Obnova kosti

Obrat kostí: význam a biologický základ

Navzdory své charakteristické tvrdosti a síle není kost statickou tkání, ale neustále se mění a neustále se opravuje. Tento proces se nazývá „přestavba kosti“.

PAMATOVAT SI:

Obrat nebo přestavba kosti je definována jako cyklický proces, při kterém je odstraněna starší kost a nahrazena jinou mladší tkání.
Mluvíme o osteogenezi, abychom naznačili tvorbu kostní tkáně; reabsorpce k označení jeho rozpadu.
Každý rok se obnoví asi 10% naší celkové kostní hmoty.

Pod jemnou endokrinní kontrolou na sebe navazují procesy remodelace úpravou struktury kostní tkáně podle požadavků.

Za obnovu kostí jsou zodpovědné dva typy buněk, nazývané osteoklasty a osteoblasty. První z nich, polynukleární a bohaté na mikrovilky, vylučují proteolytické kyseliny a enzymy, které ničením kostní matrix uvolňují obsažené minerály.

Erozivní působení osteoklastů se projevuje vznikem Howship lacuna. Vytvořil první mezeru, osteoklast se oddělil od matrix a pohyboval se améboidním pohybem na části kosti sousedící s právě reabsorbovanou kostí.

Díky tomuto procesu je z kosti denně odstraněno asi 500 mg vápníku (0,05% celkového vápníku). Kromě toho jsou v případě potřeby různé populace osteoklastů schopny reabsorbovat i relativně velké části kosti v relativně krátkém čase.

Po procesu eroze kostí zasahují osteoblasty, buňky s diametrálně odlišnými funkcemi. Ve skutečnosti zaručují tvorbu a ukládání organické matrice v dutinách generovaných katabolickým působením osteoklastů.

Jakmile tato matrice dosáhne dostatečné tloušťky, je díky interpozici vápníku snadno mineralizována. Tento mineralizační proces trvá měsíce, během nichž se hustota nové kosti postupně zvyšuje.

Osteogeneze tedy probíhá ve dvou fázích:

tvorba matrice (osteoid);
mineralizace matrice.

Proč je kostní obrat důležitý?

Pro opravu stresových mikrofraktur vyvolaných normální fyzickou námahou
Posílit kostní tkáň v reakci na příslušné podněty
K regulaci plazmatických hladin vápníku a fosforu

Co reguluje aktivitu těchto buněk, upřednostňuje osteoblastické nebo osteoklastické působení?

Tento proces je poměrně složitý a jeho důkladné porozumění znamená mít pevnou základnu, ze které začnete poznávat a léčit nemoci, u nichž dochází ke ztrátě rovnováhy mezi osteoblastickým a osteoklastickým působením, jako je tomu u osteoporózy a kostních metastáz.

Léky budoucnosti budou působit regulací transkripce určitých genů ve prospěch aktivity osteoblastů a apoptózy (buněčné smrti) osteoklastů.

Mezi hlavní regulační faktory patří:

a- hladina vápníku v krvi
b- mechanické zatížení v důsledku gravitační síly a svalových mechanických napětí

Kostra reaguje na tělesné cvičení, stimulaci svalů a gravitaci tím, že se sama posiluje, a naopak oslabuje.

Hormonální vliv a další faktory

Přestože délka kosti zůstává v dospělosti konstantní, kost nadále hostí aktivní buněčnou populaci, která ji udržuje ve stavu dynamické rovnováhy. Různé hormony ovlivňují tvorbu, růst a remodelaci kostí stimulací buď osteoblastů nebo osteoklastů.

Vápníkové hormony: specificky regulují homeostázu vápníku PARATORMON snižuje pevnost kostí (stimuluje resorpci osteoklastů) KALCITONIN zvyšuje pevnost kostí (inhibuje osteoklastickou resorpci) VITAMÍN D:

po aktivaci v játrech a ledvinách zvyšuje vstřebávání vápníku a fosforu ve střevě a snižuje jeho vylučování močí

Systémově aktivní hormony: ovlivňují kostní metabolismus ANDROGENY: zvyšují to ESTROGENY:

zvyšují ji (proto jsou ženy po menopauze náchylnější k osteoporóze)

THYROID HORMONY

zvyšují ji v synergii s GH, ale pokud jsou přítomny v přebytku, snižují ji

GH:

podporuje růst kostry v dětství a dospívání; přebytek v mládí způsobuje gigantismus (vada trpaslíků), zatímco v dospělosti způsobuje akromegalii (zvětšení kosti evidentní především na končetinách a obličeji).

IGF-1 a IGF-2

růstové faktory, které spolu s inzulínem a v synergii s GH zvyšují hustotu kostí a statický růst

PROLAKTIN:

zvyšuje syntézu aktivního vitaminu D, podporuje vstřebávání vápníku ve střevě a tím zvyšuje množství minerálů dostupných pro produkci mléka

GLUKOKORTICOIDY Ničí kostní matrix vyvolávající osteopenii

Kromě signálů endokrinního původu jsou kosti citlivé i na mechanické podněty. Tkanina, která je tvoří, pozitivně reaguje na podněty vyvolané zatěžovacími aktivitami (práce a sporty, které vyvolávají tlakové napětí na kost, jako je fotbal, tanec, běh, mnohem méně jízda na kole a plavání).

Naopak prodloužená imobilizace (například po zlomenině) je doprovázena vzácností kostní tkáně. To vysvětluje, proč některé sporty, včetně tance, brání vzniku osteoporózy u starších osob.

Existují také místní podněty svěřené konkrétním poslům, jako je transformující růstový faktor (TGF-ß) a inzulínové růstové faktory (IGF), produkované osteoblasty a stimulující jejich aktivitu.

Všimněte si, že na obrázku je silnější šipka pod genetickými faktory, což podtrhuje větší váhu tohoto prvku na ostatních. Role genetiky ve variabilitě kostní minerální hmoty (BMD) mezi jednotlivci je kvantifikovatelná kolem 60-70%.