بافت استخوان یک بافت دائما در حال تخریب و باز سازی است. بافت استخوان یک بافت همبند اختصاصی است که شامل سلول های استخوانی و ماتریکس بین سلولی است. در مرکز استخوان، مغز استخوان (bone marrow) قرار گرفته است. در واقع استخوان مانند یک محفظه، مغز استخوان را احاطه می کند. در این مطلب از سری مطالب بافت شناسی به بررسی بافت شناسی استخوان میپردازیم.
لیست عناوین این مطلب
ماتریکس بافت استخوان
ماتریکس استخوان از دو بخش آلی و معدنی تشکیل شده است:
بخش آلی شامل اجزای زیر است:
- کلاژن I
- گلیکوپروتئین های چسبنده به نام استئونکتین
- گلیکوپروتئین جذب کننده کلسیم به نام استئوکلسین (مهم ترین پروتئین غیرکلاژنی استخوان)
بخش معدنی ماتریکس استخوان نیز شامل موارد زیر است:
- بلور های آبدار هیدروکسی آپاتیت کلسیم (بلور های آبدار کلسیم فسفات)
- مقداری از مواد معدنی دیگر
سلول های بافت استخوان
با اینکه بخش عمده بافت استخوان را ماده معدنی و غیر زنده تشکیل می‌دهد، سه نوع سلول اصلی در بافت استخوان وجود دارد که در تشکیل این بافت نقش دارند. در زیر به بررسی هرکدام از این سلول ها میپردازیم.
استئوبلاست
سلول های استئوبلاست در بافت استخوان همانند سایر سلول های اختصاصی بافت همبند، از مزانشیم جنینی منشا می‌گیرند. مراحل ساخت استخوان توسط استئوبلاست به شرح زیر است:
- در ابتدا بخش آلی استخوان (استئوئی) را می‌سازند.
- استئوکلسین موجب رسوب کلسیم در استئوئید میشود.
- استیوبلاست ها، وزیکول هایی غنی از آلکالن فسفاتاز (وزیکول های ماتریکسی) را به ماتریکس ترشح می کنند.
- آلکالن فسفاتاز موجب رسوب فسفات و تشکیل هیدروکسی آپاتیت در اطراف وزیکول های ماتریکسی میشود (وزیکول های ماتریکسی مانند هسته معدنی شدن استخوان هستن)
استئوبلاست ها بعد از ساخت ماتریکس استخوان به یکی از سرنوشت های زیر دچار میشوند:
- تبدیل به استئوسیت: عده ای از آنها درون ماتریکسی که خود ساخته اند گیر میوفتند.
- تبدیل به سلول پوششی استخوانی: در سطح ماتریکس استخوان قرار گرفته و پهن میشوند.
- آپوپتوز (مرگ سلولی): اکثر استئوبلاست ها می‌میرند.
پس از ساخت کامل استخوان، در لایه داخلی پریوستیوم، سلول های مزانشیمی تمایز نیافته و استئوبلاست ها قرار دارند.
استئوسیت ها
سلول های استئوبلاست گیر افتاده در ماتریکس خودساخته شان، دچار کاهش فعالیت متابولیکی شده و تبدیل به استئوسیت میشوند.
با توجه به گیر افتادن استئوسیت ها در ماتریکس، نمای ظاهری استخوان به گونه ای است که انگار استئوسیت درون یک حفره قرار دارند. به این حفره ها، “لاکونا” گفته میشود.
طی تبدیل استئوبلاست به استئوسیت، زواید سیتوپلاسمی شاخه مانندی از آن جدا میشوند و باعث ایجاد مجراهایی در ماتریکس استخوان به نام “کانالیکول” میشود. اعمال زائده های سیتوپلاسمی استئوسیت در بافت استخوان به شرح زیر است:
- تبادل متابولیت های سلول با عروق خونی
- این زائده ها توسط اتصالات منفذ دار (gap junction) با سایر استئوسیت ها، استئوبلاست ها و سلول های پوشاننده استخوانی در ارتباط هستند.
هر آسیبی که به استخوان ها وارد شود (مکانیکی، خستگی، استرس) توسط استئوسیت ها حس میشود. سپس استئوسیت ها موادی را می‌سازند که محرک فعالیت استئوبلاست ها و استئوکلاست هاست. این مواد از طریق اتصالات منفذ دار در زائده های سیتوپلاسمی از استئوسیت ها به استئوبلاست ها و استئوکلاست ها می‌رسد.
استئوکلاست ها
ماکروفاژ های بافت استخوان هستند یعنی منشا آنها از مونوسیت های مغز استخوان است.
استئوکلاست ها موجب تجزیه استخوان میشوند که به این فرایند “جذب استخوان (bone reabsorbtion)” گفته میشود.
تکامل ماکروفاژ ها به استئوکلاست ها و ایجاد توانایی در آنها برای تجزیه استخوان نیاز به دو فاکتور پلی پپتیدی دارد:
- RANKL (فعال کننده گیرنده لیگاند فاکتور هسته ایkB)
- M-CSF (فاکتور محرکه کلونی ماکروفاژ)
دو فاکتور RANKL و M-CSF، توسط استئوبلاستی که توسط PTH فعال شده است، ساخته شده و موجب فعالسازی استئوکلاست میشوند. یعنی استئوبلاست علاوه بر اینکه مستقیما استخوان را می سازد، بطور غیرمستقیم (با فعال سازی استئوکلاست) موجب تجزیه استخوان نیز می گردد.
نحوه تجزیه بافت استخوان توسط استئوکلاست
غشای استئوکلاست توسط فیبرهای اکتین، بصورت حلقوی درآمده و محکم به استخوان می چسبد. به این نواحی که استئوکلاست به استخوان میچسبد، “ناحیه مهر و موم شده (sealing zone)” گفته میشود.
غشای استئوکلاست بین نواحی مهر و موم شده، دارای چین خوردگی های زیادی است که “سر حد ناهموار (ruffled border)” نامیده میشود. حاشیه ناهموار در مجاورت استخوان قرار دارد و استئوکلاست از طریق آن، مواد تجزیه کننده را به استخوان ترشح میکند.
گفتیم که ماتریکس استخوان دو بخش آلی و معدنی دارد پس استئوکلاست باید هر دو بخش را تجزیه کند:
- با ترشح پروتون (H+) موجب اسیدی شدن محیط و حل شدن هیدروکسی آپاتیت (بخش معدنی) میشود
- با ترشح گروهی از آنزیم ها به نام متالوپروتئیناز ها موجب تجزیه بخش آلی میگردد.
لاکونای هوشیپ (Howship): وقتی استئوکلاست استخوان را تجزیه می کند، یک چاله در استخوان ایجاد میشود که یک استئوکلاست روی آن را گرفته است. به این چاله، “لاکونای هوشیپ یا حفره بازجذب” گفته میشود.
پریوستئوم و اندوستئوم
پریستئوم و اندوستئوم دو مورد از اجزای بافت استخوان می‌باشند که در تکمیل و یکپارچگی آن نقش دارند.
پریوستئوم
پریستئوم سطح خارجی استخوان را می پوشاند و از دو لایه داخلی (سلولار) و خارجی (فیبروتیک) تشکیل شده است:
- لایه داخلی مجاور استخوان بوده و شامل سلول های پوششی استخوان، استئوبلاست ها و سلول های مزانشیمی تمایز نیافته (استئوپروژنیتور یا سلول اجدادی استخوانی) می‌باشد.
- لایه خارجی یک بافت همبند متراکم شامل کلاژن I، فیبروبلاست (مانند سایر بافت های همبند) و عروق خونی است.
از لایه خارجی پریوستئوم، رشته هایی به نام “رشته های سوراخ کننده یا شارپی” به درون ماتریکس استخوان نفوذ کرده و موجب اتصال پریوستئوم با استخوان میشوند. جنس این رشته ها از کلاژن I (همان کلاژن به کار رفته در لایه خارجی پریوستئوم) است.
اندوستئوم
یک بافت همبند بسیار نازک که سطح درونی استخوان (سطح حفرات درون استخوان) را می پوشاند.
حفرات موجود در یک استخوان شامل موارد زیر است:
- حفره مغز استخوان
- مجراهای هاورس
- کانال های ولکمن
- حفرات مربوط به استخوان اسفنجی
اندوستئوم ترابکولاهای (تیغه) استخوانی را که به درون حفره های استخوانی برآمده شده اند، می پوشاند.
