Kemikler

Ulaş basketbol antrenmanında ribauntta dengesini kaybediyor ve açık avucunun üstüne düşüyor. Bileği şişince annesi onu acile götürüyor; iki bileğin de röntgen görüntüsü alınıyor. Ekrana bakan ablası Tümay'ın gözü, ön kol kemiklerinin bileğe yakın ucunu enlemesine kesen koyu bir banda takılıyor: «İşte çatlak.» Ulaş hemen katılıyor; ona göre kemik baştan sona tek parça sert bir çubuktur ve üstünde bir boşluk çizgisi görünüyorsa orası kırılmıştır. Hekim sağlam bileğin görüntüsünü yanına açıyor. Aynı koyu bant orada da var: aynı yerde, aynı biçimde. Hiç darbe almamış bir bilekte çatlak beklenmez. Hekim bir şey daha ekliyor: üniversiteyi bitirmiş Tümay'ın bileği çekilse bu bant görünmeyecekmiş. On dört yaşındaki bir kemiğin ucundaki bu bant ne, ve yıllar içinde neden kayboluyor?

• Kemik dokudaki üç hücre tipini yaptıkları işle, kıkırdağın üç türünü bulundukları yerle eşleştirirsin.
• Sıkı ve süngerimsi kemiği, kemik zarını, kırmızı ve sarı iliği bir uzun kemiğin kesiti üzerinde yerleştirirsin.
• Uzun kemiğin boyca ve enine büyümesini sağlayan yapıları ayırır, büyüme kıkırdağının kemikleşmesini boy uzamasının durmasıyla ilişkilendirirsin.
• Yapım ile yıkım arasındaki dengenin hormonla ya da hareketle bozulduğu durumlarda kemik kütlesinde ve kan Ca²⁺ düzeyinde ne değişeceğini yorumlarsın.

İskelet hangi işleri üstlenir?

Bir insan vücudunu ayakta tutan şey kaslar kadar, onların tutunduğu sert çatıdır. Kemikler ve kıkırdaklardan kurulu bu çatının işleri birbirinden farklıdır. Önce destek verir ve vücudun biçimini korur. Sonra korur: kafatası beyni, göğüs kafesi kalbi ve akciğerleri, omurga da omuriliği sarar. Kaslar kemiklere bağlandığı için iskelet hareketin kaldıracıdır; kemik kendi başına kımıldamaz, onu çeken kastır. Bazı kemiklerin içindeki ilik kan hücresi yapar. Son olarak kemik, kalsiyum ve fosfat için büyük bir mineral deposudur. «Tiroit ve paratiroit» dersinde bu deponun kan kalsiyumuna göre nasıl açılıp kapandığını izlemiştik; burada deponun kendisini, yani dokuyu inceleyeceğiz.

İskeleti kuran iki destek doku vardır: kıkırdak ve kemik. «Hayvanlar: omurgalılar» dersinde köpekbalığının iskeletinin bütünüyle kıkırdaktan oluştuğunu görmüştük. İnsanda kıkırdak daha az yer kaplar, ama esneklik gereken her köşede o çalışır.

Kıkırdak: bükülen destek

Kulak kepçeni katlayıp bıraktığında eski biçimine döner; burnunun ucunu yana ittiğinde de öyle. Bu esnekliğin kaynağı kıkırdaktır. Kıkırdak hücreleri (kondrositler), salgıladıkları jel kıvamlı ara maddenin içinde küçük boşluklara gömülü yaşar. Kıkırdağın en belirgin özelliği kan damarı taşımamasıdır. Hücrelere gereken besin ve oksijen, çevredeki dokunun kılcal damarlarından ara madde boyunca difüzyonla ulaşır. Bu yavaş beslenme yolu, hasar gören bir kıkırdağın neden yavaş onarıldığını da açıklar. Kıkırdakta sinir de yoktur.

Ara maddedeki liflerin türü ve miktarı kıkırdağı üç gruba ayırır:

Kemik dokuyu kuran üç hücre

Kemik dokuda üç hücre tipi çalışır ve adları işlerini ele verir. Osteoblastlar yapıcıdır: kemiğin ara maddesini salgılar ve onun sertleşmesini sağlarlar. Bir osteoblast çevresini salgısıyla sarıp o maddenin içinde kalınca bölünmeyi bırakır ve osteosite dönüşür. Osteositler olgun kemik hücreleridir; sert ara maddenin içindeki küçük boşluklarda oturur, ince uzantılarıyla komşu hücrelere değer ve dokunun canlılığını sürdürürler. Osteoklastlar ise yıkıcıdır: kemik ara maddesini eritir, içindeki kalsiyumun ve fosfatın kana geçmesini sağlarlar. Yıkım bir kusur değil, gerekli bir iştir; kemik büyürken ve biçimlenirken fazla dokunun kaldırılması gerekir.

Ara madde: sertlik ile esnekliğin ortaklığı

Kemiğin ara maddesi iki bileşenin uzlaşmasıdır. Bir yanda kolajen lifleri bulunur; «Proteinler» dersinde kolajeni deri, kıkırdak ve kemiğe sağlamlık veren yapı proteini olarak tanımıştık. Bu lifler kemiğe bir miktar esneklik ve çekmeye dayanıklılık kazandırır. Öbür yanda başta kalsiyum fosfat olmak üzere mineral tuzları birikir; kemiğin sertliği ve basınca dayanıklılığı bunlardan gelir. «Su ve mineraller» dersinde kalsiyumla fosforun kemiğin yapısına girdiğini saymıştık. Mineraller çekilirse kemik bükülür hâle gelir; kolajen çekilirse sert ama gevrek kalır ve kolayca kırılır. Sağlam bir kemik bu iki özelliği birlikte taşır.

Sıkı kemik, süngerimsi kemik

Bir uzun kemik boyuna kesilince iki farklı doku görünür. Dışta, özellikle gövdenin duvarında, sıkı (sert) kemik yer alır. Burada ara madde, kemik boyunca uzanan Havers kanallarının çevresinde iç içe halkalar hâlinde dizilir; osteositler bu halkaların arasında oturur. Havers kanallarında kan damarları ve sinirler bulunur. Onları birbirine ve kemik zarına enine bağlayan kanallara Volkmann kanalları denir. Böylece sert ara maddenin derinindeki hücreye bile kan yoluyla besin ulaşır.

Uzun kemiklerin uçlarında, kısa ve yassı kemiklerin ise iç kısmında süngerimsi kemik bulunur. Burada ara madde ince çubuklardan ve levhalardan oluşan düzensiz bir ağ kurar; Havers sistemi yoktur. Ağın gözenekleri kemiği hafifletir ve aralarına ilik yerleşir.

Kemik zarı ve ilik

Kemiğin dış yüzü, eklem yüzeyleri dışında, damarlardan ve sinirlerden zengin bir bağ doku zarıyla kaplıdır: kemik zarı (periost). Zarın iç katmanındaki osteoblastlar kemiğe dıştan yeni katmanlar ekler. Kemik bu sayede enine kalınlaşır ve kırıldığında da onarım için gereken yeni kemik dokusunun önemli bir kısmı bu zardan gelir.

Kemiğin içindeki boşlukları ilik doldurur. Kırmızı ilik alyuvar, akyuvar ve kan pulcuklarının yapıldığı dokudur. Çocuklukta kemiklerin büyük bölümünde kırmızı ilik bulunur. Yaş ilerledikçe uzun kemiklerin gövdesindeki ilik boşluğunda kırmızı iliğin yerini yağ depolayan sarı ilik alır. Yetişkinde kırmızı ilik çoğunlukla göğüs kemiği, kaburgalar, omurlar, kalça kemiği gibi kemiklerin ve uzun kemik uçlarının süngerimsi dokusunda kalır.

Şekline göre kemikler

Uzun kemiğin şişkin iki ucuna epifiz, aradaki boru biçimli gövdeye diyafiz denir. Gövdenin duvarı sıkı kemikten, uçların içi süngerimsi kemikten yapılmıştır. Büyüme çağındaki bir uzun kemikte uç ile gövde arasında ince bir hiyalin kıkırdak tabakası durur: büyüme kıkırdağı (epifiz plağı).

Kıkırdaktan kemiğe

Embriyonun iskeleti önce hiyalin kıkırdaktan bir taslak olarak kurulur. Gelişme ilerledikçe bu taslağa damarlar girer, kıkırdak yıkılır ve yerine osteoblastların yaptığı kemik dokusu yerleşir. Vücuttaki kemiklerin çoğu bu kıkırdaktan kemikleşme yoluyla oluşur. Kafatasının tavanını yapan bazı yassı kemikler ise kıkırdak aşamasından geçmez; bağ doku zarının içinde doğrudan kemikleşir. Buna zardan kemikleşme denir. Yenidoğanın kafatasında kemiklerin arasında henüz kemikleşmemiş yumuşak alanlar bulunur (halk arasında bıngıldak); bunlar ilk yıllarda kapanır.

Boy ve en: büyümenin iki yönü

Şimdi Ulaş'ın görüntüsüne dönebiliriz. Röntgen ışınları kemiğin mineral bakımından zengin ara maddesinde büyük ölçüde tutulur, kıkırdaktan ise daha kolay geçer; bu yüzden görüntüde kemik açık renkli, kıkırdak koyu görünür. Ulaş'ın bileğindeki koyu bant, ön kol kemiklerinin büyüme kıkırdağıdır. Bu tabakada kıkırdak hücreleri bölünerek yeni kıkırdak üretir; gövdeye bakan yüzünde ise kıkırdak sürekli kemikleşir. Kıkırdak bir yandan eklenip öbür yandan kemiğe dönüştükçe kemik boyca uzar. Kemik gövdesinin ortasında böyle bir büyüme olmaz.

Ergenlik sonunda büyüme kıkırdağındaki hücreler bölünmeyi bırakır ve tabakanın tamamı kemikleşir; o noktadan sonra uzun kemik boyca büyüyemez. «Hipotalamus ve hipofiz» dersinde büyüme hormonunun fazlasının yetişkinde boyu uzatmamasının nedeni olarak bu kapanmayı görmüştük. «Eşeysel bezler» dersinde de eşey hormonlarının kapanmadaki payına değinmiştik. Tümay'ın görüntüsünde bandın bulunmayacak olması bundandır; onun büyüme kıkırdakları çoktan kemiğe dönmüştür.

Enine büyümenin yolu başkadır. Kemik zarındaki osteoblastlar gövdenin dış yüzüne yeni katmanlar ekler, içeride ise osteoklastlar ilik boşluğunu genişletir. Bu iş bölümü sayesinde kemik kalınlaşırken gereksiz yere ağırlaşmaz. Kemik zarı yetişkinlikte de çalışmayı sürdürür.

Sürekli yenilenen bir doku

Boy uzaması bitse de kemik durağanlaşmaz. Yaşam boyu osteoklastlar küçük bölgelerde eski dokuyu kaldırır, osteoblastlar yenisini koyar. Yapım ile yıkım dengedeyken kemik kütlesi korunur. Bu dengeyi hormonlar ayarlar: parathormon osteoklast etkinliğini artırıp kandaki kalsiyumu yükseltir, kalsitonin bu etkinliği baskılar; büyüme hormonu ve eşey hormonları da yapımı destekler. Mekanik yük de dengeye katılır. Düzenli olarak ağırlık taşıyan ve hareket eden kemikte yapım desteklenir; uzun süre hareketsiz kalan kemikte yıkım öne geçer ve kemik kütlesi azalır.

Yıkımın uzun süre yapımı aşması kemik erimesine (osteoporoz) yol açar: ara madde azalır, süngerimsi kemiğin ağı incelir ve kemik kolay kırılır hâle gelir. Yaşlılıkta, kadınlarda da eşey hormonlarının azaldığı dönemden sonra daha sık görülür.

İskeletin iki bölümü

Yetişkin insan iskeletinde yaklaşık 206 kemik bulunur; yenidoğanda bazı kemikler henüz birden çok parça hâlinde olduğu için parça sayısı daha fazladır. İskelet iki bölüme ayrılır. Eksen iskelet vücudun orta çizgisini taşır: kafatası, omurga ve kaburgalarla göğüs kemiğinin kurduğu göğüs kafesi. Üyeler iskeleti ise kol ve bacak kemiklerinden ve onları eksen iskelete bağlayan kuşaklardan oluşur: omuz kuşağında köprücük ve kürek kemikleri, kalça kuşağında leğen kemikleri bulunur.

Kemikler nerede buluşur?

Bu iki yüzü aşkın kemik bir yerde birbirine değmek zorunda, ama her birleşme aynı serbestliği tanımaz. Bir yetişkinin kafatasında komşu kemikler yerinden kıpırdamaz; iki omur arasındaki fibröz kıkırdak disk küçük bir esneme payı bırakır; omzun kemik uçları ise neredeyse her yöne çevrilebilir. Sıradaki derste kemiklerin buluşma yerlerini bu hareket payına göre gruplayacak, oynar bir eklemde kıkırdağı, kapsülü ve kaygan sıvıyı yerine koyacak, iki kemiği birbirine tutturan bağ ile kası kemiğe bağlayan kirişi ayıracağız.

Örnek 1 — Kim yapar, kim yıkar?

Soru: Bir uzun kemiğin enine kalınlaşması sırasında gövdenin dış yüzüne yeni kemik katmanı ekleyen hücre ile ilik boşluğunu içeriden genişleten hücre hangi seçenekte sırasıyla verilmiştir?

• A) Osteosit – osteoblast
• B) Osteoklast – osteoblast
• C) Kondrosit – osteoklast
• D) Osteoblast – osteoklast
• E) Osteoblast – osteosit

Çözüm: Yeni ara madde salgılayan yapıcı hücre osteoblasttır; kemik zarının iç katmanında bol bulunur. Boşluğu genişletmek için ara madde eritilmelidir; bunu osteoklast yapar. B görevleri ters çeviriyor. A ve E osteositi işe karıştırıyor, oysa osteosit gömülü olgun hücredir ve dokuyu yapıp yıkmaz, sürdürür. C'deki kondrosit kıkırdak hücresidir. Cevap: D.

Örnek 2 — Bant nerede, ne zaman kaybolur?

Soru: On iki yaşındaki bir çocuğun ve otuz yaşındaki bir yetişkinin uyluk kemiklerine ait röntgen görüntüleri karşılaştırılıyor. Yalnız çocuğun görüntüsünde kemiğin ucu ile gövdesi arasında koyu bir bant görülüyor. Koyu bandın yalnız çocuğun görüntüsünde yer almasının nedeni hangisidir?

• A) Çocuğun kemiğinde kırık vardır; yetişkininki sağlamdır.
• B) Bant kemik zarıdır ve yetişkinde kemik zarı ortadan kalkar.
• C) Bant çocukta büyüme kıkırdağıdır; yetişkinde bu kıkırdak kemikleşmiştir.
• D) Bant sarı iliktir ve çocukta yalnız kemik uçlarında bulunur.
• E) Yetişkinde büyüme kıkırdağı kemiğin gövdesinin ortasına taşınmıştır.

Çözüm: Kıkırdak mineral bakımından kemikten fakirdir ve görüntüde koyu kalır. Uç ile gövde arasındaki kıkırdak tabakası büyüme kıkırdağıdır ve ergenlik sonunda kemikleşir; bu yüzden yetişkinde görünmez. A, iki yaşın ortak yapısını hasar sanma yanılgısından geliyor. B yanlış, çünkü kemik zarı yetişkinlikte de vardır ve dış yüzü sarar. D sarı iliği yanlış yere koyuyor; o, gövdedeki ilik boşluğunda bulunur. E boyca büyümenin gövdenin ortasında olduğu yanılgısını taşıyor. Cevap: C.

Örnek 3 — Neden yavaş onarılır?

Soru: Diz ekleminde kemik yüzeyini örten kıkırdak hasar gördüğünde onarımın kemiğe göre çok daha yavaş olması en çok hangi özellikle açıklanır?

• A) Kıkırdak hücreleri ölü hücrelerdir.
• B) Kıkırdak dokusunda kan damarı yoktur; besin ve oksijen ara madde boyunca difüzyonla ulaşır.
• C) Kıkırdağın ara maddesinde çok fazla kalsiyum fosfat birikir.
• D) Kıkırdak dokusu yalnız embriyoda bulunur.
• E) Kıkırdağın içinde kırmızı ilik bulunur ve onarıma enerji bırakmaz.

Çözüm: Kemikte Havers ve Volkmann kanallarındaki damarlar dokunun derinine kadar kan taşır. Kıkırdakta damar olmadığından hücrelere ulaşan madde miktarı sınırlıdır ve onarım yavaşlar. A yanlış, kondrositler canlıdır. C kıkırdağı kemikle karıştırıyor. D kıkırdağın yetişkinde eklem yüzeylerinde, burunda, kulakta bulunduğunu unutuyor. E iliği kıkırdağa yerleştiriyor. Cevap: B.

Örnek 4 — Mineraller giderse

Soru: Varsayımsal olarak bir kemik örneğinin ara maddesindeki mineral tuzları uzaklaştırılıyor, kolajen lifleri ise olduğu gibi bırakılıyor. Örnek için hangisi beklenir?

• A) Daha sert hâle gelir ve bükülmez.
• B) Gevrekleşir ve hafif bir darbeyle parçalanır.
• C) Kıkırdağa dönüşüp yeniden büyümeye başlar.
• D) Biçimini korur ama sertliğini yitirir; bükülebilir hâle gelir.
• E) Hiçbir özelliği değişmez, çünkü kemiğin sertliğini kolajen sağlar.

Çözüm: Sertliği kalsiyum fosfat başta olmak üzere mineral tuzlar verir; esnekliği kolajen. Mineral gidince geriye esnek kolajen iskelesi kalır ve örnek bükülebilir. B, kolajen uzaklaştırıldığında beklenen sonucu anlatıyor. A yönü ters kuruyor. E iki bileşenin görevlerini yer değiştiriyor. C cansız bir örneğe büyüme yüklüyor. Cevap: D.

• Büyüme kıkırdağını çatlak sanmak. Görüntüde koyu kalan bant, mineral bakımından fakir kıkırdaktır; büyüme çağındaki her uzun kemikte, iki tarafta da aynı yerde görülür.
• Osteoblast ile osteoklastı yer değiştirmek. «-blast» yapıcı, «-klast» yıkıcıdır; osteosit ise ara maddeye gömülü, artık bölünmeyen olgun hücredir.
• Enine büyümeyi büyüme kıkırdağına bağlamak. Büyüme kıkırdağı boyu, kemik zarı eni artırır. Kıkırdak kemikleşince boyca büyüme durur, kemik zarı ise yetişkinde de çalışır.
• Kıkırdak türlerinin yerini karıştırmak. Kulak kepçesi ve gırtlak kapağı elastik, omurlar arası diskler fibröz, soluk borusu halkaları ve eklem yüzeyleri hiyalindir.
• Havers kanalını her kemik dokusunda aramak. Havers sistemi sıkı kemiğe özgüdür; süngerimsi kemiğin düzensiz ağında yoktur.
• Sarı iliği kan yapımına bağlamak. Kan hücrelerini kırmızı ilik yapar; sarı ilik yağ deposudur ve yetişkinde uzun kemiklerin gövdesini doldurur.