredients. It’s not a natural osteoporosis treatment like calcium derived from organic sources like food and plants. That’s why you should be diligent about the kind of calcium you put in your body!

We recommend a plant-based calcium source that actually contains proper calcium and the other crucial trace minerals your bones are made of, and need on a daily basis! In fact, this naturally-occurring calcium source actually mirrors the same mineral composition in your bones. And no 1-ingredient rock calcium supplement can claim that.


Bone remodeling: an improved spatiotemporal mathematical model

Bone remodeling is a key process in vertebrate organisms, since it is responsible for maintaining skeleton’s integrity. However, in some pathological conditions, such as osteoporosis or Paget’s disease, bone’s function becomes compromised. To gain a better understanding about these conditions, bone remodeling has become a determinant subject of research. Remodeling implies resorption of bone by osteoclasts followed by formation of new tissue by osteoblasts. The interaction between these two bone cells is reproduced in this work by extending the bone remodeling model of Ayati et al. (Biol Direct 5:28, 2010. https://doi.org/10.1186/1745-6150-5-28). Also, for the first time, a discrete numerical method—finite element method (FEM)—is applied to solve the remodeling equations and analyze the results. A single cycle of remodeling is simulated using a two-dimensional bone patch. Results show that the developed mathematical model is able to correlate bone cell dynamics with different phases of the remodeling process, allowing to obtain the transient spatial distribution of bone’s apparent density along time. Thus, the presented model reveals itself as a successful approach, producing an accurate temporal-spatial evolution of bone cells during an event of bone remodeling.

Bu, abonelik içeriğinin bir önizlemesidir, kurumunuz aracılığıyla erişilir.


Yöntemler

Subjects and image acquisition

High-resolution canlıda images of the distal tibia from a subset of healthy postmenopausal women (n=9) with ages ranging from 59–80 years from the OFELY cohort 24,25,26 were used. Subjects were chosen randomly among measurements based on having no or minimal motion artefacts and thus high image quality. Baseline imaging started in 2005 and 2-year follow-up measurements continued in 2007. Subjects were assessed with HR-pQCT (XtremeCT, Scanco Medical AG, Switzerland) at an isotropic resolution of 82 μm at both, the distal radius and tibia, to assess the bone microstructure in a 9 mm cross-section. In addition, 15 healthy subjects with ages ranging from 21 to 47 years were assessed by three repeated canlıda scans at the distal radius and tibia within 1-month intervals 40 to investigate the short-term reproducibility. All subjects gave their informed consent and the local ethics committee (Comité Consultatif de Protection des Personnes dans la Recherche Biomédicale de Lyon A) approved the study.

Bone remodelling sites quantification

To identify locations of bone resorption and formation, follow-up images were registered to baseline images using rigid three-dimensional registration and voxels at the bone surface were categorized either into a resorption site, a formation site, or an unchanged site (Fig. 1b). It was recently investigated that the presented three-dimensional registration method provides accurate results based on canlıda HR-pQCT images 37 . Individual voxel densities of the common region of the registered images were subtracted voxel by voxel and a change in density below or above 225 mg HA per ccm was defined as resorption and formation, respectively. To remove noise, only changes leading to a cluster of a minimum of 30 voxels were included. The threshold and cluster size parameters were chosen based on running the image analysis on the canlıda short-term reproducibility dataset in such a way that the resorption and formation were below 2.5% of the total number of bone voxels at baseline, which is consistent with the reproducibility of canlıda HR-pQCT 37 . The image-processing algorithm was implemented using Image Processing Language (IPL, Scanco Medical AG).

Tissue loading calculation

Micro-FE models were created from baseline and follow-up images for all subjects by transforming each voxel into an equally sized brick-element with a resolution of 82 μm (IPLFE, Scanco Medical AG). Earlier mesh convergence studies suggest that the image resolution of 82 μm is still adequate for accurate finite element analyses in general 41,42,43 , while the element size over structural length ratio (0.009) in the present study is still within a well acceptable range 44 . Subject-specific loading conditions were determined using a previously developed and validated bone loading estimation algorithm 27,28,29,30,31 . Specifically to the bone loading estimation algorithm, we found that calculated normal forces in cubic bone microstructures differ by less than 20% when changing the resolution from 20 to 80 μm, indicating little image resolution dependency in that range 28 . Although discretization and other errors in the solution could affect the SED calculation, the fact that we found a clear correlation between the local SED magnitude and bone remodelling indicates that such errors are likely small and do not affect our conclusions. Bone was modelled as homogenous linear elastic material with a Young’s modulus of 6.8 GPa and a Poisson’s ratio of 0.3. In earlier validation studies, it was found that these material properties provide good agreement between experimentally measured and calculated stiffness of scanned bone segments in a uniaxial compression test 45 . Incorporating the bone microstructure into the model accounts for the anisotropy of trabecular bone structure and thus allows using such simple material properties 45 . To achieve a realistic load transfer as well as to distribute the applied loading, a layer of soft material with a Young’s modulus of 15 MPa was added at both ends of the models 29 . The models were then used to calculate the actual tissue loading (Fig. 1c). Using the estimated bone loading as boundary conditions for the micro-FE models, the tissue loading, represented as SED values, were calculated and averaged between baseline and follow-up images. Averaging SED values required overlapping regions between baseline and follow-up images, which was achieved by dilating resorption and formation sites by one voxel. Only averaged SED values within the common region of baseline and follow-up images corresponding to dilated resorption or formation sites were used, ensuring that all resorption and formation voxels have a corresponding averaged SED value.

Results representation

SED frequency distributions were calculated for bone resorption and formation voxels separately and represented in histograms (Fig. 2). Since the total amount of bone resorption and formation can differ substantially between subjects, making it difficult to compare the resulting frequency curves, the histograms were normalized with respect to the total number of resorption and formation voxels, respectively.


Videoyu izle: Kemiklerin direnci nasıl arttırılabilir? (Ağustos 2022).