معلومة

هذا هو عظم أي حيوان؟ وأي عظم؟

هذا هو عظم أي حيوان؟ وأي عظم؟



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.

لذلك تم العثور على هذا العظم في موقع بناء في باريس وكنت أتساءل من أي حيوان أتى؟


38.2: عظم

  • بمساهمة من OpenStax
  • علم الأحياء العام في OpenStax CNX
  • صنف الأنواع المختلفة من العظام في الهيكل العظمي
  • اشرح دور أنواع الخلايا المختلفة في العظام
  • اشرح كيف تتشكل العظام أثناء التطور

العظم ، أو النسيج العظمي ، هو نسيج ضام يشكل الهيكل الداخلي. يحتوي على خلايا متخصصة ومصفوفة من الأملاح المعدنية وألياف الكولاجين.

تشتمل الأملاح المعدنية بشكل أساسي على هيدروكسيباتيت ، وهو معدن يتكون من فوسفات الكالسيوم. التكلس هو عملية ترسيب الأملاح المعدنية على مصفوفة ألياف الكولاجين التي تبلور الأنسجة وتصلبها. تحدث عملية التكلس فقط في وجود ألياف الكولاجين.

تصنف عظام الهيكل العظمي البشري حسب شكلها: عظام طويلة ، عظام قصيرة ، عظام مسطحة ، عظام خياطة ، عظام سمسمانية ، وعظام غير منتظمة (الشكل ( فهرس الصفحة <1> )).

الشكل ( PageIndex <1> ): الظاهر هو أنواع مختلفة من العظام: مسطحة ، غير منتظمة ، طويلة ، قصيرة ، وسمسمانية.

العظام الطويلة أطول من عرضها ولها جذع وطرفان. يحتوي الشلل ، أو العمود المركزي ، على نخاع العظم في تجويف النخاع. النهايات المستديرة ، المشاش ، مغطاة بالغضروف المفصلي ومليئة بنخاع العظم الأحمر الذي ينتج خلايا الدم (الشكل ( فهرس الصفحة <2> )). معظم عظام الأطراف هي عظام طويلة و [مدش] على سبيل المثال ، عظم الفخذ والساق والزند والكعبرة. وتشمل الاستثناءات من ذلك الرضفة وعظام الرسغ والكاحل.

الشكل ( PageIndex <2> ): العظم الطويل مغطى بالغضروف المفصلي في كلا الطرفين ويحتوي على نخاع العظم (كما هو موضح باللون الأصفر في هذا الرسم التوضيحي) في تجويف النخاع.

العظام القصيرة ، أو العظام المكعبة ، هي عظام لها نفس العرض والطول ، مما يمنحها شكلًا يشبه المكعب. على سبيل المثال ، عظام الرسغ (الرسغ) والكاحل (عظم الكعب) هي عظام قصيرة (الشكل ( فهرس الصفحة <1> )).

العظام المسطحة هي عظام رفيعة وعريضة نسبيًا توجد في الأماكن التي تتطلب حماية واسعة للأعضاء أو عندما تكون الأسطح العريضة من التعلق العضلي مطلوبة. من أمثلة العظام المسطحة عظم القص (عظم الصدر) والأضلاع والكتف (لوحي الكتف) وسقف الجمجمة (الشكل ( فهرس الصفحة <1> )).

العظام غير المنتظمة هي عظام ذات أشكال معقدة. قد يكون لهذه العظام أسطح قصيرة أو مسطحة أو محززة أو ممزقة. من أمثلة العظام غير المنتظمة الفقرات وعظام الورك والعديد من عظام الجمجمة.

عظام السمسم هي عظام صغيرة ومسطحة وتشبه شكل بذور السمسم. الرضفة هي عظام سمسمانية (الشكل ( فهرس الصفحة <3> )). تتطور عظام السمسم داخل الأوتار ويمكن العثور عليها بالقرب من المفاصل عند الركبتين واليدين والقدمين.

الشكل ( PageIndex <3> ): رضفة الركبة هي مثال على عظم السمسم.

العظام القطبية هي عظام صغيرة ومسطحة وغير منتظمة الشكل. يمكن العثور عليها بين العظام المسطحة للجمجمة. وهي تختلف من حيث العدد والشكل والحجم والموضع.


جدول المحتويات

الجزء الأول
المبادئ الأساسية
A. بيولوجيا الخلية

الفصل 1:
هيكل ونمذجة وإعادة تشكيل العظام / حجم وشكل العظام كموقع لنشاط العظام الأيضي
إيجو سيمان

الفصل 2:
الميكانيكا الحيوية للعظام
إليز مورغان

الفصل 3:
التطور الجنيني للعظام والتنظيم الجزيئي لتكوين العظام داخل الغشاء وداخل الغضروف
أندرو كارابليس

الفصل 4:
الخلايا الجذعية الوسيطة ونسب بانيات العظم
جين اوبين

الفصل 5:
التحكم النسخي في تمايز الخلايا العظمية ووظيفتها
ثورستن شينكي

الفصل 6:
Wnt الإشارات والعظام
مارك جونسون

الفصل 7:
Sclerostin والعظام
روتجر فان بيزويجين

الفصل 8:
الخلية العظمية
جينيك كلاين نوليند

الفصل 9:
خلايا العظام: جيل أوستوبلاست
تاتسو سودا

الفصل 10:
وظيفة Osteoclast: علم الأحياء والآليات
كاليرفو فانانين

الفصل 11:
ترتيب الإشارات
هيروشي تاكانياجي

الفصل 12:
تنظيم امتصاص العظام
رولاند بارون

الفصل 13:
موت الخلايا المبرمج في خلايا العظام
ستافروس مانولاغاس

الفصل 14:
التعبير الجيني الهيكل العظمي في البيئات النووية الدقيقة
جاري شتاين

الفصل 15:
النوع الأول الكولاجين: الهيكل والتوليف والتنظيم
بينوا دي كرومبروغي

مسلسل الغربال 2 الحلقه 16
الكولاجين المتشابك والتمثيل الغذائي أمبير
سيمون روبينز

مسلسل الغربال 2 الحلقه 17
بروتين مصفوفة العظام والبروتينات السكرية
باميلا روبي

الفصل 18:
أوستيوبونتين
ماساكي نودا

الفصل 19:
بروتينات العظام
نيكولا بارتريدج

مسلسل الغربال 2 الحلقه 20
التكامل والجزيئات الأخرى المرتبطة بسطح الخلية لخلايا العظام
مايكل هورتون

مسلسل الغربال 2 الحلقه 21
الوصلات بين الخلايا والاتصالات الخلوية في نظام الهيكل العظمي
روبرتو سيفيتيلي

جيم إعادة تشكيل العظام والتوازن المعدني

مسلسل الغربال 2 الحلقه 22
التحليل النسيجي لإعادة تشكيل العظام
ديفيد ديمبستر

مسلسل الغربال 2 الحلقه 23
توازن الفوسفور والاضطرابات ذات الصلة
مارك دريزنر

مسلسل الغربال 2 الحلقه 24
استتباب المغنيسيوم
روبرت رود

الفصل 25:
المعادن في العظام: الألمنيوم ، والبورون ، والكادميوم ، والكروم ، والرصاص ، والسيليكون ، وأمبير سترو
فيليكس برونر

مسلسل الغربال 2 الحلقه 26
بيولوجيا مستقبلات الاستشعار خارج الخلية Ca2 +
إدوارد براون

مسلسل الغربال 2 الحلقه 27
مستقبلات هرمون الغدة الجار درقية (PTH) والبروتين المرتبط بـ PTH
جون بوتس

الفصل 28:
هرمون الغدة الدرقية - البيولوجيا الجزيئية
هانك كروننبرغ

مسلسل الغربال 2 الحلقه 29
تفاعلات مستقبلات هرمون الغدة الجار درقية
مايك روزنبلات

مسلسل الغربال 2 الحلقه 30
تأثيرات هرمون الغدة الجار درقية على الأوعية الدموية والجهاز القلبي الوعائي
جون بيلزيكيان

الفصل 31:
إجراءات الأوعية الدموية والقلب والأوعية الدموية لـ PTH
جون بيلزيكيان

مسلسل الغربال 2 الحلقه 32
إجراءات PTH و PTHrP على الكلى والعظام
بيتر فريدمان

مسلسل الغربال 2 الحلقه 33
الإجراءات الفسيولوجية لهرمون الغدة الدرقية والبروتين المرتبط بـ PTH
جون ويسولميرسكي

مسلسل الغربال 2 الحلقه 34
الإجراءات الوعائية والقلبية الوعائية والعصبية للبروتين المرتبط بالدرقية
توماس كليمنس

الفصل 35:
مستقبلات فيتامين د النووية (VDR) وبروتين فيتامين د المرتبط بالبلازما (DBP) وتفضيلات الشكل الترابطي للاستجابات البيولوجية الجينية والسريعة
توني نورمان

الفصل 36:
تنظيم جينات فيتامين د
سيلفيا كريستاكوس

الفصل 37:
علم الأحياء الضوئية والإجراءات غير المتكلسة لفيتامين د
مايك هوليك

الفصل 38:
بنية الكالسيتونين والبيولوجيا الجزيئية لمستقبلات الكالسيتونين / عائلة ومستقبلات جينات الكالسيتونين: التركيب والبيولوجيا الجزيئية والتأثيرات
بوب جاجيل

الفصل 39:
الأميلين والكالسيتونين الببتيد المرتبط بالجينات
جيل كورنيش

E. الهرمونات الجهازية الأخرى التي تؤثر على التمثيل الغذائي للعظام

مسلسل الغربال 2 الحلقه 40
الإستروجين والبروجستين
راسل تيرنر

مسلسل الغربال 2 الحلقه 41
علم الأدوية لمعدلات مستقبلات الاستروجين الانتقائية
هنري براينت

الفصل 42:
آليات عمل الإستروجين في العظام
روبرتو باسيفيكي

الفصل 43:
هرمون الغدة الدرقية والعظام
بولا ستيرن

الفصل 44:
الجوانب السريرية والأساسية لعمل الجلوكوكورتيكويد في العظام
باربرا كريم

الفصل 45:
آثار مرض السكري والأنسولين على فسيولوجيا العظام
جوهان فيرهايج

الفصل 46:
الأندروجين: التعبير عن المستقبلات وعمل الستيرويد في العظام
كريستين ويرين

الفصل 47:
Kinins والعوامل العصبية لتكوين العظام
أولف ليرنر

الفصل 48:
تنظيم إعادة تشكيل العظام عن طريق الإشارات العصبية المركزية والمحيطية
باتريشيا دوسي

الفصل 49:
عوامل النمو الشبيهة بالأنسولين والبروتينات الملزمة لـ IGF: الآثار المترتبة على بيولوجيا العظام
كليف روزين

الفصل 50:
عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية والهيكل العظمي
ارنستو كاناليس

الفصل 51:
عامل نمو الخلايا الليفية (FGF) وعائلات مستقبلات FGF في العظام
مارجا هيرلي

الفصل 52:
عامل النمو البطاني الوعائي والاقتران المنشأ للأوعية الدموية
دوايت تولر

الفصل 53:
تحويل عامل النمو- â
سارة دالاس

الفصل 54:
بروتينات العظام مورفوجينتيك والهيكل العظمي
فيكي روزين

الفصل 55:
مستقبلات بروتين العظام مورفوجينتيك وإجراءات أمبير
كوهي ميازونو

الفصل 56:
عامل تحفيز المستعمرات -1
ويلي هوفستيتر

الفصل 57:
المنظمون المحليون للعظام: IL-1 ، TNF ، Lymphotoxin ، Interferon- ؟، IL-8 ، IL-10 ، IL-4 ، عائلة LIF / IL-6 ، والسيتوكينات الإضافية
مارك هورويتز

الفصل 58:
البروستاجلاندين والتمثيل الغذائي للعظام
كارول بيلبيم

الجزء الثاني
الآليات الجزيئية لأمراض العظام الأيضية

الفصل 59:
التأثيرات الهيكلية لأكسيد النيتريك: عامل جديد لهشاشة العظام
سونيل ويمالاوانسا

الفصل 60:
الأساس الجزيئي للتعبير المفرط عن PTH
آندي أرنولد

الفصل 61:
فرط كالسيوم الدم الحميدة العائلية وفرط جارات الدرقية الأولي حديثي الولادة
غادة الحاج فليحان

الفصل 62:
الورم الصماوي المتعدد من النوع الأول
ماريا لويزا براندي

الفصل 63:
الببتيد المرتبط بهرمون الغدة الدرقية وعوامل جهازية أخرى في المظاهر الهيكلية للأورام الخبيثة
ديفيد جولتزمان

الفصل 64:
العوامل المحلية في الورم الخبيث الهيكلي
جريج موندي

الفصل 65:
التنظيم الجيني لتطور الغدة الجار درقية
راج ثاكر

الفصل 66:
Jansen & # 39s Metaphyseal Chondrodysplasia & amp Blomstrand & # 39 s القاتلة الغضروفية: اثنان من الاضطرابات الجينية التي تسببها طفرات مستقبلات PTH / PTHrP
هارالد جويبنر

الفصل 67:
الأمراض الناتجة عن عيوب في G Protein Gs
لي وينشتاين

الفصل 68:
الحثل العظمي الكلوي - الآليات المسببة للأمراض والخيارات العلاجية
بيل جودمان

الفصل 69:
تكون العظم الناقص
ديفيد رو

الفصل 70:
نقص وراثي في ​​عمل فيتامين د
أوري ليبرمان

الفصل 71:
تلين العظام الورمي
سوزان جان دي بور

الفصل 72:
هشاشة العظام
ليندون كي

الفصل 73:
Hypophosphatasia: نافذة الطبيعة و # 39 s على وظيفة الفوسفاتيز القلوية في البشر
مايكل وايت

الفصل 74:
باجيت & # 39 s مرض العظام
فريد سنجر

الفصل 75:
المحددات الجينية لكتلة العظام وكسر هشاشة العظام
ستيوارت رالستون

الفصل 76:
الفيزيولوجيا المرضية لهشاشة العظام
بيلزيكيان ، ريز ، مارتن

الفصل 77:
تقييم مخاطر الإصابة بكسور هشاشة العظام
ستيوارت سيلفرمان

الجزء الثالث
الآليات الدوائية للعلاجات

الفصل 78:
هرمون الغدة الدرقية
ديف هانلي

الفصل 79:
الكالسيوم
روبرت هيني

الفصل 80:
الأدوية التي تعمل على مستقبلات الكالسيوم Calcimimetics و Calcilytics
إدوارد نيميث

الفصل 81:
البايفوسفونيت: آليات العمل
جراهام راسل

الفصل 82:
علم الأدوية من هرمون الاستروجين في هشاشة العظام
روبرت ليندسي

الفصل 83:
فيتامين د ونظائرها
جلينفيل جونز

الفصل 84:
آثار هرمون الاستروجين على العظام في الهيكل العظمي الذكري
لويجي جيناري

الفصل 85:
آليات تأثير التمرين على كمية العظام وجودتها
كلينت روبين

الجزء الرابع
طرق في أبحاث العظام

الفصل 86:
تطبيق الفئران المعدلة وراثيا على مشاكل العظام الهيكلية
ستيفن كلارك

الفصل 87:
العلامات البيوكيميائية لاستقلاب العظام
ماركوس سيبل

الفصل 88:
الأساليب والقضايا السريرية في قياس كثافة العظام
جلين بليك

الفصل 89:
قضايا مثيرة للجدل في قياس كثافة العظام
بول ميلر

الفصل 90:
التصوير الكلي والجزئي لهندسة العظام
كلاوس إنجلك ، سفين بريفهل ، وهاري ك. جينانت


بيولوجيا العظام

هيكل العظام

العظام ليست صلبة بشكل متجانس ، ولكنها مرتبة من خلايا العظام الحية الموضوعة في وسط حيوي معدني. في الواقع ، تم تصميم العظام عن طريق تقوية هذه الخلايا المتشابكة القريبة من الوسط. تشتمل العظام نفسها بشكل أساسي على ألياف الكولاجين ومعدن عظمي غير عضوي على شكل بلورات صغيرة (Uskokovic et al. 2019).

خلايا العظام والمصفوفة

يحتوي الوسط المعدني الحيوي للعظام على حوالي 30٪ من الأجزاء العضوية و 70٪ غير العضوية (Wang et al. 2019). ما يقرب من 90٪ من هذا الجزء العضوي عبارة عن كولاجين ، في حين أن النسبة المتبقية 10٪ عبارة عن بروتينات غير كولاجينية ، ودهون ، وجزيئات بروتيوغليكان ، و osteopontin (OPN) ، وبروتينات مصفوفة عظمية أخرى (Hu et al. 2019). تلعب بروتينات مصفوفة العظام دورًا حيويًا في القوة الميكانيكية وخصائص التصاق الأنسجة. بشكل أساسي ، المرحلة المعدنية للعظم هي بلورة هيدروكسيباتيت (HA) سداسية (Qiu et al. 2019). الصيغة الكيميائية لـ HA البلوري هي Ca104)6(أوه)2 (Türk وآخرون 2019) ، حيث يرتبط ارتباط السطح والتفاعلات الكهروستاتيكية بوجود Ca 2+ و (PO.4) 3− (Samavedi وآخرون 2013). يتم تنظيم بلورات HA بالتوازي مع المحاور الطويلة لألياف الكولاجين عن طريق التجميع الذاتي للحلزونات الثلاثية للكولاجين (Wang et al. 2012).

خلايا العظام

بالإضافة إلى الأوساط العظمية الممعدنة ، تعد الخلايا العظمية ضرورية أيضًا لوظيفة العظام. العظام مسؤولة عن عدة أدوار في الجسم تحتوي على وظائف ميكانيكية (الحماية والشكل والحركة والتحرك) والوظائف التركيبية (تخليق خلايا الدم) والوظائف الأيضية (تخزين المعادن وتنظيم الكالسيوم والفوسفات وتخزين الدهون ودورها في الحمض- الرصيد الأساسي). أهم أربع خلايا بما في ذلك: الخلايا العظمية ، بانيات العظم ، الخلايا العظمية ، وناقضات العظم (المعترف بها معًا على أنها الوحدة الأساسية متعددة الخلايا (BMU)) الموجودة في تجديد العظام وهيكلها موضحة في الشكل 1 (Kular et al. 2012).

تم العثور على أربعة أنواع من الخلايا داخل الأنسجة العظمية بما في ذلك الخلايا العظمية والخلايا العظمية وخلايا ناقضات العظم وخلايا العظم (Behzadi et al. 2017)

تشتق بانيات العظم من خلايا عظمية المنشأ من اللحمة المتوسطة في نخاع العظم والأنسجة الضامة الأخرى. يتم تمايزها وتكاثرها إلى بانيات العظم قبل تكوين العظام ، ويتم تحفيزها من خلال البروتينات المكونة للعظام (BMPs). هذه الخلايا مسؤولة عن نمو العظام أو إعادة تشكيلها (Standring 2016). أيضًا ، تتمثل أدوارهم في تخليق وترسيب وتمعدن مصفوفة العظام عن طريق إنتاج خليط بروتين يسمى العظم العظمي. قد تتحول بانيات العظم الناضجة إلى طبقة من الخلايا المكعبة ، بحيث يمكن أن تخضع لموت الخلايا المبرمج أو تصبح خلايا عظمية وخلايا مبطنة للعظام (سيكافيتساس وآخرون 2001).

الخلايا العظمية هي أكثر أنواع الخلايا وفرة في أنسجة العظام (نوبل وريف 2000). يتم وصفها بواسطة مورفولوجيا على شكل نجمة. تشتق الخلايا العظمية من الخلايا الجذعية السرطانية التي تخضع لتمايز العظام. هذه هي بانيات العظم غير النشطة التي أصبحت محاصرة في العظم الذي صنعوه. أنها تحافظ على اتصالات مع الخلايا العظمية الأخرى وبانيات العظم. إنها حيوية للتواصل داخل أنسجة العظام. علاوة على ذلك ، تم تقديم الخلايا العظمية للتفاعل مع العديد من مسارات الإشارات الكيميائية الحيوية والمساهمة في تنظيم استتباب الكالسيوم والفوسفات. يؤدي خلل في نمو الخلايا العظمية إلى هشاشة العظام وقد يؤدي إلى هشاشة العظام (Standring 2016 Teti 2011).

الخلايا المبطنة للعظام هي بانيات عظم غير نشطة تتواجد على الأسطح العظمية (Franz Odendaal et al.2006). تلعب خلايا البطانة دورًا مهمًا في ربط ارتشاف العظام بتكوين العظام وفي إرقاء الكالسيوم وفي تمايز تخلخل العظام. كما أنها تعمل كعقبة تتجنب التفاعل المباشر بين ناقضات العظم ومصفوفة العظام (Luginbuehl et al.2004).

ناقضات العظم هي خلايا كبيرة تحتوي على أكثر من نواة واحدة والتي تختلف عن النسب المكونة للدم. وظيفتهم هي تكسير العظام (Boyle et al.2003). يطلقون الإنزيمات والأحماض لإذابة المعادن في العظام وهضمها. هذه العملية تسمى الارتشاف. تساعد ناقضات العظم في إعادة تشكيل العظام المصابة وإنشاء مسارات للأعصاب والأوعية الدموية لتنتقل من خلالها. تميز المخالفات في نشاط ترقق العظام بين الأمراض مثل هشاشة العظام (زيادة نشاط ناقضات العظم) وهشاشة العظام (Kular et al. 2012 Standring 2016).

آلية إصلاح العظام

تجديد كسر العظام هو إجراء ترميمي متعدد الأجزاء ومرتّب يحتوي على عدد حيوي من الخلايا السلفية إلى جانب الخلايا الالتهابية والبطانية والمكونة للدم. إجراء ترميم العظام له ثلاث مراحل متقاطعة: الالتهاب ، وإنتاج العظام وإعادة تشكيل العظام (Schindeler et al.2008). يبدأ الالتهاب على الفور بمجرد كسر العظم ويستمر لأكثر من بضعة أيام. بمجرد كسر العظم ، يحدث نزيف في المنطقة ، مما يؤدي إلى التهاب وتخثر الدم في مكان الكسر (Sikavitsas et al.2001). هذا هو المسؤول عن القوة الأساسية الأساسية والأساس لتكوين العظام الجديدة. يبدأ إنتاج العظام بمجرد استبدال الدم المتخثر الناتج عن الالتهاب بالأنسجة الليفية والغضاريف (المعروفة باسم الكالس الناعم). مع نمو التجدد ، يتم تبديل الكالس الناعم بعظم صلب (يُعرف باسم الكالس الصلب) ، وهو ما يمكن ملاحظته في الأشعة السينية بعد بضعة أسابيع من الكسر. وتستمر إعادة تشكيل العظام ، وهي المرحلة النهائية لشفاء العظام ، لأكثر من بضعة أشهر. في عملية التجدد ، يتجدد العظم ليشكل ويتحول بعد تكثف ، ويعود إلى شكله الأصلي (Dimitriou et al.2005). علاوة على ذلك ، تقدم الدورة الدموية في المنطقة. بمجرد أن يتبع ترميم العظام المناسب ، فإن حمل الوزن يلهم التئام العظام. باختصار ، يتم عرض مراحل إصلاح كسر العظام في الشكل 2.

مراحل إصلاح كسور العظام وإعادة تشكيلها


2 آلية جزيئية من ترقق العظام

هشاشة العظام هي أكثر أمراض إعادة تشكيل العظام شيوعًا ، وما ينتج عن ذلك من زيادة خطر الإصابة بكسور الهشاشة يمثل مصدر قلق كبير (Pouresmaeili et al.، 2018). والجدير بالذكر أن خطر الكسر يتضاعف مع كل 10٪ من كتلة العظام المفقودة (رودان ومارتن ، 2000). يقدر عدد الأشخاص الذين يعانون من كسر الورك في الولايات المتحدة بأكثر من 6.26 مليون بحلول عام 2050 ، مما يؤدي إلى ارتفاع كبير في تكاليف الاعتلال والرعاية الصحية (Gullberg et al. ، 1997). في الصين ، يوجد حاليًا أكثر من 60 مليون شخص تم تشخيص إصابتهم بهشاشة العظام ، ويقدر الانتشار بـ 6.49٪ و 29.13٪ للرجال والنساء الذين تبلغ أعمارهم 50 عامًا أو أكثر ، على التوالي (Zeng et al.، 2019). بالنظر إلى العبء الاجتماعي والاقتصادي الهائل المرتبط بهشاشة العظام ، هناك حاجة ملحة لفهم أفضل للآلية الجزيئية الكامنة وراء هشاشة العظام والتي قد توفر أساسًا علميًا لتطوير علاجات أكثر فعالية.

2.1 خلل الميتوكوندريا والإجهاد التأكسدي

أظهرت الدراسات السريرية الحديثة وقبل السريرية على الحيوانات وجود ارتباط بين زيادة تلف الميتوكوندريا وفقدان العظام الناجم عن هشاشة العظام (Trifunovic & Larsson ، 2008 Trifunovic et al. ، 2004 Varanasi et al. ، 1999). أظهرت الفئران التي تفتقر إلى HTRA2 / OMI ، وهو أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) - بروتين سيرين مستقل ، عمليات حذف مرتفعة لـ mtDNA وهشاشة عظام شديدة (Kang et al. ، 2013). أدى ضعف إنتاج ATP ، الناجم عن خلل جين عامل نسخ الميتوكوندريا A (Tfam) ، إلى زيادة ارتشاف العظام (Miyazaki et al. ، 2012). تعد Mitophagy واستجابة البروتين غير المطوية (UPR mt) مهمة لاستتباب الميتوكوندريا (Fang et al. ، 2014 Mouchiroud et al. ، 2013b) ، في حين أن اضطرابها يؤدي إلى فقد شديد للعظام ، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بضعف وظيفة الميتوكوندريا (Wang et al. ، 2014 Mouchiroud et al.، 2013b). al.، 2020 Zainabadi، Liu، Caldwell، et al.، 2017).علاوة على ذلك ، أظهرت الدراسات الخلوية في المختبر وفي الحيوانات الحية وجود صلة بين أنواع الأكسجين التفاعلي المشتقة من الميتوكوندريا (ROS) وهشاشة العظام (Manolagas، 2010 Treiber et al.، 2011 Yang et al.، 2014). ترافقت التغيرات الهيكلية في الفئران المتقدمة في العمر مع زيادة تدريجية في مستويات الأكسجين التفاعلية في أنسجة العظام (Almeida et al. ، 2007) ، مما قد يؤثر سلبًا على بقاء بانيات العظم والخلايا العظمية وتمايزها عن الخلايا السلفية المقابلة لها. أظهرت الفئران المصابة بنقص ديسموتاز أكسيد الفائق المتماثل 2 (SOD2) في النسيج الضام (تم إنشاؤه باستخدام Col1α2-Cre) انخفاض كثافة المعادن في العظام (BMD) المرتبطة بزيادة مستويات ROS (Treiber et al. ، 2011). تسبب الحذف المحدد لـ SOD2 في الخلايا العظمية في خسارة ملحوظة للعظام بطريقة تعتمد على العمر ، والتي ارتبطت بانخفاض عدد الخلايا العظمية وعدم تنظيم شبكات القنوات العظمية الناتجة عن زيادة مستويات ROS (كوباياشي وآخرون ، 2015). مستويات عالية من بيروكسيد الهيدروجين (H2ا2) في خلايا ورم العظام أدى إلى موت الخلايا المبرمج وبدء هشاشة العظام عن طريق إعاقة تكوين بانيات العظم (Treiber et al. ، 2011 Yang et al. ، 2014). على العكس من ذلك ، فإن تراكم ROS الناجم عن تكاثر ناقضات العظم وتسهيل تمايز ناقضات العظم (Baek et al. ، 2010 Bartell et al. ، 2014 Garrett et al. ، 1990 Treiber et al. ، 2011 Yang et al. ، 2014). أدى فقدان وظيفة الصندوق الشوكة O (FoxO) في ناقضات العظم في الفئران إلى زيادة أعداد ناقضات العظم وأدى إلى فقدان العظام بسبب تراكم H داخل الخلايا2ا2 (بارتيل وآخرون ، 2014). توهين H2ا2 ألغى التوليد في خلايا سلالة ناقضة العظم (باستخدام محفز الليزوزيم M) فقدان العظم القشري بعد استئصال المبيض (OVX) عن طريق تقليل أعداد ناقضات العظم (Ucer et al. ، 2017). بشكل جماعي ، يمكن أن تكون العوامل التي تعدل وظيفة الميتوكوندريا والدفاع المضاد للأكسدة أهدافًا محتملة للعلاج التدخلي أو الوقاية من هشاشة العظام.

2.2 الشيخوخة الخلوية

تؤدي الضغوط المختلفة داخل وخارج الخلية ، مثل تلف الحمض النووي ، والإهانات المسببة للأورام ، والمستقلبات التفاعلية ، والإجهاد السام للبروتينات ، إلى الشيخوخة الخلوية (LeBrasseur et al.، 2015 Swanson et al.، 2013 Tchkonia et al.، 2013 Zhu et al.، 2014) ، حيث تتوقف الخلايا عن الانقسام ، وتخضع لتغيرات جينية وظاهرية مميزة ، وتطور نمطًا ظاهريًا إفرازيًا مرتبطًا بالشيخوخة (SASP Blasco et al. ، 2013 Campisi ، 2013). يتميز SASP بإفراز السيتوكينات المؤيدة للالتهابات ، والكيموكينات ، والبروتينات المهينة للمصفوفة خارج الخلية ، والتي لها تأثيرات ضارة بالباراكرين وتأثيرات جهازية (Acosta et al.، 2013 Coppé et al.، 2010 Nelson et al.، 2012 Xu، Palmer ، وآخرون ، 2015). من خلال إفراز العوامل الضارة للخلايا المجاورة ، يحفز SASP شيخوخة الخلايا في الخلايا الطبيعية المجاورة للخلايا الشائخة من خلال تأثير المتفرج (Nelson et al. ، 2012). تقليل عدد الخلايا الشائخة إما وراثيًا (حبر-أتاك الفئران المعدلة وراثيا) أو إزالة الدوائية (علاج حال للشيخوخة طويلة الأمد) ص 16 لقد ثبت أن الخلايا الشائخة التي تعبر عن Ink4a تعمل على إطالة العمر الافتراضي وتمنع تطور العديد من الأمراض المصاحبة المرتبطة بالشيخوخة في كل من الفئران التي تقدمت في العمر قبل الأوان وبطريقة طبيعية (Baker et al. ، 2011 Roos et al. ، 2016 Xu ، Palmer ، et al. ، 2015). أظهرت دراسة حديثة قارنت الفئران الصغيرة (البالغة من العمر 6 أشهر) والفئران البالغة من العمر (24 شهرًا) أن الخلايا العظمية والخلايا النخاعية كانتا الخلايا الشائخة الرئيسية في البيئة المكروية للعظام (Farr et al. ، 2016). تم تأكيد زيادة شيخوخة الخلايا العظمية بشكل أكبر من خلال دراسة أخرى أظهرت تعبيرًا أعلى لعلامات الشيخوخة γH2AX و p16 Ink4a ، والعديد من علامات SASP في الخلايا العظمية في عمر 21 شهرًا مقارنة بمستويات تعبيرها في الفئران البالغة من العمر 7 أشهر (Piemontese et آل ، 2017). أظهرت دراسة لاحقة من نفس المجموعة نتائج مماثلة في osteoprogenators. على وجه التحديد ، لوحظ انخفاض عدد خلايا osteoprogenitor التي تعبر عن osteoprogenitor مع تقدم العمر في الفئران وارتبطت بزيادة التعبير عن علامات الشيخوخة (Kim ، Chang ، وآخرون ، 2017). علاوة على ذلك ، أظهرت خلايا انسجة نخاع العظم من الفئران القديمة أيضًا تعبيرًا مرتفعًا عن جينات SASP (Kim ، Chang ، et al. ، 2017 Sui et al. ، 2016). بالإضافة إلى هذه النتائج المتعلقة بالشيخوخة الخلوية في فقدان العظام المرتبط بالعمر ، فإن زيادة الشيخوخة الخلوية في الخلايا العظمية كانت مرتبطة أيضًا بالجلوكوكورتيكويد (Leclerc et al.، 2004 Li et al.، 2012) والتفريغ الناجم (Okazaki et al. .، 2004 Sakai et al.، 2002) فقدان العظام. تم إثبات العلاقة السببية بين الشيخوخة الخلوية وفقدان العظام المرتبط بالعمر من خلال الكتلة العظمية الأعلى والقوة التي لوحظت في الفئران المسنة بعد القضاء على الخلايا الشائخة في أنسجة العظام عن طريق تنشيط جينات الانتحار المنقولة أو إدارة الحالة للشيخوخة أو مثبط JAK (Farr et al. ، 2017 Kim، Chang، et al.، 2017). لقد تم اقتراح أن إفراز العامل المرتبط بـ SASP من بانيات العظم والخلايا العظمية الشائخة يمكن أن يؤدي إلى زيادة ارتشاف العظام وتقليل تكوين العظام. وبالتالي ، فإن استهداف الخلايا العظمية الشائخة يمثل علاجًا جديدًا لفقدان العظام المرتبط بالعمر. علاوة على ذلك ، يعد توقف دورة الخلية جزءًا من الشيخوخة الخلوية ، مما يحد من تمايز بانيات العظم للخلايا السلفية الهيكلية ويساهم في فقدان العظام المرتبط بالعمر (Wang et al. ، 2012). هناك حاجة لدراسات متعمقة مستقبلية للتحقيق في الآليات التي يمكن من خلالها للشيخوخة الخلوية أن تؤثر على إعادة تشكيل العظام. في ضوء الأدلة الحالية التي تثبت الآثار المفيدة ، فإن القضاء على الخلايا الشائخة في البيئة المكروية للعظام يمثل استراتيجية جديدة يمكن استخدامها للوقاية من هشاشة العظام وعلاجها.

2.3 التهاب

تحت تأثير التعرض مدى الحياة للحمل المستضدي المزمن والإجهاد التأكسدي أثناء الشيخوخة ، فإن مجموعة متنوعة من السيتوكينات ، بما في ذلك إنترلوكين 6 (IL-6) ، وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α) ، والإنترلوكين 1 (IL-1) ، هي تلعب أدوارًا مرتفعة وتلعب دورًا مباشرًا في التسبب في الأمراض المرتبطة بالعمر ، بما في ذلك تصلب الشرايين ومرض الزهايمر والسكري (Bruunsgaard ، 2002 Ferrucci & Fabbri ، 2018 Sarkar & Fisher ، 2006 Yuan et al. ، 2019). تشير الأدلة الحديثة إلى أن هشاشة العظام والاضطرابات الأخرى المرتبطة بالعمر يمكن ، إلى حد ما ، اعتبارها من الأمراض الالتهابية (Arron & Choi ، 2000 Lorenzo ، 2000). أفادت الدراسات السريرية بوجود ارتباط بين زيادة خطر الإصابة بهشاشة العظام والحالات الالتهابية ، مثل التهاب المفاصل الروماتويدي والتهاب الفقار اللاصق ومرض التهاب الأمعاء (Bultink et al. ، 2005 Haugeberg et al. ، 2004 Mikuls et al. ، 2005 Mitra et آل ، 2000 موسشين وآخرون ، 2005). السيتوكينات الالتهابية ، مثل TNF-α و IL-1 و IL-6 ، مرتفعة وتلعب أدوارًا مهمة في هذه الظروف (Ishihara & Hirano ، 2002 Manolagas & Jilka ، 1995 Moschen et al. ، 2005). على وجه التحديد ، تعمل السيتوكينات المذكورة أعلاه على تعزيز تمايز وتنشيط ناقضات العظم ، والذي تم ربطه بفقدان العظام المتسارع في العديد من اضطرابات العظام بما في ذلك هشاشة العظام بعد سن اليأس ، ومرض باجيت ، وهشاشة العظام مجهول السبب (كيم وآخرون ، 2009 مانولاغاس وجيلكا ، 1995 موفيت وآخرون ، 2005 باسفيكي وآخرون ، 1989 وي وآخرون ، 2005 يون ولي ، 2004). في النساء ، يكون السبب الأكثر شيوعًا لهشاشة العظام بعد انقطاع الطمث هو استنفاد هرمون الاستروجين ، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والمؤيدة للعظم (Ershler et al. ، 1997 Liu et al. ، 2005 Pfeilschifter et al. ، 2002 Scheidt-Nave وآخرون ، 2001). تدعم هذه النتائج ملاحظة أن الالتهاب يمكن أن يكون له تأثير كبير على دوران العظام ويساهم في تطور هشاشة العظام.


تحديد العظام - الإنسان أو الحيوان

مرحبًا ، بينما كنت أسير بالقرب من بحيرة في كامبريدجشير ، إنجلترا ، وجدت العظم في الصور المرفقة. كنت قلقة بعض الشيء من أنه قد يكون بشريًا لأنه كبير جدًا بالنسبة لمعظم الحيوانات الصغيرة ، وحساسة جدًا بالنسبة للحيوانات الأليفة الجعة ، في حين أن الطول والمظهر المناسبين (للعيني غير المدربة) للعظام من ذراع أو ساق بشرية.

يبدو هذا كأنه نصف قطر على الرغم من الطول (حوالي 13 بوصة) والشكل غير الدائري للرأس ، فأنا واثق تمامًا من القول إن هذا ليس بشريًا. بعد قولي هذا ، أشعر بالحيرة من ما هذه الحيوانات! إنه دقيق للغاية وطويل بالنسبة للبقرة ، وعلى الرغم من أنني لست عالمًا في علم التشريح ، إلا أنه لا يبدو مناسبًا للغزلان. أتمنى أن يقوم شخص ما بتسجيل الدخول والتعرف عليه بعد الإجازة - فأنا مفتون مثلك.

[تحديث]
إذا نظرنا مرة أخرى إلى هذا ، فمن المحتمل أن كلا الطرفين قد تعرض للتآكل أو التلف ، لذلك قد يبدو غير عادي. لا يزال الطول يزعجني ولكني الآن أتساءل عما إذا كان هذا بشريًا وإذا كانت الإجابة بنعم فهو حديث. أعتقد أنه من الأفضل أن نخطئ في جانب الحذر وأخذها إلى مركز الشرطة الذي سيقوم بدوره بفحصه من قبل خبراء الطب الشرعي وإذا لزم الأمر يتم اختباره للتأكد مما إذا كان إنسانًا.

قم بالنشر مرة أخرى وأخبرنا بالنتيجة!

بالإضافة إلى تعليق Dave & # 039s ، فإن هذا العظم هو عظم عضد بجعة أو أوزة ، لذلك لن أقلق كثيرًا. طائر العضدي له شكل مختلف تمامًا عن شكل الثدييات ومن السهل التخلص منه من خلال شكل الطرف القريب.

الأكثر إفادة باولو. لم يخطر ببالي أبدًا أن أفكر في طائر يبلغ ارتفاعه 13 بوصة. كما قلت ، هناك القليل جدًا من التشابه مع عضد الثدييات - أعجوبة التطور / الانتقاء!

كوني عالم تشريح بشري ، يمكنني & # 039m أن أقول إن هذا ، بدون أدنى شك ، ليس بشريًا. ولكن بعد ذلك لا يبدو أنه & # 039t ثدييات جدًا أيضًا. لقد شعرت بالحيرة ، لذلك سألت صديقًا بيطريًا في علم التشريح يتفق مع باولو - إنها بجعة عظم العضد. هنا & # 039s قاعدة بيانات مفيدة لتشريح الطيور لإثبات ذلك:


الخفافيش والعظام والبيولوجيا

هل هناك خفافيش مصاصة دماء تنتظر لتشرب دمك؟ هل لدينا عظم مضحك في أجسادنا؟ هذه ليست سوى عدد قليل من الأشياء التي يقوم بها دكتور بيولوجي وضيوفه ريبيكا فيشر و إليزابيث هاجن نتحدث عنه في هذا العرض. يمكنك حتى الاستماع إلى بعض أحاديث الخفافيش الحقيقية.

عنوان الوقت
مقدمة 00:00
هل الخفافيش تشرب الدم وماذا تأكل؟ [الخفاش مصاص الدماء] 02:18
حجم الخفافيش. [بامبلبي وخفافيش الثعلب الطائر] 04:11
هل الخفافيش عمياء؟ 05:29
كيف تتنقل الخفافيش في الليل؟ [موقع صدى] 05:53
أصوات الموجات فوق الصوتية 07:05
الاستماع إلى اثنين من أصوات مكالمة الخفافيش - 07:31
هل تستطيع الحيوانات الأخرى سماع نداءات الخفافيش؟ 09:34
لماذا نحتاج الخفافيش؟ كيف سيكون العالم مع الخفافيش؟ 09:48
كم عدد أنواع الخفافيش الموجودة في العالم؟ 10:25
أحد الخفافيش ذات المظهر الغريب. 10:33
ما المختلف في الهياكل العظمية للخفافيش ولماذا هي الثدييات الوحيدة التي تطير؟ 11:08
ماذا تفعل عظامنا لنا؟ 13:15
ماذا يفعل عالم الحفريات؟ 15:17
ما هو أكبر عظم أو هيكل عظمي قمت بدراسته؟ 16:00
ما هي أكبر عظمة أي حيوان؟ 16:46
ما هي أصغر عظمة من أي حيوان؟ 17:14
هل لدينا عظم مضحك؟ 18:13
طريقة سهلة لتذكر عدد العظام في الهيكل العظمي البشري البالغ. 19:44
ماذا حدث لجميع العظام الزائدة التي كانت لدينا عندما نولد؟ [الغضاريف والسندات - النسيج الضام] 20:17
ما هو الغضروف وما هو العظم؟ 22:35
ما الذي يتطلبه الأمر للحصول على عظام قوية حقًا؟ [حليب - ألبان - فيتامين د] 23:26
ثلاثة أسئلة - متى علمت لأول مرة أنك تريد أن تصبح عالماً؟ 24:04
ماذا ستفعل أو تفعل إذا لم تستطع أن تصبح عالم أحياء؟ 26:15
ما هي نصيحتك لمن يريد أن يصبح عالم أحياء؟ 27:25
تسجيل الخروج - مقال الخفافيش - صفحة تلوين هيكل عظمي يو يو 29:38

تنزيل نسخة PDF

دكتور بيولوجي: هذا هو Ask-a-Biologist ، وهو برنامج حول العالم الحي ، وأنا دكتور علم الأحياء. اليوم ، نتجه إلى العالم الذي قد يقوله أو يسميه البعض مخيف ، مليء بالخفافيش [المؤثرات الصوتية] والعظام و [المؤثرات الصوتية] ولهذا العرض ، البيولوجيا التي تقف وراءها.

بالتأكيد ، يمكننا التفكير في كل أنواع الأشياء المخيفة. عندما يأتي شهر أكتوبر ، لا يمكنك مساعدته. إنه عيد الهالوين بعد كل شيء ، الوقت المثالي للتفكير في الخفافيش التي تطير في الهواء والهياكل العظمية التي تخرج من الخزانة. كما أنها تقدم عرضًا مثاليًا. لدينا عالمان في الاستوديو اليوم سيتمكنان من إضافة بعض الأحياء إلى خدعتك أو علاجك هذا العام. أحدهما خبير في الخفافيش ، والآخر كبير في العظام ، وفي حالتها ، تدرس أيضًا بعض العظام الكبيرة حقًا.

ريبيكا فيشر عضو هيئة تدريس في كلية علوم الحياة وأيضًا إحدى أعضاء هيئة التدريس في كلية الطب بجامعة أريزونا ، فينيكس ، بالشراكة مع جامعة ولاية أريزونا. هذا هو الفم ، وأنا أعلم.

كجزء من بحثها ، درست الهياكل العظمية لأفراس النهر والباندا الحمراء. إذا رأيت فرس النهر من قبل ، يمكنك أن تتخيل حجم بعض هذه العظام. أريد أن أكتشف فقط ما تعلمته ، ولماذا قد نرغب في دراسة الهياكل العظمية للحيوانات.

ضيفي الآخر هو بيث هاغن ، طالبة دراسات عليا في كلية علوم الحياة. قضت بيث الكثير من الوقت في دراسة الثدييات الوحيدة التي يمكنها الطيران: الخفافيش. بالتأكيد ، هناك حيوانات مثل الطيور والحشرات يمكنها الطيران ، لكن الخفافيش هي الثدييات الوحيدة التي يمكنها الطيران. اليوم ، نكتشف ما إذا كانت الخفافيش عمياء حقًا ، وكيف تتجول في الليل؟ نظرًا لأن هذا هو وقت عيد الهالوين من العام ، فما الذي يمكننا تعلمه من الهيكل العظمي في الخزانة؟ مرحبًا بكم في العرض يا ريبيكا.

[تأثير الصوت - إغلاق الباب]

ريبيكا فيشر: شكرا لك.

دكتور بيولوجي: وبيت ، شكرا لك لانضمامك إلينا.

بيث هاغن: شكرا لك.

دكتور بيولوجي: بيث ، الليلة الماضية كنت أشاهد فيلم مصاصي الدماء هذا ، وهو في الواقع مضحك نوعًا ما ، لكن كان لديه الكثير من الخفافيش وأنت تعرف ماذا؟ جعلوهم يشربون الدم. فهل الخفافيش حقا تشرب الدم؟

بيث: في الواقع ، تأكل معظم الخفافيش الحشرات. البعض يأكل الفاكهة. حتى أن البعض يأكل الضفادع والطيور والأسماك ، ولكن هناك عدد قليل من الأنواع التي تأكل الدم ، أو أعتقد أنني يجب أن أقول أشرب الدم.

دكتور بيولوجي: حسنا. هل يجب أن أراقب عندما أخرج في الليل أنه ليس لدي بعض الخفافيش تنقض وتشرب دمي؟

بيث: لا على الاطلاق. إذاً ، الأنواع الثلاثة من الخفافيش التي تشرب الدم ، ويجب أن أخبركم أيضًا أنها تسمى الخفافيش مصاصة الدماء.

دكتور بيولوجي: أوه ، مثالي لعيد الهالوين.

بيث: بالضبط. تعيش هذه الخفافيش فقط في أمريكا الوسطى والجنوبية.

دكتور بيولوجي: أي نوع من الدم تشربه هذه الخفافيش؟

بيث: تلاحق الخفافيش مصاصة الدماء الماشية بشكل أساسي ، لذا فهي ستشرب الدم من الأبقار والأغنام والخيول. لا تشرب الخفافيش مصاصة الدماء هذا القدر من الدم. ما يفعلونه هو أنهم غالبًا ما يصعدون إلى بقرة أو حصان نائم ويقومون بجرح صغير على قدم البقرة ، ويشربون القليل من الدم. عادة ما يكون أقل من ملعقتين صغيرتين. ثم يطيرون بعيدا. حسنًا ، يجب أن أقول إنهم يزحفون بعيدًا لأنهم ممتلئون جدًا بعد شرب ملعقتين صغيرتين من الدم.

دكتور بيولوجي: حسنًا ، تبدو ملعقتان صغيرتان قليلًا ، لكن إذا كانت ممتلئة ، فلا بد أنها ليست خفافيش كبيرة حقًا.

بيث: إنهم ليسوا خفافيش كبيرة على الإطلاق ، لذا فإن ملعقتين صغيرتين من الدم للبقرة لا شيء. في كثير من الأحيان لا تستيقظ البقرة حتى عندما يتغذى منها الخفافيش. لكن بالنسبة للخفاش ، فإنه يضاعف وزن جسمه تقريبًا ، ولذا فإنه يجد صعوبة في الطيران بعد أن يشرب الدم من البقرة.

دكتور بيولوجي: نحن نتحدث عن هذه الخفافيش الصغيرة. هل كل الخفافيش صغيرة؟

بيث: لا ، حجم الخفافيش متنوع حقًا. بالطبع ، هناك بعض الخفافيش الصغيرة.

دكتور بيولوجي: كم هو قليل نتحدث عنه؟

بيث: نحن نتحدث عن حجم إبهام الإنسان. هذا حقًا صغير. هذه خفافيش نحلة طنانة وتعيش في تايلاند. تزن هذه الخفافيش في الواقع أقل من بنس واحد.

دكتور بيولوجي: أقل من بنس واحد ، خفافيش النحل الطنانة. مرحبًا ، أنا أحب الاسم بالفعل. ما رأيك يا ريبيكا؟

ريبيكا: هل يشمل ذلك أجنحتهم أم أجسادهم فقط؟

بيث: هذا مجرد جسدهم عندما تكون أجنحتهم مطوية بالقرب من أجسادهم. يبلغ طول جناحيها حوالي ست بوصات ، لذا فهي أكبر قليلاً عندما تحلق حولها.

دكتور بيولوجي: أرى. إذن ما هو حجمها؟

بيث: أكبر خفاش في العالم هو الثعلب الطائر ويبلغ طول جناحيه ستة أقدام.

دكتور بيولوجي: ستة أقدام!

بيث: ستة أقدام.

دكتور بيولوجي: قف! لم أكن أعتقد أن الخفافيش أصبحت بهذا الحجم. هل فعلت؟

ريبيكا: لم أفعل ، وأنا سعيد لأنني لم أر قط واحدة بهذا الحجم.

بيث: السبب في أنك ربما لم ترَ أحدًا أبدًا هو أنها خفافيش استوائية من العالم القديم. تعيش هذه الخفافيش في أماكن مثل أستراليا والفلبين وإندونيسيا وأماكن من هذا القبيل. هنا في الولايات المتحدة ، لن نرى الثعالب الطائرة ، إلا إذا ذهبت إلى حديقة الحيوانات المحلية. قد يكون لديهم بعض.

دكتور بيولوجي: سمعت أيضًا أن الناس يستخدمون عبارة "هو أو هي أعمى كخفاش". هل الخفافيش حقا عمياء؟

بيث: يعتقد الكثير من الناس أن الخفافيش عمياء لأنها نشطة في الليل. هذا ببساطة غير صحيح. يمكن للخفافيش أن ترى جيدًا في الواقع ، بعض الخفافيش لديها رؤية ممتازة.

دكتور بيولوجي: هل سيكون أفضل من بلدنا؟

بيث: بالنسبة لبعض الخفافيش ، قد يكون كذلك.

دكتور بيولوجي: مدهش اجل. هل يتنقلون باستخدام رؤيتهم؟

بيث: لا يفعلون. مرة أخرى ، تنشط الخفافيش في الليل ومثل البشر ، لا يمكننا الرؤية في الظلام. ولا الخفافيش. الطريقة التي تتجول بها الخفافيش في الليل ، والطريقة التي تجد بها الطعام والمأوى هي أنها تستخدم شيئًا يسمى "تحديد الموقع بالصدى".

دكتور بيولوجي: حسنًا ، تحديد الموقع بالصدى. هل هذا شيء مثل السونار؟

بيث: إنه يشبه إلى حد ما السونار. تحديد الموقع بالصدى هو في الأساس عملية تنتج فيها الخفافيش موجات صوتية. نسمي هذه "نداءات الخفافيش" ويتم إنتاج الموجات الصوتية في صندوق صوت الخفافيش. تغادر الموجات الصوتية فم الخفاش وتنتقل إلى البيئة. إذا اصطدمت تلك الموجات الصوتية بجسم ما - ويمكن أن يكون هذا الكائن حشرة ، أو شجرة ، أو مبنى - يتم إنتاج صدى وهذا الصدى يرتد عن الكائن ويعود إلى الخفاش. بمجرد أن يسمع الخفاش صدى الصوت ، فإنه يشعر بمكان وجود هذا الكائن في الفضاء.

دكتور بيولوجي: رائع. حتى يتمكنوا من سماع هذه الأصداء. يجب أن يكون ذلك حساسًا حقًا.

بيث: إنه لأمر مدهش حقًا. الشيء الآخر الذي يجب تذكره حول مكالمات الخفافيش هو أنها فوق صوتية ، مما يعني أنها على تردد أعلى مما يمكن أن يسمعه البشر. لكن الخفافيش تسمعهم. في الواقع ، المكالمات التي تصدرها الخفافيش عالية جدًا ، بحيث عندما تصدر الخفافيش المكالمة ، هناك عضلة تغلق في أذنهم حتى لا يصابوا بالصمم بسبب نداء الخفافيش الخاص بهم.

دكتور بيولوجي: من المثير للاهتمام أنك ذكرت أن البشر لا يمكنهم سماع الخفافيش لأنها فوق صوتية.

بيث: هذا صحيح.

دكتور بيولوجي: لذا ، لكوني فضوليًا ، كنت أقوم ببعض الأبحاث قبل العرض ، أتساءل بشكل أساسي عن شكلها ووجدت أحد مواقع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية - هذا موقع المسح الجيولوجي الأمريكي - ولديهم بعض التسجيلات الرائعة لمكالمات الخفافيش التي تم إجراؤها باستخدام مسجل خاص يسمح لك بالفعل بسماع صوت الخفاش. بعد إذنهم ، اعتقدت أنه سيكون من الممتع الاستماع إلى بعض ثرثرة الخفافيش. ماذا تعتقد؟

بيث: هذا يبدو وكأنه فكرة عظيمة.

[تم لعب مكالمة الخفافيش - أصوات النقر]

دكتور بيولوجي: حسنًا ، هل لديهم جميعًا صوت النقر هذا؟

بيث: سيحصل الكثير من الخفافيش على صوت النقر هذا ، لكن أحد الأشياء التي لاحظتها حول هذا الخفاش هو أنه كانت هناك أوقات كانت فيها النقرات بطيئة جدًا ثم قاموا بتسريعها. عندما تتسارع مكالمات الخفاش ، فهذا يخبرني بشيء عما يفعله الخفاش. إنها تلاحق الحشرات.

دكتور بيولوجي: أوه ، لذلك فقد ركزت على فريستها وتطاردهم.

بيث: بالضبط.

دكتور بيولوجي: حسنًا ، هذا خفاش لن نتمكن من سماعه بدون هذا المسجل.

بيث: صيح.

دكتور بيولوجي: هناك خفاش آخر لديهم على الموقع ، وهو خفاش الدرواس الغربي الذي لديه بالفعل مكالمة منخفضة بما يكفي في التردد بحيث إذا كان لديك سمع جيد ، يمكنك سماعه. دعونا نستمع.

[تم لعب مكالمة الخفافيش الثانية - أصوات النقر]

دكتور بيولوجي: الآن هذا يبدو مختلفًا بالنسبة لي عن المكالمة الأولى.

بيث: نعم هو كذلك. هذا الخفاش على الأرجح لا يلاحق الحشرات. لاحظت أن المكالمات كانت متباعدة جدًا ، وعلى الأرجح ، كان كلب الدرواس الغربي يطير عبر الفضاء بحثًا عن الطعام ، لكنه لم يعثر على أي شيء.

ريبيكا: هل تستطيع الحيوانات الأخرى سماع نداءات الخفافيش؟

بيث: هناك بعض الحيوانات. في الواقع ، هناك بعض الحشرات ، على وجه التحديد بعض العث وبعض الخنافس ، يمكنها سماع النداء بالموجات فوق الصوتية التي يصدرها الخفافيش.

دكتور بيولوجي: قد يتساءل الكثير من الناس ، لماذا نحتاج إلى الخفافيش؟ لأن الكثير من الناس يخافون من الخفافيش. إنه ليس الشيء المفضل لديهم وأعتقد أن هذا هو السبب في أننا وضعناهم في هذه الأفلام المخيفة. كيف سيكون العالم بدون خفاش؟

بيث: لسبب واحد ، سيكون هناك الكثير من الحشرات التي تطير حولها. على سبيل المثال ، يمكن لمضرب بني صغير أن يأكل 1200 بعوضة في ساعة واحدة.

دكتور بيولوجي: خلال ساعة؟

بيث: هذا كثير من الحشرات.

دكتور بيولوجي: هذا رائع ، لأن من يريد أن يلدغه البعوض ، أليس كذلك؟

بيث: بالضبط. فكر في كل رذاذ الحشرات الذي لن تضطر إلى استخدامه.

دكتور بيولوجي: كم عدد أنواع الخفافيش الموجودة؟

بيث: هناك حوالي ألف نوع مختلف من الخفافيش.

دكتور بيولوجي: ألف؟

بيث: ألف.

دكتور بيولوجي: لذلك فنحن نعرف عن الأصغر ونعرف أكبرها. هل هناك خفاش غريب حقًا؟

بيث: هناك في الواقع الكثير من الخفافيش جميلة المظهر. أعتقد أن أغرب الخفاش المفضل لدي هو الخفاش المرقط الذي يعيش هنا في أريزونا. يمكنك أن تجده يطير حول جراند كانيون. هذا الخفاش له آذان ضخمة ، حوالي نصف حجم جسمه. كما أن لديها شعر أسود داكن مع وجود بقع بيضاء كبيرة. أنا فقط أعتقد أنه خفاش مثير للاهتمام للغاية.

دكتور بيولوجي: ما الفرق بين الهيكل العظمي للطائر وخفاش؟ ما الذي يجعلهم مختلفين ولماذا الخفافيش هي الثدييات الوحيدة التي يمكنها الطيران؟

بيث: الشيء الوحيد الذي تمتلكه الخفافيش ولا تملكه الثدييات الأخرى هو أن أيديها وأذرعها قد تطورت إلى أجنحة. من المثير للاهتمام أن ننظر إلى عظام الإنسان والخفاش ، فلدينا نفس العظام ، ما عدا في الخفاش ، تبدو مختلفة تمامًا.

لذلك سيظل لدى الخفاش أربعة أصابع وإبهام ، لكن الأصابع ستكون طويلة حقًا. ستكون الأصابع في الواقع أطول من الساعد. مع ذلك ، لديك غشاء جلدي يغطي بشكل أساسي ذراعهم وأصابعهم والتي ستشكل الجناح ، مما سيسمح لهم بالتحليق.

دكتور بيولوجي: عندما تحدثنا عن عظام الطيور ، كانت مجوفة. إنها ليست مجوفة مثل الأنبوب أو القش. إنها مجوفة من حيث الشكل ، لا يمكنني القول أنها على شكل خلية نحل ، ولكن هناك جيوب هوائية وهذا يبقي تلك العظام خفيفة حقًا. عظام الخفافيش هي في الأساس مثل عظامنا.

بيث: هم انهم.

دكتور بيولوجي: لكنها صغيرة جدًا حقًا.

بيث: إنها صغيرة حقًا ، لذا فإن الخفافيش بشكل عام حيوانات صغيرة جدًا. لقد تحدثنا عن الثعلب الطائر الذي يبلغ طول جناحيه ستة أقدام ، لكن معظم الخفافيش ستكون صغيرة جدًا. تتراوح الخفافيش هنا في أريزونا التي التقطتها في أي مكان من خمسة جرامات إلى 20 جرامًا. هذا ليس ثقيلًا جدًا.

دكتور بيولوجي: هذه الخفافيش لها عظام تشبه إلى حد بعيد ما نملكه أنا وأنت. هذا هو الجزء الآخر من قصتنا اليوم ، العظام. كانت ريبيكا رائعة جدًا. لقد كانت جالسة هنا ، تطرح عليك بعض الأسئلة ، وأنت تتعلم معي أيضًا ، أليس كذلك؟

ريبيكا لدي. إنه ممتع للغاية ، شكرًا لك يا بيث.

بيث: بالطبع.

دكتور بيولوجي: هذا هو الشيء الذي يتعلق بالعلم ، بالطبع. فقط لأنك عالم وخبير في مجال واحد ، فأنت لست خبيرًا في كل مجال. من الممتع مشاركة هذه الأشياء. ما أود معرفته هو أنني نزلت إلى الاستوديو لعمل هذا البودكاست وتمكنت من السير هنا.

لدي هيكل عظمي ، ويعرف معظمنا أنه بدون ذلك ، سنكون مجرد نقطة كبيرة من goo ولن نكون قادرين حقًا على فعل أي شيء. ربما لا يمكننا حتى أن نكون بطاطس جيدة. ما الذي يثير فضولنا ، إلى جانب السماح لنا بالتحرك ، ما الذي تفعله العظام لنا؟

ريبيكا: تقوم العظام في الواقع بالكثير من الأشياء الرائعة من أجلك. بادئ ذي بدء ، إنها تساعد في حماية جميع أعضائك. تحمي جمجمتك عقلك ، ويحمي قفصك الصدري مع أضلاعك وفقراتك قلبك ورئتيك وكذلك بعض أعضاء البطن مثل الكبد والمعدة والطحال.

تعتبر حماية أعضائنا جزءًا كبيرًا مما تفعله هياكلنا العظمية لنا. يقومون أيضًا ببعض الأشياء الرائعة جدًا ، مثل العظام في أذنك. لدينا ثلاث عظام صغيرة في كلتا الأذنين تساعد في نقل الأصوات الواردة ، وهي موجات صوتية ، وستقوم أدمغتنا بترجمة هذه الأصوات لمساعدتنا على الاستماع إلى بيئتنا.

دكتور بيولوجي: بدون تلك العظام ، لن نكون قادرين على السماع.

ريبيكا: بدون عظامنا في آذاننا الوسطى ، لن نكون قادرين على السمع.

دكتور بيولوجي: ماذا تفعل العظام في أجسامنا؟

ريبيكا: تعتبر العظام أيضًا مهمة جدًا لتخزين المعادن - فكر في الكالسيوم عندما تفكر في العظام. لذا فإن عظامنا هي بالفعل أماكن تخزين للكالسيوم الذي يمكن بعد ذلك إطلاقه عندما تحتاجه أجسامنا.

أيضًا ، هناك وظيفة أخرى مهمة جدًا للعظام تتعلق بالتجاويف الموجودة داخل العظام ، والتي تحتوي على نخاع العظام. يعتبر نخاع العظام مهمًا جدًا لأجسامنا لأن خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية يتم إنتاجها كلها في تجاويف النخاع العظمي.

دكتور بيولوجي: واو ، هذا كثير من العمل.

ريبيكا: إنها. إنهم مشغولون.

د. علم الأحياء: حسنا. حسنًا ، أنت تقوم بالكثير من الأبحاث حول العظام.

ريبيكا: أنا افعل. أنا عالم حفريات.

علم الأحياء: نعم. وهكذا ، أنت مثير للاهتمام حقًا ليس فقط في العظام ولكن أيضًا في العضلات والأوتار وكل شيء بالطريقة التي تتلاءم بها جميعًا معًا.

هل يمكنك إخبارنا قليلاً عما تفعله؟ كل يوم تدخل وتبدأ في التقاط عظمة واللعب بها؟

ريبيكا: لا ، في مختبري ندرس الثدييات الحية. ندرس عضلاتهم وعظامهم من أجل مساعدتنا على فهم كيفية التجول في المناظر الطبيعية ، على سبيل المثال. وبعد ذلك يمكن لعلماء الأحافير ، الذين لا يمتلكون سوى العظام للعمل معها ، استخدام هذه المعلومات التي نجمعها عن الثدييات الحية للمساعدة في تفسير كيفية عيش الثدييات الأحفورية.

دكتور الأحياء: إذن ما هو أكبر عظم أو هيكل عظمي قمت بدراسته؟

ريبيكا: أعتقد أن أكبر ما قضيت معه معظم الوقت هو أفراس النهر. أفراس النهر من الثدييات البرية الكبيرة جدًا. لقد درستهم في إفريقيا حيث يعيشون اليوم. لكنني عملت أيضًا مع عظام الفيل التي هي أكبر بكثير من أفراس النهر. الفيلة هي أكبر الثدييات الأرضية.

دكتور علم الأحياء: إذن ما هو حجم العظم الذي نتحدث عنه؟

ريبيكا: من المحتمل أن تكون جمجمة الفيل بنفس حجم طاولة المطبخ الدائرية.

د. بيولوجي: وهل يمكنك التقاطه.

ريبيكا: بالطبع لا. [يضحك]

ريبيكا: إنها ثقيلة. خاصةً الجماجم المتحجرة التي أعمل معها والتي تحولت إلى حجر. لذلك لم تعد العظام خفيفة الوزن أو أجسادنا أصبحت الآن متحجرة.

دكتور علم الأحياء: بما أننا نتحدث عن الحجم الكبير ، سأخمن أن أكبر عظمة من الحيوانات الحية ستنتمي إلى فيل؟

ريبيكا: هذا صحيح بالنسبة للحيوانات الأرضية. ومع ذلك ، توجد أكبر الحيوانات الحية في المحيط. الحيتان ، وعلى وجه الخصوص ، الحوت الأزرق هو أكبر الحيتان.

ريبيكا: تم العثور على أكبر العظام على هذا الكوكب اليوم في الحوت الأزرق وعلى وجه الخصوص عظم الفك السفلي ، والذي يسمى الفك السفلي.

دكتور علم الأحياء: واو. حسنًا ، ماذا عن أصغر عظم؟

ريبيكا: أصغر عظمة تحدثنا عنها بالفعل ستكون تلك العظام الموجودة في آذان الثدييات. لذا فإن الثدييات الأصغر مثل القوارض سيكون لها عظام صغيرة جدًا في آذانها. وتسمى هذه العظيمات.

علم الأحياء: أوه ، هذا اسم رائع.

ريبيكا: هذا اسم رائع جدا.

د. علم الأحياء: Ossicles. هذه هي عظام الأذن الوسطى.

ريبيكا: هذا صحيح.

دكتور بيولوجي: نحن لا نتحدث عن بعض الأذن التي تقع بين أذنيك في منتصف جبهتك أو شيء من هذا القبيل؟

ريبيكا: لا ، يصف علماء التشريح الأذن بأنها مكونة من ثلاثة أجزاء. الأذن الخارجية هي الأذن التي يمكنك رؤيتها على الجزء الخارجي من جسمك. الأذن الوسطى هي مكان وجود عظيماتنا وهي مساحة مليئة بالهواء مع هذه العظام الثلاثة. تمتلئ الأذن الداخلية بالسوائل.

والخلايا الموجودة في الأذن الداخلية هي التي سيفسرها الجهاز العصبي المركزي ، دماغك ، على أنها صوت.

دكتور بيولوجي: عندما تتحدث عن العظام ، فليس من الغريب أن تكون قد تعرضت لنتوء في الكوع. وهي ليست دائما ممتعة. إنه نوع من الألم الحاد ومن الشائع أيضًا أن يقول أحدهم ، أوه ، هل صدمت عظمك المضحك.

إنه ليس شعورًا مضحكًا جدًا بالنسبة لي. إذن هل هناك عظم مضحك؟

ريبيكا: لا يوجد عظم مضحك في جسدك. اعتقدت في كثير من الأحيان أن هذه كانت الطريقة الخاطئة لوصف ما يحدث لأنها مؤلمة وليست مضحكة للغاية. يتكون كوعك في الواقع من عظمتين في الساعد ونصف القطر والزند.

عندما تضرب كوعك على سطح طاولة ، فأنت في الواقع تضغط على العصب الذي يمر بجانب الزند. وهذا هو هذا الإحساس. أنت في الواقع تضغط على هذا العصب أثناء مروره عبر تلك المنطقة.

دكتور بيولوجي: كنت أتساءل دائمًا عما إذا كان الأمر يتعلق بالعظم الذي يمتد من الكوع إلى الكتف.

ريبيكا: عظم العضد.

بيولوجي: هذا ليس مضحكا جدا.

ريبيكا: [يضحك] فكرة جيدة ، دكتور بيولوجيا. [ضحك]

دكتور بيولوجي: لذلك اعتقدت أن لديك عظم العضد هذا ، وعلى الرغم من أنه ليس مضحكًا جدًا عندما تصطدم به ، فمن الممكن أن يكون هناك شخص ما يلعب بالكلمات.

ريبيكا: يمكن ان تكون. هذه فرضية جيدة.

ريبيكا: هذا العصب قريب جدًا من عظم العضد البعيدة وكذلك الزند.

دكتور علم الأحياء: أنت تعرف القليل من الأمور التافهة. كنت تتحدث عن العظام الثلاثة في كل من آذاننا ، الأذن الوسطى. وعلى الرغم من أنني لست كبيرًا حقًا في حفظ الأرقام. لا أعتقد أن هذا مهم حقًا.

إذا كنت بالخارج وتحاول إقناع أصدقائك إذا كانت هذه هي الطريقة التي تنال إعجاب أصدقائك ويقول أحدهم ، كم عدد العظام في جسم الإنسان؟ إنه رقم سهل حقًا. تتذكر هذا دائمًا لأنك إذا أضفت هذه العظام الثلاثة في كل أذن فستكون 206.

لذلك فهي طريقة سهلة لتذكر عدد العظام في جسم الإنسان. وبالحديث عن عدد العظام في جسم الإنسان ، سأخبرك يا فتى ، أحد الأسئلة الشائعة لـ Ask-a-Biologist هو كم عدد العظام في جسم الإنسان ولكن ليس في جسم الإنسان البالغ ، وهو ما كنا عليه نتحدث عنه. يريدون معرفة عدد عظام المولود أو الرضيع.

من الصعب الإجابة عن هذا السؤال ، لكنني سأجعلك تعمل من خلاله لأنني أعتقد أن الناس يرغبون في معرفة ما يحدث. لأن لديك أكثر بكثير من 206 عندما ولدت. إذن السؤال هو هل اختفوا؟

ريبيكا: لا ، ليس لدينا أي عظام مفقودة مع تقدمنا ​​في العمر. ما يحدث هو أن عظامنا تتطور في الجنين مثل الغضروف أولاً. لذلك لدينا نماذج غضروفية سيتم استبدالها بعد ذلك بالعظام مع تقدمنا ​​في العمر.

ومع ذلك ، عندما يتم وضع هذا العظم فإنه يحدث في أماكن مختلفة. على سبيل المثال ، في عظم الفخذ الخاص بك والذي يسمى عظم الفخذ ، سيكون لديك عدة مراكز لتكوين العظام.

دكتور علم الأحياء: أوه. لذلك عندما تولد ، يكون لديك بالفعل عظام متعددة تشكل ما نسميه عظم الفخذ.

ريبيكا: هذا صحيح. سيكون لديك مراكز تعظم مختلفة مفصولة بالغضاريف. هذا الغضروف مهم جدا. بدون وجود الغضروف بين المراكز العظمية التي تتطور ، لم نتمكن من إنماء عظامنا.

دكتور علم الأحياء: أوه. فهمتها. لذا فهذه هي الطريقة التي ننمي بها عظامًا أكبر. هذا طيب. مم.

ريبيكا: نعم ، هذا مهم جدًا. وفي النهاية ستلتقي مراكز التعظم العظمي هذه مع بعضها البعض وسيتم استبدال كل هذا الغضروف بعظم وسنبقى مع عظم عظمة واحد.

د. علم الأحياء: صحيح. وإذا كنت تريد أن تعرف مكان وجود بعض الغضاريف في جسمك ، فيمكنك في الواقع لمس بعضها بسرعة كبيرة. اذهب فقط إلى الأذن ، ولكن يمكنك أيضًا الذهاب إلى طرف أنفك.

بيث: هذا في الواقع ممتع جدا بحثي لأن إحدى الطرق التي يمكنني من خلالها معرفة ما إذا كان الخفاش الذي ألتقطه في الحقل حدثًا أم بالغًا هو أن نشر جناحه للخارج وأتطلع لمعرفة ما إذا كانت عظام أصابعه قد تحجرت.

وهكذا ، إذا كان بإمكاني تسليط الضوء من خلاله ، فهو في الأساس مفصلهم وإذا جاء الضوء ، فأنا أعلم أنه خفاش صغير. ولكن إذا كان هذا العظم متحجرًا بالفعل ، فأنا أقول إنه بالغ.

دكتور بيولوجي: لقد تحدثنا عن الغضروف وتحدثنا عن العظام واستخدمنا كلمة التعظم. دعنا نتحدث قليلا عن هذا. ما هو الغضروف وما هو العظم؟

ريبيكا: كلاهما نسيج ضام. ومع ذلك ، يحتوي العظم على محتوى معدني أكثر من الغضروف.

دكتور علم الأحياء: أوه ، فهمت. إذن هذا هو الاختلاف الرئيسي.

ريبيكا: نعم فعلا.

علم الأحياء: هذا أكثر صرامة ، أليس كذلك؟

ريبيكا: نعم فعلا.

ريبيكا: هم أكثر دعما لجسمنا بمجرد أن يصبح عظم.

د. علم الأحياء: صحيح. لكننا نحتاج إلى الغضروف لأنه الشيء الذي يربط ينمو ويتوسع.

ريبيكا: بالضبط.

علم الأحياء: كم هذا رائع! نوع من مثل التحول. أنت محول لوحدك. كنا محولات قبل وجود المحولات.

ريبيكا: وبعض مستمعينا يتحولون الآن وتتشكل عظامكم بينما نتحدث.

دكتور علم الأحياء: أوه ، حتى عندما تكون نائمًا.

ريبيكا: حتى عندما تكون نائما.

دكتور بيولوجي: ما الذي يتطلبه الأمر للحصول على عظام قوية حقًا.

ريبيكا: اشرب الكثير من الحليب أو مشتقاته في نظامك الغذائي واحصل على الكثير من فيتامين د المهم لامتصاص الكالسيوم في جسمك. أفضل طريقة للحصول على فيتامين د هي الخروج في ضوء الشمس.

د. علم الأحياء: صحيح. وكانت هذه مشكلة حقيقية لأننا تعلمنا ألا نخرج في الشمس لأننا نحاول تجنب الإصابة بسرطان الجلد. لذلك ، يقولون ، لا تفعل ذلك أو إذا وضعت واقي الشمس الخاص بك. وقد قمنا بعمل جيد لدرجة أن البعض منا يعاني من نقص في فيتامين د.

ريبيكا: هذا صحيح.

دكتور بيولوجي: إذن أنت بحاجة للتحدث مع طبيبك حول هذا الموضوع. هذا شيء واحد للتفكير فيه. حسنًا ، في Ask-a-Biologist ، لا يخرج علماء الأحياء من هنا أبدًا دون أن أطرح ثلاثة أسئلة.

سأبدأ مع بيث. متى عرفت لأول مرة أنك تريد أن تصبح عالمًا أو عالم أحياء؟

إليزابيث هاغن: واو ، هذا سؤال جيد. أعتقد أنه حتى عندما كنت طفلاً صغيراً كنت أعرف أنني أريد أن أصبح عالم أحياء. قضيت الكثير من الوقت في التخييم والتنزه مع عائلتي وكنت دائمًا أجمع الصخور لأرى ما كان يعيش تحتها. كنت دائمًا أطرح أسئلتي حول الأشياء التي رأيتها في الطبيعة.

لذلك أعتقد أنه حتى عندما كنت طفلاً صغيرًا كنت أعرف أنني سأصبح عالم أحياء عندما أكبر.

علم الأحياء: ليس غير عادي. ربما لم تكن تعرف حتى ما تعنيه كلمة عالم أحياء.

بيث: على الاغلب لا. لكنني علمت أنني أحب أن أكون بالخارج. [يضحك]

دكتور علم الأحياء: حسنًا ، ريبيكا ، لحظة رائعة بالنسبة لك.

ريبيكا: أتذكر أنني مررت بلحظة. كما وصفت بيث ، أحببت أيضًا أن أكون في الهواء الطلق وكان لدي كلب وكنا نلعب بالخارج طوال الوقت وندرس الصخور والنباتات ، لكن في الحقيقة عندما بدأت الذهاب إلى المدرسة اعتقدت أنني سأصبح كاتبًا.

وكنت مكرسًا جدًا لهذا. كنت أرغب في كتابة الروايات والشعر. ولكن بعد ذلك أخذت فصلًا في الكلية وكان فصلًا للأنثروبولوجيا. كان عن علم الآثار ، وهو دراسة الحضارات القديمة.

وقد ألهمني ذلك الأستاذ لاعتبار علم الآثار مهنة. وانتهى بي الأمر في ذلك الصيف بالقيام بحفر أثري في نيو مكسيكو. في هذا الحفر وجدنا هيكل عظمي بشري. كانت تلك لحظة أهلي.

عندما رأيت أن الهيكل العظمي البشري ربما دُفن لمئات ومئات السنين ، ألهمني ذلك حقًا لمعرفة المزيد عن الهياكل العظمية بشكل عام ودراسة تاريخنا القديم.

دكتور بيولوجي: وهذه الهياكل العظمية لديها بعض القصص الشيقة التي يمكنهم روايتها ، مع ذلك.

بيث: إنهم يفعلون. العظام تتكلم.

د. علم الأحياء: العظام تتكلم. أحبها. الشيء التالي الذي سأفعله هو أن آخذ كل شيء منك. لا يمكنك أن تكون عالم أحياء. لا يمكنك أن تكون عالما. يمكنك استخدام خيالك ، حتى إذا كنت لا تعتقد أن لديك المهارات ، عليك أن تكون ما تريد أو تفعل ما تريد.

ماذا ستفعل أو ماذا ستكون لو لم تكن عالماً؟

ريبيكا: أعتقد أنني سأكون نجم موسيقى الروك.

دكتور بيولوجي: نجم موسيقى الروك. حسنًا ، تقصد نجم موسيقى الروك.

ريبيكا: نعم فعلا.

دكتور علم الأحياء: لأن هناك نجوم موسيقى الروك في العلم. إذن بيث ماذا عنك؟ ماذا لو أخذت كل شيء منك؟ الآن ، أنت طالب دراسات عليا ، وبالكاد تكون قد بدأت ولكنني سأستغني عن كل شيء. عليك أن تختار مهنة مختلفة ، ماذا ستفعل؟

بيث: كما تعلمون ، الشيء الوحيد الذي أحب أن أفعله هو أنني أحب أن أطهو كثيرًا. ولذا أحب أن أجد وصفات جديدة بمكونات مثيرة للاهتمام لم أجربها من قبل وأرى ما يمكنني التوصل إليه.

لذلك أعتقد أنني قد أسير في هذا الطريق وربما أذهب إلى مدرسة الطهاة وأصبح طاهياً ، وافتتح مطعمًا ، شيء من هذا القبيل.

دكتور بيولوجي: نعم ، حسنًا ، يمكنني رؤية ذلك. وسأدعك تفلت من العقاب لكن هذا يبدو لي وكأنه تجربة ، وهو ما نفعله جميعًا سواء كنا علماء أم لا. لذلك تناسبها بشكل جميل.

ريبيكا ، ما هي نصيحتك لمن يريد أن يصبح عالماً؟

ريبيكا: أعتقد أن أهم شيء هو الحفاظ على ذهن متفتح ومواصلة التعلم وتجربة أشياء جديدة. إذا لم يكن لدي هذا العقل المنفتح ، لما كنت قد غيرت مسيرتي المهنية من كاتب إلى عالم.

أعتقد أنه يجب أن تكون مستعدًا لاستكشاف عالمك وليس لديك أي أفكار مسبقة عما ستكون عليه عندما تكبر.

دكتور بيولوجي: الآن ، هل مازلت تكتب في أوقات فراغك؟

ريبيكا: هذا هو الشيء الجيد في كونك عالمًا. الكتابة مهمة للغاية لما نقوم به. نكتب الأوراق. نكتب الكتب. نكتب المنح للحصول على المال للقيام بأبحاثنا. لذا نعم ، لا تزال الكتابة جزءًا كبيرًا من حياتي.

دكتور بيولوجي: الآن ، بيث ، لقد بدأت للتو في حياتك المهنية.

دكتور بيولوجي: ما هي النصيحة التي تود الحصول عليها ويجب أن تكون قريبة جدًا من المنزل. ماذا ستقول لشخص يقول ، كما تعلم ، أعتقد أنني أريد أن أصبح عالمًا؟ أنا حقا أحب فصل علم الأحياء الخاص بي.

بيث: أعتقد أن النصيحة التي سأقدمها هي معرفة ما أنت متحمس له.ما الذي يسحرك؟ ما يبقيك مستيقظًا في الليل ، لأنك متحمس جدًا لتعلم أي شيء عن هذا الموضوع ومتابعته ، لأنه إذا كنت تحب ذلك ، فستستمتع بما تفعله.

ومن السهل أن تصنع مهنة من شيء تحبه تمامًا.

د. علم الأحياء: صحيح ، شغف. نسمع ذلك كثيرًا على Ask-a-Biologist. لا ينبغي الاستهانة بها. البروفيسور فيشر وبيث هاغن ، أود أن أشكركما على مشاركتي في Ask-a-Biologist ومساعدتي في عرض عيد الهالوين "Bats، Bones and Biology".

بيث: شكرا لك.

ريبيكا: شكرا لك دكتور علم الأحياء. عيد رعب سعيد.

دكتور بيولوجي: هل أنت ذاهب للخداع أم العلاج يا بيث؟

بيث: أعتقد أنني قد أبقى وأغمي على الحلوى.

دكتور علم الأحياء: نفث الحلوى؟ ماذا عنك يا ريبيكا؟

ريبيكا: سأفعل الشيء نفسه ونحت بعض القرع.

بيث: أوه ، هذا يبدو كفكرة جيدة.

دكتور بيولوجي: حسنًا ، إذا كنت تقوم بالخداع أو التعامل مع الشخصية ، يمكنني رؤية بيث. كانت ستذهب كالمضرب.

بيث: لقد ارتديت زي الخفافيش من قبل.

علم الأحياء: هل لديك؟ ماذا عنك يا ريبيكا؟ هل كنت هيكل عظمي؟

ريبيكا: لا! لم أفعل. أنا أحب فكرة بيت الخفافيش. قد أفعل ذلك سنة واحدة.

دكتور بيولوجي: حسنًا ، لقد كنت تستمع إلى Ask-a-Biologist وكان ضيوفي عالمات الأحياء Rebecca Fisher و Beth Hagen من كلية ASU لعلوم الحياة.

بالنسبة لأولئك الذين قد يرغبون في تلوين أو معرفة شخص آخر مدمن على صفحات التلوين ، لدينا صفحة تلوين ممتعة متعلقة بالعظام على موقع Ask-a-Biologist الإلكتروني. يطلق عليه yoyo skeleton ويمكن تنزيله مجانًا من صفحة التجارب والأشياء الخاصة بنا.

لدينا أيضًا مقال جديد بعنوان "Bats" وهو بقلم Beth Hagen. لذلك سوف ترغب في التحقق من ذلك.

يتم إنتاج بودكاست Ask-a-Biologist في حرم جامعة ولاية أريزونا ويتم تسجيله في Grass Roots Studio ، الموجود في مدرسة علوم الحياة ، وهي وحدة أكاديمية تابعة لكلية الفنون والعلوم الليبرالية.


نماذج من عيوب العظام

تعتبر عيوب العظام من الحالات الخطيرة التي يتضرر فيها جزء من العظام أو يفقدها بسبب الصدمة أو الجراحة ، وتحتاج إلى إصلاح من خلال تقنيات تدخلية مثل ترقيع العظام. هناك العديد من النماذج الحيوانية المستخدمة لتقييم بدائل الطعم العظمي ، ولكن الأنواع الأربعة الرئيسية هي عيب القحف ، والعيب العظمي الطويل أو القطعي ، والعيب القشري الجزئي ونماذج عيوب العظام الإسفنجية (Bigham-Sadegh and Oryan ، 2015) (الشكل 1). ). تعتبر عيوب العظم القطعي والقلبي هي الأكثر وصفًا واستخدامها على نطاق واسع في الأدبيات (Bigham-Sadegh and Oryan ، 2015).

نماذج عيوب العظام السائدة. (أ) يتم إنشاء عيوب الجمجمة بشكل عام عن طريق إدخال ثقب دائري للثقب والإزالة اللاحقة للقرص العظمي الناتج. يتم إجراء الجراحة بطريقة لا تضر بالجافية الكامنة. (ب) في نموذج عيب العظام المقطعي ، يتم إنشاء عيب عظمي أكبر ومخترق تمامًا. تتم إزالة جزء من العظم جراحيًا ، تاركًا منطقة جرح كبيرة وغير ملتصقة (فجوة) بين حواف العظام. عادة ما يتم تثبيت الفجوة بجهاز تثبيت و / أو مملوءة ببديل عظم مصمم بأنسجة لتحفيز التئام العظام ودراسة تكوين العظام. (ج) في ثقب الثقب ، أو نموذج العيب الجزئي ، يتم حفر ثقب غير كامل في جانب العظم لإنشاء منطقة مجروحة. عادةً ما يخترق ثقب الثقب العظم القشري ويمكن أن يمتد إلى العظم الإسفنجي الأساسي أو تجويف نخاع العظم. في هذا النموذج ، عادةً ما يُجرح جانب واحد فقط من العظم.

نماذج عيوب العظام السائدة. (أ) يتم إنشاء عيوب الجمجمة بشكل عام عن طريق إدخال ثقب دائري للثقب والإزالة اللاحقة للقرص العظمي الناتج. يتم إجراء الجراحة بطريقة لا تضر بالجافية الكامنة. (ب) في نموذج عيب العظام المقطعي ، يتم إنشاء عيب عظمي أكبر ومخترق تمامًا. تتم إزالة جزء من العظم جراحيًا ، تاركًا منطقة جرح كبيرة وغير ملتصقة (فجوة) بين حواف العظام. عادة ما يتم تثبيت الفجوة بجهاز تثبيت و / أو مملوءة ببديل عظم مصمم بأنسجة لتحفيز التئام العظام ودراسة تكوين العظام. (ج) في ثقب الثقب ، أو نموذج العيب الجزئي ، يتم حفر ثقب غير كامل في جانب العظم لإنشاء منطقة مجروحة. عادةً ما يخترق ثقب الثقب العظم القشري ويمكن أن يمتد إلى العظم الإسفنجي الأساسي أو تجويف نخاع العظم. في هذا النموذج ، عادةً ما يُجرح جانب واحد فقط من العظم.

عيوب عظم الجمجمة

عادة ما يتم إجراء عيب عظم الجمجمة في أنواع القوارض. تستمر القوارض في إعادة تشكيل هيكلها العظمي طوال حياتها ، مع بقاء ألواح النمو (المربع 1) ​​مفتوحة طوال فترة البلوغ (Gomes and Fernandes ، 2011). عملية عيب عظم الجمجمة بسيطة للغاية. يتضمن عيب الجمجمة في الفئران إنشاء شق سهمي (المربع 1) ​​عبر فروة رأس الحيوان. ثم يتم رفع سديلة لكشف عظم القحف ويتم إنشاء عيب عظمي دائري معياري يمتد على عمق العظم بالكامل (عادةً ما يكون العظم الجداري الشكل 1 أ) باستخدام حفر حفر مع الري بالملح لمنع تلف عظم المضيف المحيط. تتم إزالة القرص العظمي المستأصل لمنع تلف الأم الجافية. يتم بعد ذلك إعادة وضع السمحاق وإغلاق سديلة الجلد التي تغطيها بالخيوط الجراحية (ناكامورا وآخرون ، 2017). استخدمت عدة مجموعات نموذج القحف لتقييم أنواع سقالات TE المختلفة بما في ذلك المواد الاصطناعية والطبيعية ، مع وبدون خلايا وعوامل النمو مثل BMPs (الجدول 1).

أمثلة من الدراسات التي تستخدم نماذج عيب الجمجمة الجرذ

FrBvmVJFRyzp7sW3sSzqKB4fJnKpnvXKidVwD8H7ByRot1F7F2AvGALLrqhVuBw __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/>

اعتبارات عند استخدام نموذج الجمجمة

عند إنشاء أي نموذج لعيب العظام ، يكون حجم العيب المستحث ذا أهمية قصوى ، ولا سيما CSD (Reichert et al. ، 2009). في الفئران ، كان هناك جدل حول ماهية الأبعاد المثلى لـ CSD (Bosch et al. ، 1998 Gomes and Fernandes ، 2011 Hollinger and Kleinschmidt ، 1990). لإنشاء CSD في عظمة الفئران ، فإن العيوب التي يبلغ قطرها 5 مم هي الأكثر شيوعًا. بوش وآخرون أظهر أنه بعد 12 شهرًا ، لوحظ الحد الأدنى من تكوين العظام عند هوامش الخلل في الفئران (Bosch et al. ، 1998). استنتج المؤلفون أن مزايا هذا العيب البالغ 5 مم هي القدرة على إحداث عيبين لكل حيوان وتجنب الدرز السهمي الممتد للعيب. ومع ذلك ، يدافع البعض عن عيوب 8 مم مثل CSDs للجرذان ، بسبب Hollinger et al. إظهار ∼10٪ من جديد تكوين العظام بعد 13 شهرًا في عيب 5 مم ، وبالتالي فشل في تلبية المعايير المقبولة للتصنيف باعتباره CSD (Gosain et al. ، 2000 Hollinger and Kleinschmidt ، 1990). ومع ذلك ، فإن إنشاء عيب 8 مم يتطلب نهج حج القحف الجانبي ، والذي يمكن أن يضعف عملية التجديد المحلية ويضعف التئام العظام بشكل عام (جوميز وفرنانديز ، 2011). في الفئران ، تعتبر عيوب 4 مم CSDs ، ولكن تم الإبلاغ عن عيوب أكبر وأصغر (Ducheyne et al. ، 2011). علاوة على ذلك ، من الواضح أن عمر وسلالة الحيوان تحدد أيضًا CSD في كل من الفأر والجرذ (Gomes and Fernandes ، 2011).

مزايا وعيوب نماذج الجمجمة

يحظى نموذج عيب عظم القحف بشعبية بين الباحثين ، حيث تسمح بنية العظام بتكوين عيب معياري يمكن تحليله باستخدام الأنسجة والتحليل الشعاعي (Gomes and Fernandes ، 2011). علاوة على ذلك ، يمكن إدخال المواد الحيوية بوصول جراحي مناسب دون الحاجة إلى تثبيت خارجي بسبب الدعم الذي توفره الأم الجافية والجلد (Gomes and Fernandes ، 2011). علاوة على ذلك ، فإن نماذج القوارض غير مكلفة وسهلة الإيواء وتثير اهتمامًا اجتماعيًا محدودًا (Gomes and Fernandes ، 2011). تم تقييم العديد من المواد الحيوية باستخدام نموذج القحف ، مما يسمح بإجراء مقارنات جيدة للاختلافات بين سقالات TE المختلفة. أحد عيوب نموذج الجمجمة هو عدم القدرة على تقييم أداء المادة الحيوية TE تحت الأحمال الميكانيكية الفسيولوجية ، وهو أمر مهم لبعض التطبيقات السريرية للعظام TE ، مثل تجديد العظام الحاملة (Gomes and Fernandes ، 2011). علاوة على ذلك ، فإن نماذج القوارض ليست مفيدة للدراسات طويلة المدى حيث تكون هناك حاجة إلى خزعات متعددة أو عينات دم بسبب قصر عمرها وصغر حجم الأنسجة والدم نسبيًا مقارنة بنماذج البشر والحيوانات الأكبر مثل الأغنام والخنازير. علاوة على ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالتطبيق السريري ، تبدأ نماذج القوارض في الفشل في الإجابة عن الأسئلة للتأكد من فعالية استراتيجية TE بسبب اختلاف أنماط التحميل الهيكلي. للتغلب على هذه القيود ، يمكن استخدام عيوب العظام القطعية في العظام الطويلة للحيوانات الكبيرة لتقليد السيناريو السريري عن كثب.

نماذج من عيوب مقطعية طويلة العظام

تم تطوير نماذج حيوانية كبيرة لتقييم فعالية استراتيجيات هندسة الأنسجة في المواقف التي تحاكي السيناريو الإكلينيكي عن كثب. في معظم التقارير ، يتم إنشاء CSD في العظام الطويلة باستخدام نهج قطع العظم حيث يتم استخدام مثقاب أو منشار لإزالة الجزء المطلوب من موقع محدد مسبقًا في العظم (الشكل 1 ب ، ج) (بيرنر وآخرون ، 2013 Cipitria et al.، 2013، 2015 Reichert et al.، 2010a). إذا كانت الدراسة تتطلب نمذجة لعيب رضحي ، فقد تُترك الحافة غير متساوية.

تم نمذجة العيوب القطعية الطويلة في العديد من الأنواع ، بما في ذلك الكلاب والأغنام والماعز والخنازير (Reichert et al. ، 2009) ، ويجب مراعاة عدد من العوامل عند اختيار نوع حيواني لدراسات نمذجة عيوب العظام الطويلة. يتضمن ذلك تقييم أوجه التشابه بين الأنواع وعلم وظائف الأعضاء البشرية ، والقدرة التشغيلية التقنية ، وتوافر الحيوانات وتكلفتها (الجدول 2) (Reichert et al. ، 2009).

اعتبارات عند اختيار نوع حيواني لعيوب مقطعية طويلة العظام

XRnPSCn7sMqSAztdHnL9IS3QKorEeS3uDNBTbygPSvU04OEGmk3g __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/>

يشبه تكوين عظام الكلاب والأغنام والماعز والخنازير تلك الموجودة لدى البشر (نيومان وآخرون ، 1995). تم استخدام الكلاب تقليديًا كنموذج في أبحاث تقويم العظام ، ولكن بسبب المخاوف العامة ، انخفض استخدامها في نماذج العيوب القطاعية (O'Loughlin et al. ، 2008). تم استخدام الخنازير في أبحاث تجديد العظام ، ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى التعامل الدقيق مع الأنواع غالبًا ما تمنع استخدامها. وبالتالي ، فإن الأنواع الحيوانية الأكثر استخدامًا لعيوب العظام القطعية هي الأغنام (الجدول 3). الأغنام الناضجة لها وزن جسم مماثل للبشر البالغين ، مما يسمح بترجمة النتائج بسهولة إلى البيئة السريرية (Reichert et al. ، 2009). علاوة على ذلك ، تم توثيق التحميل الميكانيكي للأطراف الخلفية للأغنام (الأغنام) جيدًا ، وحوالي نصف ذلك في البشر أثناء مرحلة المشي (Taylor et al. ، 2006) ، مما يسهل ترجمة نتائج البحث. علاوة على ذلك ، تتمتع الأغنام والبشر بمعدلات متشابهة في التمثيل الغذائي وإعادة تشكيل العظام (den Boer et al. ، 1999).

أمثلة على النماذج القطعية الطويلة في قصبة الساق

xQtoC40YU4t8yJcgogbLQ __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/>

عيب قطعي طويل عظم الساق

على غرار نماذج الجمجمة ، يجب مراعاة حجم الخلل في العظام الطويلة بعناية لإنشاء CSD حقيقي. ينتج الخلل القطاعي عن إزالة جزء من العظم بواسطة المثقاب أو المنشار ، وعادة ما يتم إجراؤه سريريًا استجابةً للصدمة ، أو من استئصال العظام الميتة أو المصابة أو غير الملتئمة (الشكل 1 ب). من المقبول عمومًا أن حجم الخلل يجب أن يكون 2-2.5 مرة من قطر عمود العظم الطويل (ASTM ، 2014 Lindsey et al. ، 2006). ومع ذلك ، لا يتم تحديد CSD من خلال حجمها فقط ، ولكن أيضًا من خلال عوامل أخرى ، مثل عمر وأنواع الحيوان ، وموقع الخلل ، وبنية العظام ، ووجود السمحاق ، والتحميل الميكانيكي للعظم ، والتمثيل الغذائي والجهازي. حالة الحيوان ، وكذلك بواسطة جهاز التثبيت المستخدم لتثبيت عيب العظام والسماح بالعودة المبكرة إلى الحركة (Glatt and Matthys ، 2014).

تم استخدام العديد من مواقع العظام الطويلة لإثبات عيوب العظام القطعية ، بما في ذلك الثلث القريب من قصبة الساق وعنق الفخذ والمشط (الإطار 1) (كريستو وآخرون ، 2014). قصبة الساق هي الموقع التشريحي الأكثر استخدامًا في نماذج الأغنام. تشير معظم الدراسات التي أجريت على الأغنام إلى أن CSD في الظنبوب يبلغ قطرها 2-2.5 مرة من قطر العظم (ASTM ، 2014 Gugala et al. ، 2007 Lindsey et al. ، 2006) ، ولكن هناك تقارير عن استخدام ثلاثة أضعاف القطر ( غوغالا وآخرون ، 2007). ومع ذلك ، تشير العديد من الدراسات في كثير من الأحيان فقط إلى طول الخلل وليس حجم العظم نفسه ، مما يجعل من غير الواضح ما إذا كان العيب المستحث هو بالفعل CSD (Gugala et al. ، 2007). تشيرسو وآخرون. وجد أيضًا أنه في سلالة من الأغنام يبلغ متوسط ​​قطر عمودها 22 سم ، كان قطرها 50 ملمًا كافيًا للتسبب في حدوث CSD (Christou et al. ، 2014). في الآونة الأخيرة ، Lammens et al. اقترح استخدام عيب كبير يبلغ 4.5 سم مع فاصل بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) باعتباره أكثر ملاءمة من عيب 3 سم في نموذج عيب قصبة الساق (Lammens et al. ، 2017). ومن ثم ، فإن فهم وإجماع CSD في العظام الطويلة لا يزال غير واضح (Gugala et al. ، 2007).

ومع ذلك ، فإن CSD نفسها ليست هي الجانب الوحيد للعيوب القطعية طويلة العظام التي يتم تقييمها. قيمت العديد من الدراسات المواد الحيوية المختلفة في نموذج عيب الساق (Mastrogiacomo et al. ، 2006). من بين أنواع السقالات TE المختلفة ، تم تفضيل السقالات القائمة على السيراميك نظرًا لخصائصها الناقلية العظمية. أظهرت السقالات الخزفية المكونة من فوسفات الكالسيوم بنسبة 100٪ تكوين عظمي تدريجي في عيب في قصبة الغنم يبلغ قطره 48 مم على مدار عام واحد ، مع إعادة امتصاص السقالات بالكامل لمدة عامين (Mastrogiacomo et al. ، 2006). تمت أيضًا دراسة إضافة الخلايا الجذعية إلى السقالات الخزفية في العديد من الدراسات. كون وآخرون. أظهر أنه يمكن استخدام BMSCs لإصلاح عيوب العظام في نموذج الأغنام باستخدام سقالة خزفية مسامية (Kon et al. ، 2000). بعد شهرين فقط ، تم تحسين تكوين العظام في سقالات BMSC المصنفة مقارنة بالسقالات الخزفية المسامية الخالية من الخلايا (Kon et al. ، 2000). ليو وآخرون. أظهر أنه في الماعز التي تعاني من عيب في القصبة يبلغ 26 ملم ، فإن سقالات-tricalcium phosphate (β-TCP Box 1) مع BMSCs المستحثة بالعظم يمكن أن تشكل عظامًا جديدة بشكل فعال في 32 أسبوعًا (Liu et al. ، 2010).

تحتوي أنسجة العظام على العديد من العوامل المعززة للنمو للسماح بتكوين العظام ، بما في ذلك BMPs وعامل النمو المشتق من الصفائح الدموية (PDGF) وعامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF). تم تقييم إضافة عوامل النمو إلى السقالات لتعزيز تكوين العظام في العديد من نماذج عيوب الساق. حققت مجموعتنا في دور BMP-7 البشري المؤتلف (rhBMP-7) والسقالة المركبة المكونة من بولي-بيتا-كابرولاكتون الطبي (PCL) مع β-TCP ، في تعزيز تجديد العظام في عيب قصبة الساق CSD الغني (Cipitria et al. ، 2013). طبقنا 3.5 مجم rhBMP-7 على السقالة المركبة ولاحظنا تكوين عظام أكبر وخصائص ميكانيكية فائقة للسقالة المركبة المحملة بـ rhBMP-7 مقارنة بالمعيار الحالي ، وهو تطعيم عظمي ذاتي ، بعد 12 شهرًا (الشكل 2). Niemeyer et al. قام بتقييم تأثير عوامل نمو البلازما الغنية بالصفائح الدموية (PRP) على التئام العظام. قارنت الدراسة BMSCs مع الخلايا الجذعية المشتقة من الدهون (ADSCs) مع وبدون مكملات PRP لمدة 26 أسبوعًا. أظهر التقييم الشعاعي أنه في 10 أسابيع ، أظهرت حيوانات BMSC تكوينًا عظميًا أكثر من مجموعة ADSC وحدها ، ولكن يمكن تعويض ذلك عن طريق إضافة PRP إلى ADSCs (Niemeyer et al. ، 2010).

الجراحة وتحضير السقالة / rhBMP-7. (A-G) التوليد الجراحي لخلل عظمي مقطعي وزرع سقالة TE. لإنشاء عيب قطعي في قصبة الساق يبلغ 3 سم ، تم الكشف عن العظم وتم تثبيت لوحة ضغط ديناميكية مؤقتًا بمسمارين (أ). بعد ذلك ، تم حفر ثقوب المسامير ، وتم وضع علامة على خطوط الوسط والعيوب (B ، C) ، وتمت إزالة قطعة العظام بعد قطع العظم (D ، E). تمت إزالة السمحاق 1 سم على طرفي موقع عيب الساق قبل إعادة محاذاة شظايا العظام (F) وتثبيتها باللوح والمسامير (G). (HM) مناظر علوية (H) وجانبية (I) من سقالة طبية أسطوانية من البولي كابرولاكتون ثلاثي الفوسفات (mPCL-TCP) يتم إنتاجها عن طريق الترسيب المنصهر. قبل الزرع ، تمت معالجة السقالات السطحية باستخدام هيدروكسيد الصوديوم لجعلها أكثر ماءًا ، كما هو موضح في صور الفحص المجهري الإلكتروني قبل (J ، داخلي) وبعد (J) معالجة هيدروكسيد الصوديوم. لتحميل السقالات بالبروتين المؤتلف للعظام البشرية BMP-7 ، تم خلط BMP-7 المجفف بالتجميد مع محلول ملحي معقم ونقله إلى القناة الداخلية للسقالة وعلى واجهات التلامس بين العظم والسقالة (K ، L) . ثم تم زرع السقالات المعززة BMP-7 في عيوب قصبة الساق القطعية (M). (NP) صور الأشعة السينية التمثيلية التي تظهر عيوب قصبة الساق القطعية بعد 3 أشهر من العلاج بالسقالة فقط (N) ، أو السقالة المعززة بـ 1.75 مجم rBMP-7 (O) أو السقالة المعززة بـ 3.5 مجم rBMP-7 (P) ، مما يُظهر تجددًا فائقًا للعظام في السقالات مع كميات متزايدة من تحميل rhBMP-7 بسبب الخصائص العظمية القوية لـ rhBMP-7. مقتبس من Cipitria et al. (2013).

الجراحة وتحضير السقالة / rhBMP-7. (A-G) التوليد الجراحي لخلل عظمي مقطعي وزرع سقالة TE. لإنشاء عيب قطعي في قصبة الساق يبلغ 3 سم ، تم كشف العظم وتم تثبيت لوحة ضغط ديناميكية مؤقتًا ببراغي (أ). بعد ذلك ، تم حفر ثقوب المسامير ، وتم وضع علامة على خطوط الوسط والعيوب (B ، C) ، وتمت إزالة قطعة العظام بعد قطع العظم (D ، E). تمت إزالة السمحاق 1 سم على طرفي موقع عيب الساق قبل إعادة محاذاة شظايا العظام (F) وتثبيتها باللوح والمسامير (G). (HM) مناظر علوية (H) وجانبية (I) من سقالة طبية أسطوانية من البولي كابرولاكتون ثلاثي الفوسفات (mPCL-TCP) يتم إنتاجها عن طريق الترسيب المنصهر. قبل الزرع ، تمت معالجة السقالات السطحية باستخدام هيدروكسيد الصوديوم لجعلها أكثر ماءًا ، كما هو موضح في صور الفحص المجهري الإلكتروني قبل (J ، داخلي) وبعد (J) معالجة هيدروكسيد الصوديوم. لتحميل السقالات بالبروتين المؤتلف للعظام البشرية BMP-7 ، تم خلط BMP-7 المجفف بالتجميد مع محلول ملحي معقم ونقله إلى القناة الداخلية للسقالة وعلى واجهات التلامس بين العظم والسقالة (K ، L) . ثم تم زرع السقالات المعززة BMP-7 في عيوب قصبة الساق القطعية (M). (NP) صور الأشعة السينية التمثيلية التي تظهر عيوب قصبة الساق القطعية بعد 3 أشهر من العلاج بالسقالة فقط (N) ، أو السقالة المعززة بـ 1.75 مجم rhBMP-7 (O) أو السقالة المعززة بـ 3.5 مجم rBMP-7 (P) ، مما يُظهر تجددًا فائقًا للعظام في السقالات مع كميات متزايدة من تحميل rhBMP-7 بسبب الخصائص العظمية القوية لـ rhBMP-7. مقتبس من Cipitria et al. (2013).

هناك عامل آخر يمكن أن يؤثر على جودة وكمية التئام العظام في عيب العظام القطعي وهو نوع جهاز التثبيت المستخدم (Reichert et al. ، 2009). لأغراض الترجمة السريرية ، من المفيد استخدام جهاز تثبيت خارجي يتم استخدامه في العيادة ويدعم أيضًا التئام العظام.إذا كان التثبيت شديد الصلابة ، فإنه سيمنع الشفاء (Perren ، 2002). تُستخدم أجهزة التثبيت الداخلي ، بما في ذلك الصفائح والمسامير العظمية أو المسامير داخل النخاع ، بشكل شائع لتثبيت عيب الظنبوب وتقليد الإعداد السريري (Cipitria et al.، 2013 Fernandes et al.، 2014 Histing et al.، 2016 Pobloth et al.، 2017). أوصت إحدى المجموعات بالتثبيت الخارجي مع غرسات شبكية أسطوانية بدلاً من التثبيت الداخلي ، لأنها تمنع أي تداخل مع الاستجابات البيولوجية في موقع الخلل (Gugala et al. ، 2007). حتى الآن ، لم تقارن أي دراسة بشكل مباشر بين تأثيرات أجهزة التثبيت المختلفة على التئام العظام لتحديد الأنسب لعيوب قصبة الساق.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة عمر الحيوان عند دراسة نموذج عيب الساق. أبلغت الدراسات عن عيوب مقطعية في قصبة الساق باستخدام كل من الأغنام الناضجة هيكليًا والشباب. مالهوترا وآخرون أظهر أن معدل نمو العظام في عيوب الفخذ والقصبة القريبة بقطر 8 و 11 و 14 ملم كان أعلى في الأغنام غير الناضجة هيكليًا (18 شهرًا) مقارنة مع الحيوانات المسنة ، الناضجة هيكليًا (5 سنوات) ( مالهوترا وآخرون ، 2014). رايشرت وآخرون. نصح باستخدام الأغنام بمتوسط ​​عمر 7-9 سنوات ، لأن إعادة تشكيل العظام الثانوية (المربع 1) ​​، والتي تجعلها أكثر تشابهًا في بنيتها مع البشر ، لا تتم حتى تصل الأغنام إلى هذا العمر (Reichert et al.، 2010 أ). ومع ذلك ، عندما يقوم الباحثون بإجراء دراسات على الحيوانات الكبيرة ، غالبًا ما يتم تفضيل الحيوانات الأصغر سنًا بسبب التكلفة. يمكن أن يؤدي هذا إلى التقليل من فعالية استراتيجيات TE التي من المرجح أن يتم تطبيقها على كبار السن من البشر بمجرد ترجمتها إلى الإعداد السريري.

اعتبارات عند استخدام نموذج عيب قطعي طويل عظم الساق

يتمثل أحد أكبر التحديات في إنشاء منتج طبي علاجي متقدم (ATMP) في إنشاء نموذج ما قبل سريري مناسب يحاكي السيناريو الإكلينيكي الحقيقي ويتنبأ بدقة بالنتائج. حتى الآن ، حالت الاختلافات في بروتوكولات نماذج العيوب القطعية الطويلة في عظم الساق ، مثل عمر وجنس الحيوانات ، وجهاز تثبيت العظام ، وإجراءات ما بعد الجراحة ، والضوابط المناسبة ، دون تطوير نموذج معياري لعيوب طويلة في العظام الحيوانية الكبيرة (سيبيتريا وآخرون ، 2013 فرنانديز وآخرون ، 2014 بوبلوث وآخرون ، 2017). يعد نموذج العيب القطعي طويل عظم الساق هو النموذج الحيواني الكبير الأكثر استخدامًا حتى الآن. ومع ذلك ، حتى يتم تنفيذ بروتوكول ونموذج موحدين ، وبالتالي القضاء على جميع الاختلافات المذكورة أعلاه أو التقليل منها ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق. يختلف وقت متابعة الحيوانات بعد الإجراء أيضًا بين الدراسات. على الرغم من التقارير التي تفيد بأن كسرًا بسيطًا في الأغنام يحقق الاتحاد في غضون 10-15 أسبوعًا (ناكامورا وآخرون ، 2017) ، فإن العوامل الجراحية الأخرى ، مثل ارتفاع أو تقليل السمحاق في موقع الخلل ، تؤثر أيضًا على وقت الشفاء ، وتأثيراتها على يجب فهم العلاج البيولوجي المحلي من أجل توحيد توقيت متابعة ما بعد الجراحة (Utvag et al. ، 1998).

تعتبر الضوابط المناسبة اعتبارًا مهمًا آخر عند تقييم فعالية TEC في نموذج عيب عظمي مقطعي. تستخدم بعض الدراسات عيوبًا فارغة ، حيث لا يتم زرع TEC ، كعناصر تحكم ، بينما لا يستخدم البعض الآخر أي عناصر تحكم على الإطلاق (Christou et al. ، 2014). علاوة على ذلك ، فإن معدل تكوين العظام المقبول في العيب الفارغ ، والذي يمكن تعريفه على أنه شفاء أكبر من 10 ٪ من منطقة العيب طوال مدة التجربة (هولينجر وكلينشميت ، 1990) ، في الحيوانات الضابطة هي أيضًا قيد المناقشة (كريستو وآخرون . ، 2014) وتحتاج إلى أن تكون موحدة. باختصار ، هناك حاجة إلى توافق في الآراء لتوحيد نموذج عيب عظام قطعي كبير للحيوان لتقليل الفجوة من مقاعد البدلاء إلى السرير لاستراتيجيات العظام TE.

من أجل معالجة القيود المفروضة على الترجمة السريرية لنماذج العيوب القطعية الحيوانية الأكبر حجمًا ، قام مختبر Hutmacher بتوحيد نموذج عيب قطعي من الأغنام بطول 3 سم و 6 سم والتحقق من صحته على مدى السنوات العشر الماضية (Berner et al.، 2017، 2013 Cipitria et al.، 2013، 2015 Reichert et al.، 2012a، 2010a، 2011). تمت دراسة مفاهيم هندسة أنسجة العظام المختلفة في هذا النموذج على مدى 3 إلى 12 شهرًا في الجسم الحي فترة (الجدول 4). وبالتالي ، فإن الاختبار قبل السريري لإدارة الغذاء والدواء (FDA) - المعتمدة والمطابقة الأوروبية (CE) - سقالة مركبة قابلة للتحلل الحيوي مع BMP-2 و / أو سديلة قشرية قشرية وعائية (المربع 1) ​​أدت إلى ترجمة سريرية عند الشباب مريض يعاني من عيب 36 سم في الساق بسبب إصابة رضحية (Hutmacher ، 2017).

ملخص مفاهيم العظام TE في نماذج الخلل القطعي للأغنام

-nrqtvjNWW6QpzoILeb6q0A __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/>

مقارنات بين نماذج عيوب العظام المختلفة

كما تم وصفه سابقًا ، تنشأ معظم العظام من الأديم المتوسط ​​الجنيني وتتشكل عبر غضروف وسيط في عملية تُعرف باسم التعظم الغضروفي الداخلي. ومع ذلك ، في عظم القحف ، يساهم كل من القمة العصبية والأديم المتوسط ​​في تطوره في عملية تسمى التعظم الغشائي. الأصل المختلف لهذه العظام له عواقب بيولوجية مهمة. على سبيل المثال ، Quarto et al. لاحظ إمكانات العظام المتفوقة في المختبر وقدرات الشفاء العظمي في في الجسم الحي نماذج العيوب القلبية في القمة العصبية المشتقة ، مقارنة بالنماذج المشتقة من الأديم المتوسط ​​وبانيات العظم والعظام (Quarto et al. ، 2010). وبالمثل ، تم العثور على الخلايا المشتقة من القمة العصبية لإنتاج المزيد من الأنسجة المعدنية وتحفز تكوين العظام أكثر من الخلايا المشتقة من الأديم المتوسط ​​من العظام الطويلة (Aghaloo et al. ، 2010 Reichert et al. ، 2013). من ناحية أخرى ، عند مقارنة معدل تجديد عيب ثقب عظم الساق (الشكل 1 ج) مع عيب قبي (الشكل 1 أ) ، ليم وآخرون. لوحظ شفاء أسرع في الظنبوب منه في نموذج عيب الجمجمة (ليم وآخرون ، 2013). اقترح المؤلفون أن الاختلافات في وقت الشفاء بين نموذجي العيب قد تكون ناجمة عن زيادة التحميل الميكانيكي أو تأثير السمحاق المتبقي في موقع عيب قصبة الساق مقارنةً بموقع الخلل في الجمجمة. من الواضح أن الاختلافات في القدرة على الشفاء لا توجد فقط بين خلايا osteoprogenitor (الإطار 1) من أصول جنينية مختلفة ، ولكن أيضًا بين نماذج عيوب العظام المختلفة. يجب مراعاة هذه الاختلافات عند تحليل فعالية TEC في تجديد العظام من الجروح التي تم إنشاؤها في مواقع عيوب مختلفة.

كما هو موضح سابقًا ، يمكن تطبيق تقنيات TE لتجديد العظام وإصلاحها في نماذج عيوب عظام الحيوانات لدراسة السقالات والمواد الحيوية الموصلية العظمية الجديدة. ومع ذلك ، يجب أن تؤخذ الاختلافات في قدرة الشفاء بين مواقع عيوب العظام المختلفة في الاعتبار عند اختيار نموذج وعند المقارنة مع البيانات المنشورة مسبقًا. لا تنطبق هذه الاعتبارات على مناهج TE الخاصة بعيوب العظام الناتجة عن الصدمات فحسب ، بل تنطبق أيضًا على مناهج TE المستخدمة لتوليد العظام لدراسة التفاعلات مع الخلايا السرطانية. في القسم التالي ، نصف كيف يتم استخدام عظام TE حاليًا للتقدم في الجسم الحي نمذجة أورام العظام الأولية والثانوية.


دلائل الميزات

    يوفر الوقت للباحثين الأكاديميين والطبيين والصيدلانيين في الوصول بسرعة إلى أحدث التفاصيل حول مجموعة واسعة من قضايا العظام الجينية ، بدلاً من البحث في آلاف المقالات الصحفية.

يوفر لغة مشتركة لعلماء أحياء العظام وعلماء الوراثة لمناقشة تطور خلايا العظام وعلم الوراثة وتفاعلاتها في تطور المرض

بالنسبة للباحثين السريريين الذين هم أيضًا MD ، فإن التشخيص الصحيح (وبالتالي العلاج الصحيح) لأمراض العظام يعتمد على فهم قوي للأساس الجزيئي للمرض.


38.2 العظام

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • صنف الأنواع المختلفة من العظام في الهيكل العظمي
  • اشرح دور أنواع الخلايا المختلفة في العظام
  • اشرح كيف تتشكل العظام أثناء التطور

العظم ، أو النسيج العظمي ، هو نسيج ضام يشكل الهيكل الداخلي. يحتوي على خلايا متخصصة ومصفوفة من الأملاح المعدنية وألياف الكولاجين.

تشتمل الأملاح المعدنية بشكل أساسي على هيدروكسيباتيت ، وهو معدن يتكون من فوسفات الكالسيوم. التكلس هو عملية ترسيب الأملاح المعدنية على مصفوفة ألياف الكولاجين التي تبلور الأنسجة وتصلبها. تحدث عملية التكلس فقط في وجود ألياف الكولاجين.

تصنف عظام الهيكل العظمي البشري حسب شكلها: عظام طويلة ، عظام قصيرة ، عظام مسطحة ، عظام خياطة ، عظام سمسمانية ، وعظام غير منتظمة (الشكل 38.16).

العظام الطويلة أطول من عرضها ولها جذع وطرفان. يحتوي الشلل ، أو العمود المركزي ، على نخاع العظم في تجويف النخاع. النهايات المستديرة ، المشاش ، مغطاة بالغضروف المفصلي ومليئة بنخاع العظم الأحمر الذي ينتج خلايا الدم (الشكل 38.17). معظم عظام الأطراف عبارة عن عظام طويلة - على سبيل المثال ، عظم الفخذ والساق والزند والكعبرة. وتشمل الاستثناءات من ذلك الرضفة وعظام الرسغ والكاحل.

العظام القصيرة ، أو العظام المكعبة ، هي عظام لها نفس العرض والطول ، مما يمنحها شكلًا يشبه المكعب. على سبيل المثال ، عظام الرسغ (الرسغ) والكاحل (عظم الكعب) هي عظام قصيرة (الشكل 38.16).

العظام المسطحة هي عظام رفيعة وعريضة نسبيًا توجد في الأماكن التي تتطلب حماية واسعة للأعضاء أو عندما تكون الأسطح العريضة من التعلق العضلي مطلوبة. من أمثلة العظام المسطحة: عظمة القص (عظم الصدر) والأضلاع والكتف (لوحي الكتف) وسقف الجمجمة (الشكل 38.16).

العظام غير المنتظمة هي عظام ذات أشكال معقدة. قد يكون لهذه العظام أسطح قصيرة أو مسطحة أو محززة أو ممزقة. من أمثلة العظام غير المنتظمة الفقرات وعظام الورك والعديد من عظام الجمجمة.

عظام السمسم هي عظام صغيرة ومسطحة وتشبه شكل بذور السمسم. الرضفة هي عظام سمسمانية (الشكل 38.18). تتطور عظام السمسم داخل الأوتار ويمكن العثور عليها بالقرب من المفاصل عند الركبتين واليدين والقدمين.

العظام القطبية هي عظام صغيرة ومسطحة وغير منتظمة الشكل. يمكن العثور عليها بين العظام المسطحة للجمجمة. وهي تختلف من حيث العدد والشكل والحجم والموضع.

أنسجة العظام

تعتبر العظام أعضاء لأنها تحتوي على أنواع مختلفة من الأنسجة ، مثل الدم والنسيج الضام والأعصاب وأنسجة العظام. تشكل الخلايا العظمية ، الخلايا الحية لأنسجة العظام ، المصفوفة المعدنية للعظام. هناك نوعان من أنسجة العظام: مضغوط وإسفنجي.

أنسجة العظام المدمجة

يشكل العظم المضغوط (أو العظم القشري) الطبقة الخارجية الصلبة لجميع العظام ويحيط بالتجويف النخاعي أو نخاع العظم. يوفر الحماية والقوة للعظام. تتكون أنسجة العظام المدمجة من وحدات تسمى osteons أو أنظمة Haversian. العظمون عبارة عن هياكل أسطوانية تحتوي على مصفوفة معدنية وخلايا عظمية حية متصلة بالقنوات ، والتي تنقل الدم. يتم محاذاة موازية للمحور الطويل للعظم. يتكون كل عظم من صفائح ، وهي طبقات من المصفوفة المدمجة تحيط بقناة مركزية تسمى قناة هافيرسيان. تحتوي قناة هافيرسيان (القناة العظمية) على الأوعية الدموية للعظام والألياف العصبية (الشكل 38.19). تتم محاذاة العظام الموجودة في أنسجة العظام المضغوطة في نفس الاتجاه على طول خطوط الإجهاد وتساعد العظام على مقاومة الانحناء أو التكسر. لذلك ، فإن أنسجة العظام المدمجة تكون بارزة في مناطق العظام التي يتم فيها الضغط في اتجاهات قليلة فقط.

اتصال مرئي

أي العبارات التالية خاطئة عن أنسجة العظام؟

  1. تتكون أنسجة العظام المضغوطة من عظام أسطوانية محاذية بحيث تنتقل بطول العظم.
  2. تحتوي قنوات هافيرسيان على أوعية دموية فقط.
  3. تحتوي قنوات هافيرسيان على أوعية دموية وألياف عصبية.
  4. تم العثور على الأنسجة الإسفنجية في الجزء الداخلي من العظام ، والأنسجة العظمية المدمجة في الخارج.

الأنسجة الإسفنجية

في حين أن أنسجة العظام المدمجة تشكل الطبقة الخارجية لجميع العظام ، فإن العظم الإسفنجي أو العظم الإسفنجي يشكل الطبقة الداخلية لجميع العظام. لا تحتوي الأنسجة العظمية الإسفنجية على العظمون التي تشكل نسيجًا عظميًا مضغوطًا. بدلاً من ذلك ، يتكون من الترابيق ، وهي صفائح مرتبة على شكل قضبان أو ألواح. تم العثور على نخاع العظم الأحمر بين trabuculae. تقوم الأوعية الدموية داخل هذا النسيج بتوصيل المغذيات إلى الخلايا العظمية وإزالة النفايات. يشكل نخاع العظم الأحمر لعظم الفخذ والجزء الداخلي من العظام الكبيرة الأخرى ، مثل الحرقفة ، خلايا الدم.

يقلل العظم الإسفنجي من كثافة العظام ويسمح لأطراف العظام الطويلة بالانضغاط نتيجة الضغوط التي تتعرض لها العظام. يظهر العظم الإسفنجي بشكل بارز في مناطق العظام غير المجهدة بشدة أو حيث تأتي الضغوط من عدة اتجاهات. تخضع مشاش العظام ، مثل عنق عظم الفخذ ، للإجهاد من عدة اتجاهات. تخيل وضع صورة ثقيلة مؤطرة مسطحة على الأرض. يمكنك رفع جانب واحد من الصورة باستخدام عود أسنان إذا كان المسواك عموديًا على الأرض والصورة. الآن قم بعمل ثقب وألصق عود الأسنان في الحائط لتعليق الصورة. في هذه الحالة ، تتمثل وظيفة عود الأسنان في نقل الضغط النزولي للصورة إلى الحائط. تتجه القوة المؤثرة على الصورة مباشرة إلى الأرض ، لكن القوة الواقعة على عود الأسنان هي سحب سلك الصورة لأسفل وندفع قاع الفتحة الموجودة في الحائط لأعلى. سوف ينكسر المسواك من الحائط مباشرةً.

عنق عظم الفخذ أفقي مثل عود الأسنان في الجدار. يدفعه وزن الجسم للأسفل بالقرب من المفصل ، لكن الشلل الرأسي لعظم الفخذ يدفعه للأعلى في الطرف الآخر. يجب أن يكون عنق عظم الفخذ قويًا بما يكفي لنقل القوة الهابطة لوزن الجسم أفقياً إلى العمود الرأسي لعظم الفخذ (الشكل 38.20).

ارتباط بالتعلم

اعرض صورًا مجهرية للأنسجة العضلية الهيكلية أثناء مراجعة علم التشريح.

أنواع الخلايا في العظام

يتكون العظم من أربعة أنواع من الخلايا: بانيات العظم وخلايا ناقضات العظم وخلايا عظمية وخلايا منشط العظم. بانيات العظم هي خلايا عظمية مسؤولة عن تكوين العظام. تقوم بانيات العظم بتجميع وإفراز الجزء العضوي والجزء غير العضوي من المصفوفة خارج الخلية لأنسجة العظام وألياف الكولاجين. تصبح بانيات العظم محاصرة في هذه الإفرازات وتتحول إلى خلايا عظمية أقل نشاطًا. ناقضات العظم هي خلايا عظمية كبيرة تصل إلى 50 نواة. يزيلون بنية العظام عن طريق إطلاق الإنزيمات والأحماض الليزوزومية التي تذيب المصفوفة العظمية. تُطلق هذه المعادن من العظام إلى الدم ، وتساعد على تنظيم تركيزات الكالسيوم في سوائل الجسم. يمكن أيضًا إعادة امتصاص العظام لإعادة التشكيل ، إذا تغيرت الضغوط المطبقة. الخلايا العظمية هي خلايا عظمية ناضجة وهي الخلايا الرئيسية في النسيج الضام العظمي التي لا تستطيع هذه الخلايا تقسيمها. تحافظ الخلايا العظمية على بنية العظام الطبيعية عن طريق إعادة تدوير الأملاح المعدنية في المصفوفة العظمية. خلايا Osteoprogenitor هي خلايا جذعية حرشفية تنقسم لإنتاج خلايا ابنة تتمايز إلى بانيات عظم. تعتبر خلايا Osteoprogenitor مهمة في إصلاح الكسور.

تطور العظام

التعظم ، أو تكون العظم ، هو عملية تكوين العظام بواسطة بانيات العظم. يختلف التعظم عن عملية التكلس بينما يحدث التكلس أثناء تعظم العظام ، ويمكن أن يحدث أيضًا في الأنسجة الأخرى. يبدأ التعظم بعد ستة أسابيع تقريبًا من إخصاب الجنين. قبل هذا الوقت ، يتكون الهيكل العظمي الجنيني بالكامل من أغشية ليفية وغضاريف زجاجية. يسمى تطور العظام من الأغشية الليفية تطور التعظم الغشائي من الغضروف الهياليني بالتعظم الغضروفي الداخلي. يستمر نمو العظام حتى سن 25 تقريبًا. يمكن أن تنمو سماكة العظام طوال الحياة ، ولكن بعد سن 25 ، يعمل التعظم بشكل أساسي في إعادة تشكيل العظام وإصلاحها.

التحجر الغشائي

التعظم الغشائي هو عملية نمو العظام من الأغشية الليفية. يشارك في تكوين العظام المسطحة للجمجمة والفك السفلي والترقوة. يبدأ التعظم عندما تشكل الخلايا اللحمية المتوسطة قالبًا لعظم المستقبل. ثم يتمايزون إلى بانيات العظم في مركز التعظم. تفرز بانيات العظم المصفوفة خارج الخلية وترسب الكالسيوم ، مما يؤدي إلى تصلب المصفوفة. يستمر الجزء غير المعدني من العظم أو العظم العظمي في التكون حول الأوعية الدموية ، مكونًا عظم إسفنجي. يتمايز النسيج الضام في المصفوفة إلى نخاع عظم أحمر في الجنين. يتم إعادة تشكيل العظم الإسفنجي إلى طبقة رقيقة من العظم المضغوط على سطح العظم الإسفنجي.

التعظم داخل الغضروف

التعظم الغضروفي هو عملية نمو العظام من الغضروف الزجاجي. تتشكل جميع عظام الجسم ، باستثناء العظام المسطحة للجمجمة والفك السفلي والترقوة ، من خلال التعظم الغضروفي.

في العظام الطويلة ، تشكل الخلايا الغضروفية قالبًا لشلل الغضروف الهياليني. استجابة لإشارات النمو المعقدة ، تبدأ المصفوفة في التكلس. يمنع هذا التكلس انتشار المغذيات في المصفوفة ، مما يؤدي إلى موت الخلايا الغضروفية وفتح التجاويف في الغضروف الجدي. تغزو الأوعية الدموية التجاويف ، وتقوم بانيات العظم وناقضات العظم بتعديل مصفوفة الغضروف المتكلس إلى عظم إسفنجي. ثم تقوم ناقضات العظم بتحطيم بعض العظم الإسفنجي لتكوين تجويف نخاع أو تجويف في مركز الشلل. يشكل النسيج الضام الكثيف غير المنتظم غمدًا (سمحاق) حول العظام. يساعد السمحاق في ربط العظم بالأنسجة والأوتار والأربطة المحيطة. يستمر العظم في النمو والاستطالة مع انقسام الخلايا الغضروفية في المشاش.

في المرحلة الأخيرة من نمو العظام قبل الولادة ، تبدأ مراكز المشاش في التكلس. تتشكل مراكز التعظم الثانوية في المشاش حيث تدخل الأوعية الدموية وبانيات العظم هذه المناطق وتحول الغضروف الهياليني إلى عظم إسفنجي. حتى سن المراهقة ، يستمر الغضروف الزجاجي في الصفيحة المشاشية (لوحة النمو) ، وهي المنطقة الواقعة بين الشلل والكردوس المسؤولة عن النمو الطولي للعظام الطويلة (الشكل 38.21).

نمو العظام

تستمر العظام الطويلة في الإطالة ، وربما حتى سن المراهقة ، من خلال إضافة أنسجة العظام في الصفيحة المشاشية. كما أنها تزيد في العرض من خلال النمو الموضعي.

إطالة العظام الطويلة

الخلايا الغضروفية على الجانب المشاشية من الصفيحة المشاشية تقسم خلية واحدة تظل غير متمايزة بالقرب من المشاشية ، وتتحرك خلية واحدة نحو الشلل. تنضج الخلايا التي يتم دفعها من المشاشية ويتم تدميرها بالتكلس. تستبدل هذه العملية الغضروف بالعظم على الجانب الصدغي من الصفيحة ، مما يؤدي إلى إطالة العظم.

تتوقف العظام الطويلة عن النمو في حوالي سن 18 عامًا عند الإناث وعمر 21 عامًا عند الذكور في عملية تسمى إغلاق الصفيحة المشاشية. خلال هذه العملية ، تتوقف خلايا الغضروف عن الانقسام ويتم استبدال كل الغضروف بالعظم. تتلاشى الصفيحة المشاشية ، تاركة بنية تسمى خط المشاشية أو بقايا المشاشية ، وفتيل المشاشية و diaphysis.

سماكة العظام الطويلة

النمو الوضعي هو زيادة قطر العظام عن طريق إضافة نسيج عظمي على سطح العظام. تفرز بانيات العظم الموجودة على سطح العظم مصفوفة العظام ، وتكسر ناقضات العظم الموجودة على السطح الداخلي العظم. تتمايز بانيات العظم إلى خلايا عظمية.التوازن بين هاتين العمليتين يسمح للعظم أن يتكاثف دون أن يصبح ثقيلًا جدًا.

إعادة تشكيل العظام وإصلاحها

يستمر تجديد العظام بعد الولادة وحتى سن الرشد. إعادة تشكيل العظام هو استبدال أنسجة العظام القديمة بأنسجة عظمية جديدة. يتضمن عمليات ترسيب العظام بواسطة بانيات العظم وارتشاف العظم بواسطة ناقضات العظم. يتطلب النمو الطبيعي للعظام فيتامينات D و C و A ، بالإضافة إلى المعادن مثل الكالسيوم والفوسفور والمغنيسيوم. الهرمونات مثل هرمون الغدة الجار درقية وهرمون النمو والكالسيتونين مطلوبة أيضًا لنمو العظام والحفاظ عليها بشكل صحيح.

معدلات دوران العظام عالية جدًا ، حيث يتم إعادة تدوير خمسة إلى سبعة بالمائة من كتلة العظام كل أسبوع. توجد اختلافات في معدل الدوران في مناطق مختلفة من الهيكل العظمي وفي مناطق مختلفة من العظام. على سبيل المثال ، يمكن استبدال العظم الموجود في رأس عظم الفخذ بشكل كامل كل ستة أشهر ، بينما يتم تغيير العظم الموجود على طول العمود بشكل أبطأ بكثير.

تسمح إعادة تشكيل العظام للعظام بالتكيف مع الضغوط من خلال أن تصبح أكثر سمكًا وأقوى عند التعرض للإجهاد. العظام التي لا تخضع للضغط الطبيعي ، على سبيل المثال عندما يكون أحد الأطراف في جبيرة ، ستبدأ في فقدان الكتلة. يخضع العظم المكسور أو المكسور للإصلاح من خلال أربع مراحل:

  1. الأوعية الدموية في العظام المكسورة تمزق ونزيف ، مما يؤدي إلى تكوين دم متجلط ، أو ورم دموي ، في موقع الكسر. يتم سد الأوعية الدموية المقطوعة عند الأطراف المكسورة للعظم بعملية التخثر ، وتبدأ الخلايا العظمية المحرومة من المغذيات في الموت.
  2. في غضون أيام من الكسر ، تنمو الشعيرات الدموية في ورم دموي ، وتبدأ الخلايا البلعمية في إزالة الخلايا الميتة. على الرغم من احتمال بقاء أجزاء من الجلطة الدموية ، تدخل الأرومات الليفية وبانيات العظم المنطقة وتبدأ في إصلاح العظام. تنتج الخلايا الليفية ألياف الكولاجين التي تربط أطراف العظام المكسورة ، وتبدأ بانيات العظم في تكوين عظم إسفنجي. يسمى نسيج الإصلاح بين نهايات العظام المكسورة بالدشبذ الغضروفي الليفي ، حيث يتكون من كل من الغضروف الهياليني والغضروف الليفي (الشكل 38.22). قد تظهر أيضًا بعض الأشواك العظمية في هذه المرحلة.
  3. يتم تحويل الكالس الليفي الغضروف إلى دشبذ عظمي من العظم الإسفنجي. يستغرق العظم المكسور حوالي شهرين ليتم ربطه بإحكام بعد الكسر. هذا مشابه للتكوين الغضروفي للعظام ، حيث يصبح الغضروف متحجر بانيات العظم ، وتوجد ناقضات العظم ومصفوفة العظام.
  4. ثم يتم إعادة تشكيل الكالس العظمي بواسطة ناقضات العظم وبانيات العظم ، مع إزالة المواد الزائدة على السطح الخارجي للعظم وداخل التجويف النخاعي. تتم إضافة العظم المضغوط لإنشاء نسيج عظمي مشابه للعظم الأصلي غير المكسور. يمكن أن تستغرق عملية إعادة البناء هذه عدة أشهر ، وقد يظل العظم غير مستوٍ لسنوات.

اتصال المنهج العلمي

إزالة الكلس من العظام

سؤال: ما هو تأثير إزالة الكالسيوم والكولاجين على بنية العظام؟

خلفية: إجراء بحث أدبي عن دور الكالسيوم والكولاجين في الحفاظ على بنية العظام. قم بإجراء بحث في الأدبيات حول الأمراض التي تتعرض فيها بنية العظام للخطر.

فرضية: قم بتطوير فرضية تنص على تنبؤات مرونة وقوة وكتلة العظام التي تمت إزالة مكونات الكالسيوم والكولاجين منها. ضع فرضية بخصوص محاولة إضافة الكالسيوم مرة أخرى إلى العظام منزوعة الكلس.

اختبر الفرضية: اختبر التنبؤ بإزالة الكالسيوم من عظام الدجاج بوضعها في وعاء من الخل لمدة سبعة أيام. اختبر الفرضية المتعلقة بإضافة الكالسيوم مرة أخرى إلى العظم منزوع الكلس عن طريق وضع عظام الدجاج منزوعة الكالسيوم في وعاء من الماء مع إضافة مكملات الكالسيوم. اختبار التنبؤ عن طريق تغيير طبيعة الكولاجين من العظام عن طريق خبزها على درجة حرارة 250 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات.

تحليل البيانات: قم بإنشاء جدول يوضح التغييرات في مرونة العظام وقوتها وكتلتها في البيئات الثلاث المختلفة.

تقرير النتائج: تحت أي ظروف كان العظم أكثر مرونة؟ في أي ظروف كان العظم هو الأقوى؟

استخلاص النتائج: هل النتائج تدعم أو دحضت الفرضية؟ كيف تتوافق النتائج التي تمت ملاحظتها في هذه التجربة مع الأمراض التي تدمر أنسجة العظام؟


شاهد الفيديو: كيف سيبعثنا الله بعد الموت بالدليل العمي (أغسطس 2022).