Luu - Bone

Luu
Vasen reisiluun sukupuuttoon kuollut elefantti, Alaska, Ice Age Wellcome L0057714.jpg
Luu, joka on peräisin pleistoseenin jääkaudelta ja kuollut sukupuuttoon kuuluva norsu
Bertazzo S - SEM -proteiiniton luu - Wistar -rotta - x10k.tif
Tunnisteet
MeSH D001842
TA98 A02.0.00.000
TA2 366 , 377
TH H3.01.00.0.00001
FMA 5018
Anatominen terminologia

Luu on jäykkä kudos , joka muodostaa osan luuranko useimmissa selkärankaisten eläinten. Luut suojaavat kehon eri elimiä, tuottavat punasoluja ja valkosoluja , varastoivat mineraaleja , tarjoavat keholle rakenteen ja tuen sekä mahdollistavat liikkuvuuden . Luut ovat erimuotoisia ja -kokoisia ja niillä on monimutkainen sisäinen ja ulkoinen rakenne. Ne ovat kevyitä, mutta vahvoja ja kovia ja palvelevat useita toimintoja .

Luukudos (luukudos) on kova kudos , erityinen sidekudos . Se on kennomainen kaltainen matriisin sisäisesti, mikä auttaa antamaan luun jäykkyyttä. Luukudos koostuu erityyppisistä luusoluista . Osteoblastit ja osteosyytit osallistuvat luun muodostumiseen ja mineralisaatioon ; osteoklastit ovat mukana luukudoksen resorptiossa . Modifioiduista (litteistä) osteoblasteista tulee vuoraussoluja, jotka muodostavat suojaavan kerroksen luun pinnalle. Luukudoksen mineralisoidussa matriisissa on orgaaninen komponentti, joka koostuu pääasiassa kollageenista, nimeltään osseiini, ja luun mineraalin epäorgaaninen komponentti, joka koostuu erilaisista suoloista. Luukudos on mineralisoitunut kahden tyyppinen kudos , kortikaalinen luu ja rakeinen luu . Muunlaiset kudos löytyy luita sisältävät luuytimessä , endosteumin , luukalvon , hermoja , verisuonia ja rustoa .

Vuonna ihmiskeho syntyessään, on noin 300 luut läsnä; monet näistä sulautuvat yhteen kehityksen aikana, jättäen aikuiseen yhteensä 206 erillistä luuta lukuun ottamatta lukuisia pieniä sesamoidiluita . Suurin luu elimistössä on reisiluun tai reisiluun ja pienin on jalustimen on välikorvan .

Kreikan luun sana on ὀστέον ("osteon"), joten monet termit, jotka käyttävät sitä etuliitteenä, kuten osteopatia .

Rakenne

Luu ei ole tasaisesti kiinteä, mutta se koostuu joustavasta matriisista (noin 30%) ja sitoutuneista mineraaleista (noin 70%), jotka on kudottu monimutkaisesti ja joiden joukko erikoistuneita luusoluja muokkaa loputtomasti. Niiden ainutlaatuisen koostumuksen ja rakenteen ansiosta luut voivat olla suhteellisen kovia ja vahvoja samalla kun ne ovat kevyitä.

Luu matriisi koostuu 90-95% elastisista kollageenikuiduista , joka tunnetaan myös nimellä osseiini, ja loput on jauhettua ainetta . Kollageenin elastisuus parantaa murtumiskestävyyttä. Matriisi kovetetaan sitomalla epäorgaaninen mineraalisuolaa, kalsiumfosfaattia , kemiallisessa järjestely tunnetaan kalsium hydroksyyliapatiitti- . Se on luun mineralisaatio, joka antaa luille jäykkyyden.

Luu rakennetaan ja uudistetaan aktiivisesti koko elämän ajan erityisillä luusoluilla, joita kutsutaan osteoblasteiksi ja osteoklasteiksi. Minkä tahansa yksittäisen luun sisällä kudos kudotaan kahteen pääkuvioon, jotka tunnetaan kortikaalisena ja karkeana luuna, ja jokaisella on erilainen ulkonäkö ja ominaisuudet.

Aivokuori

Pitkän luun poikkileikkaus

Luiden kova ulompi kerros koostuu aivokuoren luusta, jota kutsutaan myös kompaktiksi luuksi, koska se on paljon tiheämpi kuin rakeinen luu. Se muodostaa luiden kovan ulkopuolen (kuoren). Kortikaalinen luu antaa luulle sen sileän, valkoisen ja kiinteän ulkonäön, ja sen osuus on 80% aikuisen ihmisen luuston kokonaisluumassasta . Se helpottaa luun päätehtäviä - tukea koko kehoa, suojella elimiä, tarjota vipuja liikkeelle sekä varastoida ja vapauttaa kemiallisia alkuaineita, pääasiassa kalsiumia. Se koostuu useista mikroskooppisista pylväistä, joista kutakin kutsutaan osteoni- tai Haversian -järjestelmäksi. Kukin sarake on useita kerroksia osteoblastien ja osteosyyttien noin keskeinen kanava nimeltään haversian kanava . Volkmannin kanavat suorassa kulmassa yhdistävät osteonit toisiinsa. Pylväät ovat metabolisesti aktiivisia, ja kun luu imeytyy uudelleen ja muodostuu, solujen luonne ja sijainti osteonissa muuttuu. Kortikaalisen luun ulkopinnalla on luukalvo ja sisäpinnalla endosteumi . Endosteumi on raja kortikaalisen luun ja rakeisen luun välillä. Kortikaalisen luun ensisijainen anatominen ja toiminnallinen yksikkö on osteoni .

Trabecules

Mikrokuva karvaisesta luusta

Solukko, jota kutsutaan myös trabekulaariseksi tai spongy -luuksi, on luuston sisäinen kudos ja se on avoimen solun huokoinen verkko. Solukalvon luun pinta-alan ja tilavuuden suhde on suurempi kuin aivokuoren luun ja se on vähemmän tiheä . Tämä tekee siitä heikomman ja joustavamman. Suurempi pinta -ala tekee siitä sopivan myös aineenvaihduntaan, kuten kalsiumionien vaihtoon. Solusolu löytyy tyypillisesti pitkien luiden päistä, lähellä niveliä ja nikamien sisäosista. Solusolu on erittäin verisuoninen ja sisältää usein punaista luuydintä, jossa esiintyy hematopoieesia , verisolujen tuotantoa. Soluisen luun ensisijainen anatominen ja toiminnallinen yksikkö on trabekula . Trabekulit on kohdistettu kohti mekaanista kuormituksen jakautumista, jonka luu kokee pitkissä luissa, kuten reisiluussa . Lyhyiden luiden osalta trabekulaarista suuntautumista on tutkittu selkärangan polvessa . Osteoblastien ohuet muodostumat, jotka on peitetty endosteumilla, muodostavat epäsäännöllisen tilan verkoston, joka tunnetaan trabekulaatioina. Näissä tiloissa on luuydintä ja hematopoieettisia kantasoluja, jotka aiheuttavat verihiutaleita , punasoluja ja valkosoluja . Trabekulaarinen luuydin koostuu sauvojen ja levyjen kaltaisten elementtien verkostosta, joka tekee keuhkoista kevyempiä ja antaa tilaa verisuonille ja luuytimelle. Trabekulaarinen luu muodostaa loput 20% koko luumassasta, mutta sen pinta -ala on lähes kymmenen kertaa pienempi kuin luun kompakti.

Sanat rakeinen ja trabekulaarinen viittaavat pieniin ristikon muotoisiin yksiköihin (trabekulaatit), jotka muodostavat kudoksen. Se havainnollistettiin ensin tarkasti Crisóstomo Martinezin kaiverruksissa .

Luuydin

Luuydintä , joka tunnetaan myös nimellä myelooinen kudos punaisessa luuytimessä, löytyy melkein mistä tahansa luusta, jossa on rakeista kudosta . In vastasyntyneillä , kaikki tällaiset luut ovat täynnä yksinomaan punainen luuydin tai hematopoieettisten luuytimen, mutta koska lapsi aikojen hematopoieettisten osa pienenee määrä ja rasva / keltainen osa kutsutaan luuytimen rasvakudoksen (MAT) kasvaa määrällisesti. Aikuisilla punainen luuydin esiintyy enimmäkseen reisiluun, kylkiluiden, nikamien ja lantion luiden luuytimessä .

Solut

Luu solut

Luu on metabolisesti aktiivinen kudos, joka koostuu useista solutyypeistä. Näitä soluja ovat osteoblastit , jotka osallistuvat luukudoksen, osteosyyttien ja osteoklastien luomiseen ja mineralisaatioon , jotka osallistuvat luukudoksen reabsorptioon. Osteoblastit ja osteosyytit ovat peräisin osteoprogenitorisoluista , mutta osteoklastit ovat peräisin samoista soluista, jotka erilaistuvat makrofagien ja monosyyttien muodostamiseksi . Luuytimen sisällä on myös hematopoieettisia kantasoluja . Nämä solut synnyttävät muita soluja, mukaan lukien valkosolut , punasolut ja verihiutaleet .

Osteoblast

Valomikroskooppikuvan ja kalkki hohkaluun kudos näyttää osteoblastien aktiivisesti syntetisoimiseksi osteoid, joka sisältää kaksi osteosyyttien.

Osteoblastit ovat mononukleaattisia luun muodostavia soluja. Ne sijaitsevat pinnalla osteon saumat ja tehdä proteiinin seos tunnetaan osteoidi , joka mineralisoivien tulla luun. Osteoidisauma on kapea alue äskettäin muodostetusta orgaanisesta matriisista, jota ei ole vielä mineralisoitu ja joka sijaitsee luun pinnalla. Osteoidi koostuu pääasiassa tyypin I kollageenista . Osteoblastit valmistavat myös hormoneja , kuten prostaglandiineja , vaikuttamaan itse luuhun. Osteoblast luo ja korjaa uutta luuta rakentamalla itse itsensä ympärille. Ensinnäkin osteoblast sitoo kollageenikuituja. Näitä kollageenikuituja käytetään osana osteoblastien työtä. Osteoblasti kerää sitten kalsiumfosfaattia, joka kovetetaan hydroksidi- ja bikarbonaatti -ioneilla. Osteoblastin luomaa uutta luuta kutsutaan osteoidiksi . Kun osteoblast on lopettanut toimintansa, se on todella loukussa luun sisällä, kun se kovettuu. Kun osteoblast jää loukkuun, se tunnetaan osteosyyttinä. Muut osteoblastit jäävät uuden luun päälle ja niitä käytetään suojaamaan taustalla olevaa luuta, joita kutsutaan vuoraussoluiksi.

Osteosyytti

Osteosyytit ovat mesenkymaalista alkuperää olevia soluja, jotka ovat peräisin osteoblasteista, jotka ovat siirtyneet ja jääneet loukkuun ja ympäröivät itse tuottamansa luumatriisin. Osteosyyttien solurungon tilat mineralisoidun kollageenityypin I matriisin sisällä tunnetaan aukkoina , kun taas osteosyyttien soluprosessit vievät kanavia, joita kutsutaan kanaaliksi. Osteosyyttien monet prosessit tavoittavat osteoblastit, osteoklastit, luukalvon solut ja muut osteosyytit luultavasti viestintää varten. Osteosyytit pysyvät kosketuksessa muiden luun osteosyyttien kanssa aukkoliitosten kautta - kytkettyjen soluprosessien kautta, jotka kulkevat kanavakanavien kautta.

Osteoklasti

Osteoklastit ovat erittäin suuria monisoluisia soluja, jotka ovat vastuussa luiden hajoamisesta luun resorptioprosessin kautta . Sitten osteoblastit muodostavat uuden luun. Luu on jatkuvasti uusittu mukaan resorptiota osteoklastien ja luonut osteoblastit. Osteoklastit ovat suuria soluja, joissa on useita ytimiä, jotka sijaitsevat luun pinnalla niin kutsutuissa Howshipin aukoissa (tai resorptiokaivoissa ). Nämä puutteet ovat seurausta ympäröivästä luukudoksesta, joka on imeytynyt uudelleen. Koska osteoklastit ovat peräisin monosyyttien kantasolulinjasta , ne on varustettu fagosyyttien kaltaisilla mekanismeilla , jotka ovat samanlaisia ​​kuin kiertävät makrofagit . Osteoklastit kypsyvät ja/tai muuttavat erillisille luupinnoille. Saapuessaan aktiivisia entsyymejä, kuten tartraattikestävää happofosfataasia , erittyy mineraalialustaa vasten. Osteoklastien luun imeytymisellä on myös rooli kalsiumin homeostaasissa .

Sävellys

Luut koostuvat elävistä soluista (osteoblastit ja osteosyytit), jotka on upotettu mineralisoituneeseen orgaaniseen matriisiin. Ihmisen luun ensisijainen epäorgaaninen komponentti on hydroksiapatiitti , hallitseva luumineraali , jonka nimellinen koostumus on Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Tämän matriisin orgaaniset komponentit koostuvat pääasiassa tyypin I kollageenista - "orgaanisesta", joka viittaa ihmiskehon tuloksena syntyneisiin materiaaleihin - ja epäorgaanisista ainesosista, jotka hallitsevan hydroksiapatiittifaasin lisäksi sisältävät muita kalsium- ja fosfaattiyhdisteitä, mukaan lukien suolat. Noin 30% luun solukomponentista koostuu orgaanisesta aineesta, kun taas noin 70% massasta johtuu epäorgaanisesta faasista. Kollageeni kuidut antaa luun sen vetolujuus , ja välissä kiteiden hydroksiapatiitin antavat luun sen puristuslujuus . Nämä vaikutukset ovat synergistisiä . Tarkka koostumus matriisi voi muuttua ajan myötä ravitsemukseen ja Biomineralization , jossa suhde kalsiumin ja fosfaatin vaihtelee välillä 1,3 ja 2,0 (per paino), ja hivenaineita, kuten magnesium , natrium , kalium ja karbonaatti ollessa myös löytyi.

Tyypin I kollageeni muodostaa 90–95% orgaanisesta matriisista, ja loput matriisista ovat homogeenista nestettä, jota kutsutaan jauhemaiseksi aineeksi ja joka koostuu proteoglykaaneista , kuten hyaluronihaposta ja kondroitiinisulfaatista , sekä kollageenittomista proteiineista, kuten osteokalsiinista , osteopontiinista tai luusta sialoproteiini . Kollageeni koostuu toistuvista yksiköistä, jotka lisäävät luun vetolujuutta ja on järjestetty päällekkäin, mikä estää leikkausjännityksen. Jauhetun aineen toimintaa ei tunneta täysin. Kaksi luutyyppiä voidaan tunnistaa mikroskooppisesti kollageenijärjestelyn mukaan: kudottu ja lamelli.

  • Kudottu luu (tunnetaan myös nimellä kuituinen luu ), jolle on ominaista kollageenikuitujen satunnainen organisointi ja joka on mekaanisesti heikko.
  • Lamellaarinen luu, jossa kollageeni kohdistuu säännöllisesti yhdensuuntaisesti levyiksi ("lamellit") ja on mekaanisesti vahva.
Siirto elektronimikrokuva on kalkki kudottu luun matriisi näytetään ominaista epäsäännöllinen suuntautuminen kollageenisäikeiden

Kudottua luuta syntyy, kun osteoblastit tuottavat nopeasti osteoidia, jota esiintyy aluksi kaikissa sikiön luissa, mutta myöhemmin se korvataan joustavammalla lamellisella luulla. Aikuisilla kudottu luu syntyy murtumien tai Pagetin taudin jälkeen . Kudottu luu on heikompi, sillä on vähemmän satunnaisesti suuntautuneita kollageenikuituja, mutta muodostuu nopeasti; tätä kuitumaisen matriisin ulkonäköä varten luuta kutsutaan kudotuksi . Se korvataan pian lamellisella luulla, joka on hyvin järjestetty samankeskisiin levyihin, joissa on paljon pienempi osuus osteosyyteistä ympäröivään kudokseen. Lamellaarinen luu, joka ilmestyy ensimmäisen kerran ihmisille sikiössä kolmannen kolmanneksen aikana, on vahvempi ja täynnä monia kollageenikuituja, jotka ovat rinnakkain muiden saman kerroksen kuitujen kanssa (näitä rinnakkaisia ​​sarakkeita kutsutaan osteoneiksi). In poikkileikkaus , kuidut kulkevat vastakkaisiin suuntiin vuorotellen kerroksittain, paljon kuten vaneri , avustaa luun kykyä vastustaa vääntöä voimia. Murtuman jälkeen kudottu luu muodostuu aluksi, ja se korvataan vähitellen lamellisella luulla prosessin aikana, joka tunnetaan nimellä "luinen korvaaminen". Verrattuna kudottuun luuhun, lamelliluun muodostuminen tapahtuu hitaammin. Kollageenikuitujen säännöllinen kerrostuminen rajoittaa osteoidin muodostumista noin 1 - 2  µm päivässä. Lamellaarinen luu vaatii myös suhteellisen tasaisen pinnan kollageenikuitujen asettamiseksi rinnakkain tai samankeskisiin kerroksiin.

Talletus

Luun solunulkoisen matriisin muodostavat osteoblastit , jotka erittävät sekä kollageenia että jauhettua ainetta. Nämä syntetisoivat kollageenia solussa ja erittävät sitten kollageenifibrillejä. Kollageenikuidut polymeroituvat nopeasti muodostaen kollageeninauhoja. Tässä vaiheessa ne eivät ole vielä mineralisoituneet, ja niitä kutsutaan "osteoideiksi". Säikeiden ympärille kalsium ja fosfaatti saostuvat näiden säikeiden pinnalle muuttuen muutamassa päivässä tai viikossa hydroksiapatiitin kiteiksi.

Luun mineralisoimiseksi osteoblastit erittävät alkalisia fosfataasia sisältäviä rakkuloita . Tämä pilkkoo fosfaattiryhmät ja toimii kalsiumin ja fosfaatin kerrostumisen keskipisteenä. Vesikkelit repeytyvät ja toimivat kiteiden kasvukeskuksena. Erityisesti luun mineraali muodostuu pallomaisista ja levyrakenteista.

Tyypit

Pitkän luun rakenne
Yksi tapa luokitella luut on niiden muoto tai ulkonäkö.

Ihmiskehossa on viisi luutyyppiä: pitkä, lyhyt, litteä, epäsäännöllinen ja sesamoidi.

  • Pitkille luille on ominaista varsi, diaphysis , joka on paljon pidempi kuin sen leveys; ja epifüüsi , pyöristetty pää akselin molemmissa päissä. Ne koostuvat enimmäkseen kompaktista luusta , jossa on vähemmän määriä luuydintä , jotka sijaitsevat medullaarisessa ontelossa , ja alueita, joissa on sienimäinen, karvainen luu luiden päissä. Useimmat raajojen luut , mukaan lukien sormien ja varpaiden luut, ovat pitkiä luita. Poikkeuksia ovat kahdeksan ranneluut ja ranne , seitsemän nivellyskomponentin tarsal luut ja nilkan ja jänneluuta että polvilumpio . Pitkiä luita, kuten solisluuta, joilla on eri muotoinen varsi tai päät, kutsutaan myös muunnetuiksi pitkiksi luiksi .
  • Lyhyet luut ovat karkeasti kuution muotoisia, ja niissä on vain ohut kerros tiivistä luuta, joka ympäröi sienimäistä sisäosaa. Ranteen ja nilkan luut ovat lyhyitä.
  • Litteät luut ovat ohuita ja yleensä kaarevia, ja niissä on kaksi rinnakkaista kerrosta tiivistä luuta, jotka kerrostavat sienimäisen luun kerroksen. Suurin osa kallon luista on litteitä, samoin kuin rintalastan .
  • Sesamoidiluut ovat luita, jotka on upotettu jänteisiin. Koska ne pitävät jänteen kauempana nivelestä, jänteen kulma kasvaa ja siten lihaksen vipuvaikutus kasvaa. Esimerkkejä sesamoidiluista ovat polvilumpio ja pisiform .
  • Epäsäännölliset luut eivät sovi edellä mainittuihin luokkiin. Ne koostuvat ohuista kerroksista tiivistä luuta, jotka ympäröivät sienimäistä sisäosaa. Kuten nimi viittaa, niiden muodot ovat epäsäännöllisiä ja monimutkaisia. Usein tämä epäsäännöllinen muoto johtuu niiden monista luutumiskeskuksista tai koska ne sisältävät luisia poskionteloita. Luut selkärangan , lantion ja jotkut luut kallo ovat epäsäännöllisiä luita. Esimerkkejä ovat ethmoid- ja sphenoid -luut.

Terminologia

Anatomiaa tutkiessaan anatomit käyttävät useita anatomisia termejä luiden ulkonäön, muodon ja toiminnan kuvaamiseen. Muita anatomisia termejä käytetään myös luiden sijainnin kuvaamiseen . Kuten muutkin anatomiset termit, monet näistä ovat peräisin latinasta ja kreikasta . Jotkut anatomit käyttävät edelleen latinaa viittaamaan luuihin. Termiä "luinen" ja etuliite "osteo-", jotka viittaavat luuhun liittyviin asioihin, käytetään edelleen yleisesti nykyään.

Joitakin esimerkkejä luiden kuvaamiseen käytetyistä termeistä ovat termi "foramen" kuvaamaan reikää, jonka läpi jokin kulkee, ja "kanava" tai "meatus" kuvatakseen tunnelimaista rakennetta. Ulkonemaa luusta voidaan kutsua useiksi termeiksi, mukaan lukien "condyle", "crest", "selkä", "eminence", "tubercle" tai "tuberosity" ulkoneman muodon ja sijainnin mukaan. Yleensä pitkillä luilla sanotaan olevan "pää", "niska" ja "vartalo".

Kun kaksi luuta yhdistyy toisiinsa, niiden sanotaan "artikuloivan". Jos näillä kahdella luulla on kuituyhteys ja ne ovat suhteellisen liikkumattomia, niveltä kutsutaan "ompeleeksi".

Kehitys

Endokondraalinen luutuminen
Kevyt mikrokuva nuorten polvinivelen (rotta) läpi kulkevasta osasta, jossa näkyy rustokasvulevyt

Luun muodostumista kutsutaan luustamiseksi . Aikana sikiön kehitysvaiheessa tämä tapahtuu kahdella menetelmällä: sisäiseen luunmuodostukseen ja endokondraaliseen luutuminen . Kalvon sisäiseen luutumiseen liittyy luun muodostuminen sidekudoksesta, kun taas endokondraaliseen luutumiseen liittyy luun muodostuminen rustosta .

Kalvon sisäinen luutuminen tapahtuu pääasiassa kallon litteiden luiden, mutta myös alaleuan, yläleuan ja solisluun muodostumisen aikana; luu muodostuu sidekudoksesta, kuten mesenkyymikudoksesta, eikä rustosta. Prosessi sisältää: luutumiskeskuksen kehittämisen , kalkkeutumisen , trabekulaarien muodostumisen ja luukalvon kehityksen.

Endokondraalinen luutuminen tapahtuu pitkissä luissa ja useimmissa muissa kehon luissa; siihen liittyy luun kehittyminen rustosta. Tämä prosessi sisältää rustomallin kehittämisen, sen kasvun ja kehityksen, primaarisen ja sekundäärisen luutumiskeskuksen kehittämisen sekä nivelruston ja epifyysilevyjen muodostumisen .

Endokondraalinen luutuminen alkaa ruston pisteistä, joita kutsutaan "ensisijaisiksi luutumiskeskuksiksi". Ne näkyvät useimmiten sikiön kehityksen aikana, vaikka muutamat lyhyet luut alkavat ensisijaisen luutumisen syntymän jälkeen . He ovat vastuussa pitkien luiden, lyhyiden luiden ja tiettyjen epäsäännöllisten luiden osien kalvojen muodostumisesta. Toissijainen luutuminen tapahtuu syntymän jälkeen ja muodostaa pitkien luiden epifyysit ja epäsäännöllisten ja litteiden luiden raajat. Pitkän luun diafysiikka ja molemmat epifysit erotetaan kasvavalla rustovyöhykkeellä ( epifyysilevy ). Luuston kypsyydessä (18–25 -vuotiaat) kaikki rusto korvataan luulla, sulattamalla diafysiikka ja molemmat epifyysit yhteen (epifysiaalinen sulkeminen). Yläraajoissa vain pitkien luiden ja lapaluun diafysiot luutuvat. Epiphyses, karpaaliluut, coracoid -prosessi, lapaluun mediaalinen raja ja akromioni ovat edelleen rustoisia.

Seuraavia vaiheita noudatetaan ruston muuntamisessa luuksi:

  1. Varalla olevan ruston alue. Tämä alue, kauimpana luuytimen ontelosta, koostuu tyypillisestä hyaliinirustosta, joka ei toistaiseksi osoita merkkejä muuttumisesta luuksi.
  2. Solujen lisääntymisen vyöhyke. Hieman lähempänä luuytimen onteloa kondrosyytit lisääntyvät ja järjestäytyvät pitkittäisiksi sarakkeiksi, joissa on litistyneitä aukkoja.
  3. Solujen hypertrofian vyöhyke. Seuraavaksi kondrosyytit lakkaavat jakautumasta ja alkavat hypertrofiaa (suurentaa), aivan kuten sikiön ensisijaisessa luutumiskeskuksessa. Lakunojen välisen matriisin seinämät tulevat hyvin ohuiksi.
  4. Kalkkeutumisalue. Kivennäisaineita kerrostetaan matriisiin sahapylväiden väliin ja kalkkeutetaan rusto. Nämä eivät ole luun pysyviä mineraaliesiintymiä, vaan vain väliaikainen tuki rustolle, joka muutoin pian heikentyisi laajentuneiden aukkojen hajoamisen vuoksi.
  5. Luun kertymisalue. Jokaisessa sarakkeessa aukkojen väliset seinät hajoavat ja kondrosyytit kuolevat. Tämä muuttaa jokaisen pylvään pitkittäiseksi kanavaksi, johon verisuonet ja luuydin hyökkäävät välittömästi luuontelosta. Osteoblastit rivistyvät näiden kanavien seinämiä pitkin ja alkavat kerryttää matriksin samankeskisiä lamelleja, kun taas osteoklastit liuottavat tilapäisesti kalkkeutuneen ruston.

Toiminnot

Luun toiminnot
Mekaaninen
  • Suojaus
  • Antaa rakenteen
  • Helpottaa liikkumista
  • Helpottaa kuuloa
Synteettinen
Aineenvaihdunta

Luilla on erilaisia ​​toimintoja:

Mekaaninen

Luut palvelevat erilaisia ​​mekaanisia toimintoja. Yhdessä kehon luut muodostavat luuranon . Ne tarjoavat kehyksen kehon tukemiseksi ja kiinnityspisteen luustolihaksille , jänteille , nivelsiteille ja nivelille , jotka yhdessä muodostavat ja siirtävät voimia niin, että yksittäisiä ruumiinosia tai koko kehoa voidaan käsitellä kolmiulotteisessa tilassa ( luun ja lihaksen välistä vuorovaikutusta tutkitaan biomekaniikassa ).

Luut suojata sisäelimiin, kuten kallon suojata aivoja tai kylkiluiden suojella sydän ja keuhkot . Luun muodostumistavan vuoksi luulla on suuri puristuslujuus , noin 170  MPa (1700  kgf/cm 2 ), heikko vetolujuus 104–121 MPa ja erittäin pieni leikkausjännityslujuus (51,6 MPa). Tämä tarkoittaa sitä, että luu vastustaa työntävää (puristusjännitystä) hyvin, vastustaa vetovoimaa (vetojännitystä) vähemmän hyvin, mutta kestää vain heikosti leikkausjännitystä (esimerkiksi vääntökuormitusten vuoksi). Vaikka luu on olennaisesti hauras , luulla on merkittävä elastisuusaste , mikä johtuu pääasiassa kollageenista .

Mekaanisesti luilla on myös erityinen rooli kuulossa . Kuuloluut kolme pientä luut välikorvan , jotka ovat mukana ääni transduktioon.

Synteettinen

Luiden rakeinen osa sisältää luuytimen . Luuydin tuottaa verisoluja prosessissa, jota kutsutaan hematopoieesiksi . Luuytimeen syntyviä verisoluja ovat punasolut , verihiutaleet ja valkosolut . Esisolut, kuten hematopoieettiset kantasolut, jakautuvat mitoosiksi kutsutussa prosessissa, jolloin saadaan esiasteita. Näitä ovat esiasteet, jotka lopulta synnyttävät valkosoluja , ja erytroblastit, jotka aiheuttavat punasoluja. Toisin kuin mitoosin luomat punasolut ja valkosolut, verihiutaleet irtoavat erittäin suurista soluista, joita kutsutaan megakaryosyyteiksi . Tämä progressiivisen erilaistumisen prosessi tapahtuu luuytimessä. Kun solut ovat kypsyneet, ne tulevat verenkiertoon . Joka päivä yli 2,5 miljardia punasolua ja verihiutaleita ja 50–100 miljardia granulosyyttiä tuotetaan tällä tavalla.

Solujen luomisen lisäksi luuydin on myös yksi tärkeimmistä paikoista, joissa vialliset tai vanhentuneet punasolut tuhoutuvat.

Aineenvaihdunta

  • Mineraalivarasto - luut toimivat elimistölle tärkeiden mineraalien, erityisesti kalsiumin ja fosforin, varastoina .

Lajin, iän ja luutyypin mukaan luusolut muodostavat jopa 15 prosenttia luusta. Kasvutekijän varastointi -mineralisoitunut luumatriisi tallentaa tärkeitä kasvutekijöitä, kuten insuliinin kaltaisia ​​kasvutekijöitä, transformoivaa kasvutekijää, luun morfogeneettisiä proteiineja ja muita.

Remodeling

Luu luodaan ja korvataan jatkuvasti prosessissa, joka tunnetaan nimellä remodeling . Tämä jatkuva luun vaihtuvuus on resorptioprosessi, jota seuraa luun korvaaminen pienellä muodon muutoksella. Tämä saavutetaan osteoblasteilla ja osteoklasteilla. Soluja stimuloidaan erilaisilla signaaleilla , ja niitä kutsutaan yhdessä remodeling -yksiköiksi. Noin 10% aikuisen luuston massasta uusitaan vuosittain. Uudistamisen tarkoituksena on säätää kalsiumin homeostaasia , korjata mikrovaurioituneita luita päivittäisestä stressistä ja muotoilla luurankoa kasvun aikana. Toistuva stressi, kuten painoa kannattava liikunta tai luun paranemista, aiheuttaa luun paksuuntumista olevia suurin jännitys ( Wolffin laki ). On oletettu, että tämä johtuu luun pietsosähköisistä ominaisuuksista, jotka aiheuttavat luulle pieniä sähköpotentiaaleja stressin aikana.

Osteoblastien ja osteoklastien toimintaa kontrolloivat useat kemialliset entsyymit, jotka joko edistävät tai estävät luun uudelleenmuodostussolujen toimintaa säätelemällä nopeutta, jolla luu muodostuu, tuhoutuu tai muuttuu. Solut käyttävät myös parakriinistä signalointia kontrolloidakseen toistensa toimintaa. Esimerkiksi kalsitoniini ja osteoprotegeriini estävät nopeutta, jolla osteoklastit imeytyvät luuhun . Kalsitoniini on tuotettu parafollicular solut on kilpirauhanen , ja voivat sitoutua reseptoreihin osteoklastien suoraan estävät osteoklastien aktiivisuutta. Osteoblastit erittävät osteoprotegeriiniä ja kykenevät sitomaan RANK-L: n estäen osteoklastien stimulaatiota.

Osteoblasteja voidaan myös stimuloida lisäämään luumassaa lisäämällä osteoidin eritystä ja estämällä osteoklastien kykyä hajottaa luukudosta . Lisääntynyt erittyminen osteoidin stimuloi erityksen kasvuhormonin , että aivolisäkkeen , kilpirauhasen hormoni ja sukupuolihormonien ( estrogeenit ja androgeenit ). Nämä hormonit edistävät myös osteoprotegeriinin erityksen lisääntymistä. Osteoblasteja voidaan myös indusoida erittämään useita sytokiinejä, jotka edistävät luun reabsorptiota stimuloimalla osteoklastien aktiivisuutta ja erilaistumista esisoluista. D-vitamiini , lisäkilpirauhashormoni ja osteosyyttien stimulaatio indusoivat osteoblasteja lisäämään RANK- ligandin ja interleukiini 6: n eritystä , mikä sytokiinit stimuloivat sitten lisääntyneen luun reabsorptiota osteoklasteilla. Nämä samat yhdisteet lisäävät myös makrofagien pesäkkeitä stimuloivan tekijän eritystä osteoblasteilla, mikä edistää esisolujen erilaistumista osteoklasteiksi ja vähentää osteoprotegeriinin eritystä.

Äänenvoimakkuus

Luun tilavuus määräytyy luunmuodostuksen ja luun imeytymisnopeuden mukaan. Viimeaikaiset tutkimukset ovat ehdottaneet, että tietyt kasvutekijät voivat vaikuttaa paikallisesti luunmuodostukseen lisäämällä osteoblastien aktiivisuutta. Lukuisia luusta peräisin olevia kasvutekijöitä on eristetty ja luokiteltu luuviljelmien kautta. Näitä tekijöitä ovat insuliinin kaltaiset kasvutekijät I ja II, transformoiva kasvutekijä-beeta, fibroblastikasvutekijä, verihiutaleista peräisin oleva kasvutekijä ja luun morfogeneettiset proteiinit. Todisteet viittaavat siihen, että luusolut tuottavat kasvutekijöitä solunulkoiseen varastointiin luumatriisissa. Näiden kasvutekijöiden vapautuminen luumatriisista voi aiheuttaa osteoblastien esiasteiden lisääntymistä. Pohjimmiltaan luun kasvutekijät voivat toimia paikallisen luunmuodostuksen mahdollisina tekijöinä. Tutkimukset ovat viitanneet siihen, että rakeinen luutilavuus vaihdevuosien jälkeisessä osteoporoosissa voidaan määrittää luun muodostavan pinnan ja pinnan resorptioprosentin välisen suhteen perusteella.

Lääketieteellinen merkitys

Monet sairaudet voivat vaikuttaa luuhun, mukaan lukien niveltulehdus, murtumat, infektiot, osteoporoosi ja kasvaimet. Luuun liittyviä ehtoja voivat hoitaa useat lääkärit, mukaan lukien nivelreumatologit ja ortopediset kirurgit, jotka voivat suorittaa leikkauksen rikkoutuneiden luiden korjaamiseksi. Muut lääkärit, kuten kuntoutusasiantuntijat, voivat osallistua toipumiseen, radiologit tulkinnassa kuvantamisen tuloksista ja patologit sairauden syyn selvittämisessä, ja perhelääkärit voivat osallistua luusairauksien, kuten osteoporoosin, komplikaatioiden ehkäisyyn.

Kun lääkäri näkee potilaan, hänellä on historia ja tentti. Luut kuvataan usein, nimeltään radiografia . Tähän saattaa sisältyä ultraääni röntgen , CT , magneettikuvaus ja muut kuvantamisen kuten Luukuvaus , joita voidaan käyttää tutkittaessa syövän. Muut testit, kuten verikoe autoimmuunimarkkereille, voidaan ottaa tai nivelnesteen aspiraatti voidaan ottaa.

Murtumat

Röntgenkuvaus, jolla tunnistetaan mahdolliset luunmurtumat polvivamman jälkeen

Normaalissa luussa murtumia esiintyy, kun kohdistetaan huomattavaa voimaa tai toistuva trauma pitkän ajan kuluessa. Murtumia voi esiintyä myös silloin, kun luu on heikentynyt, kuten osteoporoosin yhteydessä, tai kun on rakenteellinen ongelma, kuten kun luu muuttuu liikaa (kuten Pagetin tauti ) tai se on syövän kasvukohta. Yleisiä murtumia ovat ranne- ja lonkkamurtumat , jotka liittyvät osteoporoosiin , nikamamurtumat, jotka liittyvät suurienergisiin traumoihin ja syöpään, sekä pitkien luiden murtumat. Kaikki murtumat eivät ole kivuliaita. Vakavia, murtumien tyypistä ja sijainnista riippuen, komplikaatioita voivat olla rintakehä , osasto -oireyhtymät tai rasvaembolia . Yhdistelmämurtumiin liittyy luun tunkeutuminen ihon läpi. Joitakin monimutkaisia ​​murtumia voidaan hoitaa käyttämällä luunsiirtomenetelmiä , jotka korvaavat puuttuvat luun osat.

Murtumia ja niiden taustalla olevia syitä voidaan tutkia röntgensäteillä , CT-skannauksilla ja MRI: llä . Murtumia kuvataan niiden sijainnin ja muodon perusteella, ja murtuman sijainnista riippuen on olemassa useita luokitusjärjestelmiä. Yleinen lasten pitkä luunmurtuma on Salter -Harrisin murtuma . Kun murtumia hoidetaan, kipua helpotetaan usein ja murtunut alue on usein immobilisoitu. Tämän tarkoituksena on edistää luiden paranemista . Lisäksi voidaan käyttää kirurgisia toimenpiteitä, kuten sisäistä kiinnitystä . Immobilisaation vuoksi murtumapotilaita kehotetaan usein kuntoutumaan .

Kasvaimet

On olemassa useita kasvaintyyppejä, jotka voivat vaikuttaa luuhun; esimerkkejä hyvänlaatuisista luukasvaimista ovat osteoma , osteoidi -osteooma , osteokondrooma , osteoblastooma , aivokalvo , luun jättimäinen solukasvain ja aneurysmaalinen luukystat .

Syöpä

Syöpä voi syntyä luukudoksessa, ja luut ovat myös yleinen paikka muiden syöpien leviämiselle ( etäpesäke ). Luussa syntyviä syöpiä kutsutaan "ensisijaisiksi" syöpiksi, vaikka tällaiset syövät ovat harvinaisia. Luun etäpesäkkeet ovat "toissijaisia" syöpiä, joista yleisimpiä ovat rintasyöpä , keuhkosyöpä , eturauhassyöpä , kilpirauhassyöpä ja munuaissyöpä . Toissijaiset syövät, jotka vaikuttavat luuhun, voivat joko tuhota luun (nimeltään " lyyttinen " syöpä) tai luoda luun (" skleroottinen " syöpä). Luuytimen syövät luun sisällä voivat myös vaikuttaa luukudokseen, esimerkiksi leukemia ja multippeli myelooma . Luu voi myös vaikuttaa muiden kehon osien syöpiin. Muualla kehossa olevat syövät voivat vapauttaa lisäkilpirauhashormonia tai lisäkilpirauhashormoniin liittyvää peptidiä . Tämä lisää luun imeytymistä ja voi johtaa luunmurtumiin.

Luukudos, joka tuhoutuu tai muuttuu syövän seurauksena, on vääristynyt, heikentynyt ja alttiimpi murtumaan. Tämä voi johtaa selkäytimen puristumiseen, luuytimen tuhoutumiseen, joka johtaa mustelmiin , verenvuotoon ja immunosuppressioon , ja se on yksi luukivun syy. Jos syöpä on etäpesäke, voi olla muita oireita alkuperäisen syövän paikasta riippuen. Jotkut luusyövät voidaan myös tuntea.

Luun syöpiä hoidetaan tyypin, vaiheen , ennusteen ja niiden aiheuttamien oireiden mukaan. Monet luun ensisijaiset syövät hoidetaan sädehoidolla . Luuytimen syöpiä voidaan hoitaa kemoterapialla , ja muita kohdennettuja hoitomuotoja, kuten immunoterapiaa, voidaan käyttää. Palliatiivisella hoidolla , joka keskittyy henkilön elämänlaadun maksimointiin , voi olla merkitystä hallinnossa, varsinkin jos todennäköisyys selviytyä viiden vuoden sisällä on huono.

Muut kivulias tilat

Osteoporoosi

Vähentynyt luun mineraalitiheys osteoporoosissa (R), mikä lisää murtumien todennäköisyyttä

Osteoporoosi on luusairaus, jossa luun mineraalitiheys on vähentynyt , mikä lisää murtumien todennäköisyyttä . Maailman terveysjärjestö on määritellyt naisilla osteoporoosin luun mineraalitiheydeksi, joka on 2,5 keskihajontaa alle luun huippumassan suhteessa ikään ja sukupuoleen sopivaan keskiarvoon. Tämä tiheys mitataan käyttämällä kaksoisenergian röntgensäteilyn absorptiometriaa (DEXA), ja termi "vakiintunut osteoporoosi" sisältää myös haurauden murtuman . Osteoporoosi on yleisimpiä naisilla vaihdevuosien jälkeen , jolloin sitä kutsutaan "postmenopausaaliseksi osteoporoosiksi", mutta se voi kehittyä miehillä ja premenopausaalisilla naisilla tiettyjen hormonaalisten häiriöiden ja muiden kroonisten sairauksien yhteydessä tai tupakoinnin ja lääkkeiden , erityisesti glukokortikoidien, seurauksena . Osteoporoosilla ei yleensä ole oireita ennen murtumaa. Tästä syystä DEXA -skannauksia tehdään usein ihmisillä, joilla on yksi tai useampi riskitekijä, joilla on kehittynyt osteoporoosi ja jotka ovat vaarassa murtua.

Osteoporoosihoito sisältää neuvoja tupakoinnin lopettamiseen, alkoholin kulutuksen vähentämiseen, säännölliseen liikuntaan ja terveelliseen ruokavalioon. Kalsiumia ja hivenaineiden lisäravinteita voidaan myös suositella, samoin kuin D -vitamiinia . Lääkitystä käytettäessä se voi sisältää bisfosfonaatteja , strontiumranelaattia ja hormonikorvaushoitoa .

Osteopaattinen lääke

Osteopaattinen lääketiede on lääketieteellisen ajattelun koulu, joka on alun perin kehitetty ajatukseen tuki- ja liikuntaelimistön ja yleisen terveyden välisestä yhteydestä, mutta joka on nyt hyvin samankaltainen kuin valtavirtalääketiede. Vuodesta 2012 lähtien yli 77 000 lääkäriä Yhdysvalloissa on koulutettu osteopaattisiin lääketieteellisiin kouluihin.

Osteologia

Ihmisen reisiluut ja olkaluu Rooman ajalta, todisteita parantuneista murtumista

Luiden ja hampaiden tutkimusta kutsutaan osteologiaksi . Sitä käytetään usein antropologiassa , arkeologiassa ja oikeuslääketieteessä monenlaisiin tehtäviin. Tämä voi sisältää yksilöiden ravitsemus-, terveys-, ikä- tai vammatilanteen määrittämisen, josta luut on otettu. Lihaisten luiden valmisteleminen tällaisia ​​tutkimuksia varten voi käsittää maseraatioprosessin .

Tyypillisesti antropologit ja arkeologit tutkimus luun työkalujen tekemät Homo sapiens ja Homo neanderthalensis . Luut voivat palvella useita käyttötarkoituksia, kuten ammusten pisteitä tai taiteellisia pigmenttejä, ja ne voidaan valmistaa myös ulkoisista luista, kuten kavista .

Muita eläimiä

kyhmyinen sorkkainen jalka
Luuranon fluoroosi lehmän jalassa teollisen saastumisen vuoksi
Linnun jalka- ja lantionvyön luut

Lintujen luurangot ovat erittäin kevyitä. Heidän luunsa ovat pienempiä ja ohuempia, helpottamaan lentämistä. Nisäkkäistä lepakot ovat luun tiheyden suhteen lähimpänä lintuja, mikä viittaa siihen, että pienet tiheät luut ovat lentosopeutumista. Monilla linnunluilla on ontto luuydin.

Linnun nokka on pääosin tehty luusta, joka on keratiinilla peitettyjen alaleuan ulokkeita .

Jotkut luut, jotka on pääasiassa muodostettu erikseen ihonalaisiin kudoksiin, sisältävät päähineet (kuten sarvien luinen ydin, kaviot, ossikonit), osteodermi ja os penis / os klitoris . Hirvi n kaviot koostuvat luun, joka on epätavallinen esimerkki luun ulkopuolella olemisen eläimen ihoon, kun Velvet on karistanut.

Kuolleen saalistuskalon Dunkleosteuksen leuat pitivät kovan paljaan luun teräviä reunoja.

Aivokuoren luun osuus, joka on 80% ihmisen luustosta, voi olla paljon pienempi muilla eläimillä, erityisesti merinisäkkäillä ja merikilpikonnilla , tai eri mesotsoolaisilla merimatelijoilla , kuten ichthyosaursilla .

Monet eläimet, erityisesti kasvissyöjät , harjoittavat osteofagiaa - luiden syömistä. Tämä tehdään oletettavasti fosfaatin puutteen täydentämiseksi .

Monet ihmisiin vaikuttavat luusairaudet vaikuttavat myös muihin selkärankaisiin - esimerkki yhdestä sairaudesta on luuston fluoroosi.

Yhteiskunta ja kulttuuri

Luita teurastettujen nautojen on maatilan vuonna Namibia

Teurastettujen eläinten luilla on useita käyttötarkoituksia. Vuonna esihistoriallisesta , niitä on käytetty tehdä luun työkaluja . Ne ovat lisäksi on käytetty luun veistämällä , jo tärkeää esihistoriallisia alalla , ja myös modernin ajan kuin työstämistä materiaaleja painikkeita , helmiä , kahvat , puolaa , laskelma tuet , muttereita , noppaa , pelimerkkejä , pick-up tikkuja , scrimshaw , koristeet jne.

Luuliima voidaan valmistaa pitkään kiehuttamalla jauhettuja tai halkeilevia luita, minkä jälkeen suodatetaan ja haihdutetaan tuloksena olevan nesteen sakeuttamiseksi. Historiallisesti aiemmin tärkeillä luuliimalla ja muilla eläinliimoilla on nykyään vain muutamia erikoiskäyttöjä, kuten antiikkiesineitä . Pohjimmiltaan samaa prosessia, jota edelleen jalostetaan, sakeutetaan ja kuivataan, käytetään gelatiinin valmistukseen .

Liemi valmistetaan hauduttamalla useita ainesosia pitkään, perinteisesti luut mukaan lukien.

Luuhiili , huokoinen, musta, rakeinen materiaali, jota käytetään pääasiassa suodatukseen ja myös mustana pigmenttinä , tuotetaan hiiltymällä nisäkkäiden luita.

Oraclen luukirjoitus oli muinaisessa Kiinassa käytetty kirjoitusjärjestelmä, joka perustui luiden kirjoituksiin. Sen nimi on peräisin oraakkeliluista, jotka olivat pääasiassa härän solisluuta. Muinaiset kiinalaiset (pääasiassa Shang -dynastiassa ) kirjoittivat kysymyksensä oraakkeliluulle ja polttivat luun, ja missä luu halkeili, se olisi vastaus kysymyksiin.

Voit kohtaan luun jonkun pidetään epäonnea joissakin kulttuureissa, kuten Australian aboriginaalit , kuten jonka Kurdaitcha .

Kolmiotukivarret linnuista on käytetty ennustaminen ja yhä käytetään tavallisesti perinne mitkä yksi kaksi ihmistä vetämällä joko koukun luun voi toivoa.

Eri kulttuurit kautta historian ovat omaksuneet tavan muotoilla lapsen pään keinotekoisella kallon muodonmuutoksella . Kiinassa laajalti käytetty tapa oli jalkojen sitominen jalan normaalin kasvun rajoittamiseksi.

Lisäkuvia

Katso myös

Viitteet

Alaviitteet

  • Katja Hoehn; Marieb, Elaine Nicpon (2007). Human Anatomy & Physiology (7. painos). San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-5909-1.
  • Bryan H. Derrickson; Tortora, Gerard J. (2005). Anatomian ja fysiologian periaatteet . New York: Wiley. ISBN 978-0-471-68934-8.
  • Davidson, Stanley (2010). Colledge, Nicki R .; Walker, Brian R .; Ralston, Stuart H. (toim.). Davidsonin lääketieteen periaatteet ja käytäntö . Kuvittanut Robert Britton (21. painos). Edinburgh: Churchill Livingstone/Elsevier. ISBN 978-0-7020-3085-7.
  • Deakin, Barbara Young; et ai. (2006). Wheaterin funktionaalinen histologia: teksti- ja väriatlas (5. painos). [Edinburgh?]: Churchill Livingstone/Elsevier. ISBN 978-0-443-068-508.- piirustukset Philip J.
  • Hall, Arthur C .; Guyton, John E. (2005). Lääketieteellisen fysiologian oppikirja (11. painos). Philadelphia: WB Saunders. ISBN 978-0-7216-0240-0.
  • Anthony, S. Fauci; Harrison, TR; et ai. (2008). Harrisonin sisäisen lääketieteen periaatteet (17. painos). New York [jne.]: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-07-147692-8.- Anthony muokkaa nykyistä versiota; Harrison muokkasi aiempia versioita.

Ulkoiset linkit