Süngerimsi Kemik Histolojisi

Açılış

Ders 03-42 kompakt kemiğin dış kabuğu oluşturduğunu kurdu — çünkü yük en çok dışta taşınıyor.

Peki içerisi? Aynı malzemeyle doldurulsaydı ne olurdu?

Dayanıklı ama çok ağır bir yapı çıkardı. Ve ağırlık, taşınması için enerji harcanan bir maliyet (Ders 03-36'da yağ için de aynı mantığı kurmuştuk). Öyleyse soru şu: en az malzemeyle en çok dayanım nasıl elde edilir? Cevap malzemeyi inceltmek değil — yük taşımayan yerden kaldırmak.

Bu ders K2 katmanında ve aynı malzemenin ikinci geometrisini kuruyor.

Bu derste ne olacak

Önce ağırlık–dayanım sorununu ve çözümünü kuracağız. Sonra çubukların neden belirli yönlerde dizildiğini türeteceğiz. Ardından bu dokuda neden kanal sistemi bulunmadığını çıkaracağız — ve cevap yine yayılım menzili olacak. Sonra boşlukların ne olduğunu ele alacağız. Son olarak iki kemik tipini tek bir cümlede birleştireceğiz.

Sıfır noktası

Ve şimdiden şunu söyleyelim, çünkü dersin en sık atlanan noktası bu:

Malzeme aynı. Aynı mineral, aynı kollajen, aynı lamelli yapı, aynı osteositler, aynı lakünler (Ders 03-42). Değişen tek şey malzemenin nasıl dağıtıldığı.

Mekanizma

Ağırlık bir maliyettir

Ders 03-36'da depolama için kurduğumuz mantığı hatırla: ağır bir depo, taşınması için harcanan enerjiyi artırır.

Aynı mantık iskelet için de geçerli ve daha da güçlü: hareket eden bir yapının kütlesi, her hareketin maliyetini artırıyor.

Öyleyse iki koşul birden var:

Koşul 1 — Yapı yükü taşımalı.

Koşul 2 — Mümkün olduğunca hafif olmalı.

Şimdi Ders 03-42'nin bulgusunu ekle: bir kirişte gerilim en çok dış yüzeyde, merkeze doğru azalır.

Yani içerideki malzemenin büyük bölümü yük taşımıyor ama ağırlık yapıyor.

Çözüm buradan çıkıyor ve şaşırtıcı derecede basit:

AĞIRLIĞI AZALTMANIN YOLU MALZEMEYİ İNCELTMEK DEĞİL, YÜK TAŞIMAYAN YERDEN KALDIRMAKTIR.

Malzemeyi her yerde inceltirsen her yer zayıflar. Ama yük taşımayan yerden tamamen kaldırırsan, kalan malzeme aynı güçte kalır ve ağırlık düşer.

Sonuç: içerisi dolu bir kütle değil, birbirine bağlı ince çubuklardan oluşan bir ağ.

Çubuklar neden belirli yönlerde

Peki hangi malzeme kalacak, hangisi kalkacak? Yani çubuklar nereye dizilecek?

Cevap Ders 03-32'de zaten kurulmuştu.

Orada demiştik ki: liflerin dizilim yönü, o dokuya binen yükün yönünü gösterir. Ve sebebi Ders 03-29'du: hücre gerilimi hissedip üretimini ona göre ayarlıyor.

Burada aynı mantık bir ölçek yukarıda işliyor. Kemik hücreleri de yükü okuyor; yük taşıyan çubuklar korunuyor, taşımayanlar zamanla kaldırılıyor (bu mekanizmayı Ders 03-46'da kuracağız).

Sonuç:

TRABEKÜLLER, YÜKÜN İZLEDİĞİ HATLAR BOYUNCA DİZİLİR.

Ve buradan çok güzel bir genelleme çıkıyor:

AYNI KURAL İKİ ÖLÇEKTE İŞLİYOR: LİF DİZİLİMİ DE, TRABEKÜL DİZİLİMİ DE YÜKÜN YÖNÜNÜ GÖSTERİR.

Yani bir süngerimsi kemik kesitine bakıp çubukların yönünü okumak, o bölgeye hangi yönden yük bindiğini okumaktır. Ders 03-32'de mikroskopta lif yönü için söylediğimiz şey, burada gözle görülebilir ölçekte geçerli.

Neden kanal sistemi yok

Şimdi dersin en zarif çıkarımına geliyoruz.

Ders 03-42'de kemiğin kanal sistemi kurmak zorunda olduğunu söylemiştik: mineralleşmiş matriksten yayılım geçmiyor, öyleyse damar içeri girmeli.

Peki süngerimsi kemikte de böyle bir sistem var mı?

Yok. Ve sebebi türetilebilir.

Kompakt kemikte matriks kalın bir kütle. Ortasındaki hücre yüzeyden çok uzakta — bu yüzden kanal gerekiyordu.

Trabekül ise ince bir çubuk. Ve çevresi boşlukla sarılı; o boşluklarda damar var.

Öyleyse trabekülün içindeki bir osteosit, yüzeyden gelen yayılımla beslenebilir — tıpkı kıkırdağın perikondriumdan beslenmesi gibi (Ders 03-41).

Ama bir koşulla: trabekül yeterince ince olmalı.

Yani:

TRABEKÜL, KANAL GEREKTİRMEYECEK KADAR İNCE OLMAK ZORUNDA — VE BU, KALINLIĞINI BELİRLEYEN İKİNCİ KISITTIR.

İki kısıt birlikte trabekülün kalınlığını belirliyor: altta yükü taşıyacak kadar kalın olmalı, üstte beslenebilecek kadar ince.

Ve bu, aynı fiziğin yedinci karşımıza çıkışı (03-08, 03-13, 03-19, 03-38, 03-41, 03-42, burada):

YAYILIMLA BESLENEN HİÇBİR YAPI, YAYILIM MENZİLİNDEN KALIN OLAMAZ.

Şimdi dikkat et: burada bir yapının yokluğunu türettik. Süngerimsi kemikte kanal sistemi bulunmamasını ezberlemedik — neden gerekmediğini gösterdik.

Bu, kursun yöntemi açısından önemli: bir şeyin neden orada olmadığını açıklayabilmek, neden orada olduğunu açıklayabilmek kadar değerlidir.

Boşluklar boş değil

Adı "süngerimsi" ama boşlukları hava değil.

O boşlukların içi kemik iliğiyle dolu — hücreden zengin, yumuşak bir doku.

Ve şimdi Ders 03-34'te bıraktığımız bir söz kapanıyor.

Orada retiküler bağ dokusunu kurmuştuk ve şöyle demiştik: "bu ağ özellikle hücreden zengin, yumuşak kalması gereken dokularda bulunur ve orada gerçek bir iskelet görevi görür."

İşte o yer burası:

SÜNGERİMSİ KEMİĞİN BOŞLUKLARI BOŞ DEĞİL — ORASI, DERS 03-34'TE KURDUĞUMUZ RETİKÜLER İSKELETİN EVİ.

Ve iki iskeletin işbölümü çok net:

• Kemik trabekülleri → sert iskelet, yükü taşır.
• Retiküler ağ → yumuşak iskelet, hücreleri tutar.

Biri basınca dayanıyor, diğeri hücre barındırıyor. İkisi iç içe, aynı hacmi paylaşıyor.

Bu, Ders 03-02'nin cümlesinin çok temiz bir örneği: organlar aynı dokuların farklı oranlarda ve düzenlerde bir araya gelmesinden doğar.

Kesitte okuma

1. Düzensiz kemik çubukları ve plakaları, aralarında geniş boşluklar.

2. Lameller trabekülün yüzeyine paralel — kompakt kemikteki gibi eş merkezli değil.

Neden? Eş merkezli lameller bir kanalın çevresine kuruluyordu (Ders 03-42, ayrıntısı 03-44). Burada kanal yok, öyleyse çevresine dizilecek bir merkez de yok. Lameller yüzeye paralel diziliyor.

Yani lamel deseni bile kanalın var olup olmadığını söylüyor.

3. Trabeküllerin içinde lakünlerde osteositler, aralarında kanaliküller.

4. Trabeküllerin yüzeyinde dizilmiş hücreler.

Bu dördüncüsü önemli. Ders 03-41'de kurmuştuk: kemik yalnız yüzeyinden büyüyebilir, çünkü matriksi itilemez. Öyleyse yapım ve yıkım işi yüzeyde olur.

Bu yüzden trabekül yüzeylerinde çalışan hücre sıraları görülür — ve bu, dokunun o anda ne yaptığını söyler. Hücreleri Ders 03-45'te tanıyacağız.

5. Boşluklarda kemik iliği ve damarlar.

İki tip, tek malzeme

Kapanışta iki kemik tipini birleştirelim.

İlk iki satır dersin tezini taşıyor:

KOMPAKT VE SÜNGERİMSİ KEMİK İKİ FARKLI DOKU DEĞİL, AYNI MALZEMENİN İKİ FARKLI DAĞITIMIDIR.

Ve dağıtımı belirleyen şey yük: gerilimin yoğun ve yönlü olduğu yerde kompakt, dağıldığı yerde süngerimsi.

Bu, bölüm 03.4'ün cümlesinin kemikteki karşılığı: düzen, yükün bıraktığı izdir (Ders 03-32).

Kendin dene

Toparlayalım

• Malzeme kompakt kemikle AYNI; değişen tek şey malzemenin nasıl dağıtıldığı.
• Ağırlık bir maliyettir: hareket eden bir yapının kütlesi her hareketin maliyetini artırır (Ders 03-36).
• Gerilim en çok dış yüzeyde; içerideki malzemenin büyük bölümü yük taşımadan ağırlık yapar.
• AĞIRLIĞI AZALTMANIN YOLU MALZEMEYİ İNCELTMEK DEĞİL, YÜK TAŞIMAYAN YERDEN KALDIRMAKTIR.
• Her yeri inceltmek her yeri zayıflatır; yük taşımayan yerden kaldırmak kalan malzemeyi aynı güçte bırakır.
• TRABEKÜLLER, YÜKÜN İZLEDİĞİ HATLAR BOYUNCA DİZİLİR.
• AYNI KURAL İKİ ÖLÇEKTE: lif dizilimi de, trabekül dizilimi de yükün yönünü gösterir.
• Süngerimsi kemik zayıf ya da gelişmemiş değil; farkı dayanımda değil DAĞITIMDA.
• Kompakt kemikte matriks kalın olduğu için kanal gerekiyordu; trabekül ince olduğu için gerekmiyor.
• Trabekülün içindeki osteosit, yüzeyden gelen yayılımla beslenir — kıkırdağın perikondriumdan beslenmesi gibi.
• TRABEKÜL, KANAL GEREKTİRMEYECEK KADAR İNCE OLMAK ZORUNDADIR.
• İki kısıt kalınlığı belirler: yükü taşıyacak kadar kalın, beslenebilecek kadar ince.
• Aynı fiziğin yedinci karşımıza çıkışı: yayılımla beslenen hiçbir yapı, yayılım menzilinden kalın olamaz.
• Burada BİR YAPININ YOKLUĞU türetildi — bir şeyin neden orada olmadığını açıklayabilmek, neden orada olduğunu açıklayabilmek kadar değerlidir.
• Boşluklar hava değil, kemik iliğiyle doludur.
• SÜNGERİMSİ KEMİĞİN BOŞLUKLARI, DERS 03-34'TE KURDUĞUMUZ RETİKÜLER İSKELETİN EVİDİR.
• İki iskelet iç içe: kemik trabekülü yükü taşır, retiküler ağ hücreleri tutar.
• Kesitte lameller trabekül yüzeyine PARALELDİR, eş merkezli değil — çünkü çevresine dizilecek bir kanal yok.
• Lamel deseni bile kanalın var olup olmadığını söyler.
• Trabekül yüzeylerinde çalışan hücre sıraları görülür, çünkü kemik yalnız yüzeyinden büyür (Ders 03-41).
• KOMPAKT VE SÜNGERİMSİ KEMİK İKİ FARKLI DOKU DEĞİL, AYNI MALZEMENİN İKİ FARKLI DAĞITIMIDIR.

Bir sonraki derste kompakt kemiğin temel birimine iniyoruz. Ders 03-42'de "kanal çevresindeki dokunun bir yarıçap sınırı var" demiştik — şimdi o birimi kuruyoruz ve çapının neden tam da o kadar olduğunu göreceğiz. Osteon ve Havers sistemleri.