KEMIK DOKUSU

1. KEMIK DOKUSU Doç. Dr. Kadriye AKGÜN-DAR Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü

2. Organizmadaki diger bag dokularinda oldugu gibi kemik dokusu da hücreler, lifler ve temel maddeden olusmustur ancak, yapisindaki kalsiyumdan ötürü sertlesmis bir destek dokusudur. Kemik dokusu beslenme, metabolik, endokrin (hormonal) ve mekanik kosullara çok duyarli bir dokudur (aktif doku). Kemik doku, organik ve inorganik bilesenlerden yapilmistir. Kemigin kompakt ve spongiyöz (süngerimsi) olmak üzere iki ayri tipi vardir.

3. Bu dokuda hücreler az, hücreler arasi madde çoktur. Matriksine organik maddelerle beraber inorganik iyonlar da katilir. Inorganik maddelerin basinda %85 oraninda kalsiyum fosfat bulunur Daha sonra kalsiyum karbonat, kalsiyum florid, magnezyum florid, sülfat ve hidroksit bilesikleri vardir.

4. Kalsiyum ve fosfor iyonlari kemik dokuda igne benzeri kristaller olusturur ki bunlara hidroksi apatit kristalleri denir. Temel maddede çok miktarda Tip I kollagen, kondroitin-4-sülfat, kondroitin-6-sülfat, keratan sülfat, hiyaluronik asit ve osteonektin bulunur. Temel maddesi kikirdaga göre daha azdir, hidroksiapatit kristallerinin arasini kollagen iplikler ve sekilsiz zemin maddesi doldurur.

5. Kemikler genellikle periosteum adi verilen ve osteojenik (kemik olusturabilme) aktivitesi olan bir bag dokusuyla çevrilidir. Diyafizdeki kemik iligi boslugu ve süngerimsi kemikteki bosluklarin etrafi endosteum adi verilen bir bag dokuyla çevrilidir. Kemik dokusu kikirdagin aksine bol damarlidir. Ancak matriksinin sert olmasi difüzyona elverisli degildir. Dolayisiyla dokunun beslenmesi kanaliküllerle olmaktadir.

8. Ergin bireyin iskeletini olusturan kemik dokusu, yumusak dokulari, iç organlari korur, kafa ve gögüs bosluklarini çevreler, kan hücrelerinin sekillendigi kemik iligini barindirir. Kemik keza vücuttaki kalsiyum-fosfat ve diger minerallerin en büyük kaynagini olusturur. Vücut sivilarindaki bu önemli iyonlarin konsantrasyonlarini kontrol eder. Bu fonksiyonlarina ilaveten kemik dokusu, iskeleti olusturarak iskelet kaslarinin baglanmasini ve dolayisi ile hareketi saglar. Kemik intersellüler kalsifiye materyal, kemik matriksi ve osteoprogenitör hücre, osteosit, osteoblast, osteoklast adi verilen hücrelerden olusan özellesmis bir bag doku tipidir.

9. Osteoprogenitör hücreler: Mezensimal kökenli, farklilasmamis, mitozla bölünebilen hücrelerdir. Osteoblastlara ya da kondroblastlara farklilasabilirler. Sekonder kemiklerin periosteum ve endosteumunda, Havers ve Volkman kanallarinda inaktif olarak bulunurlar. Ig biçimli, soluk boyanan oval nukleusa sahip, sitoplazmasinda bol serbest ribozom, az GER ve küçük bir Golgi kompleksine sahip hücrelerdir.

10. Osteositler (osteon, kemik+kytos, hücre), kemik içinde lakün denilen bosluklarda yerlesmislerdir. Osteositler ile kan kapillerleri arasindaki madde degisimi, matriks içindeki silindirik ince kanaliküllerin birbirleriyle olan iliskisine baglidir. Osteoblastlar (osteon, kemik+blastos, germ), matriksin organik bilesenlerini sentezlerler. Osteoklastlar (osteon, kemik+klastos, yikim), çok nukleuslu büyük hücrelerdir ve kemik dokusunun rezorbsiyonundan (yikim) ve yeniden sekillenmesinden sorumludurlar. Bütün kemiklerde, osteogenik hücreleri içeren doku tabakalarindan olusan internal ve eksternal tabakalar vardir. Iç yüzeydeki endosteum, dis yüzeydeki ise periosteum adini alir.

11. Çok sert olmasindan dolayi, kemikten mikrotomla kesit almak çok zordur ve bunun için özel teknikler kullanilmaktadir. Bunlardan maserasyon yönteminde, kemik önce kurutulur, yari saydam oluncaya kadar bir törpü yardimiyla yüzeyinden törpülenir. Böyle bir islem zemin kesitleri için önerilir. Bu yöntemle hücreler görülmez, fakat matriks, lakünler ve kanaliküller detayli olarak incelenebilir. Siklikla kullanilan dekalsifikasyon yönteminde, hücreler ve organik matriks incelenebilir. Bu yöntemde kemik dekalsifiye edilir. Bu islem %5’lik nitrik asit solüsyonu ya da EDTA (etilen diamin tetra asetikasit) içeren solüsyonlarla yapilir. Dekalsifiye edilen kemik dokusu, uygun ortama gömülür, kesit alinir ve boyanarak incelenir. Kemik dokusu, mezensim hücrelerinden kökenlenir.

12. Kemik hücreleri  Osteoblastlar, kemik matriksinin komponentleri olan tip I kollagen, proteoglikanlar ve glikoproteinlerin sentezinden sorumlu olan hücrelerdir. Bu hücreler sadece kemik dokunun yüzeyinde basit epitele benzer sekilde yanyana dizilmislerdir. Kübik veya silindirik sekillidirler, bazofilik sitoplazmaya sahiptirler. Osteoblastlar, komsu osteoblastlarla iliskide olan sitoplazmik uzantilara sahiptirler. Osteoblastlar, matriks sentezi sirasinda aktif protein sentezleyip salgilayan hücrelerin özelliklerini gösterirler. Sentezlenen matriks bilesenlerini apikal yüzeyden disari verirler, henüz sertlesmemis olan yeni kemigin olusumunu saglarlar.

13. Yeni olusan kemige osteoid adi verilir, bu kemige kalsiyum tuzlarinin birikmesiyle de sert kemik olusur. Osteoblastlar yeni sentezlenen matriks tarafindan kusatildiginda, osteosit olarak isimlendirilirler. Sentez aktiviteleri azalir, uzarlar ve sitoplazmalarinin bazofilisi azalir. Osteosit, matriks içindeki lakün denilen küçük oyuklara yerlesmesi bakimindan kondrositlere benzer.

16. Kemik matriksi osteoblastlar tarafindan depolanirken, osteoklastlar bu depolari asindirirlar . Osteoklastlar büyük, çok nukleuslu hücrelerdir, makrofajlar gibi kemik iligindeki hemopoietik ana hücrelerden kökenlenirler. Prekürsör hücreler monosit olarak kan dolasimi içine verilirler ve kemik yikiminin gerçeklestigi bölgelerde toplanirlar. Burada çok nukleuslu osteoklastlara degisirler, kemik matriksinin yüzeyine yapisirlar ve onu yiyerek degistirirler. Osteoklastlar, kompakt kemik doku içinde, daha sonra diger hücrelerin yerlestigi derin tüneller olustururlar. Böyle tünellerin merkezinde kan kapilleri gelisir ve tünellerin duvarlari osteoblastlarla kaplidir.

18. Kompakt kemigin kontraplak yapisini olusturmak için bu osteoblastlar, yeni kan damarini kusatan dar bir kanal yolu ile kademeli olarak boslugu dolduran yeni kemigin konsantrik tabakalari altina yayilirlar. Osteoklastlar, düz yüzlü ER, bol miktarda mitokondri ve iyi gelismis Golgi kompleksi ile çok sayida lizozoma sahiptirler. Osteoklastlar kemik matriksini parçalayan, kalsifiye zemin maddesini ayristiran ve kemik rezorbsiyonu sirasinda sekillenen parçalarin yok edilmesini saglayan, asit kollagenaz ve diger proteolitik enzimleri salarlar.

20. Kemik matriksi: Kemik matriksinin kuru agirliginin yaklasik %50’sini inorganik materyal olusturur. Kalsiyum ve fosfat özellikle bol miktardadir, bunlarin yaninda bikarbonat, magnezyum, potasyum, sodyum da bulunur. Yapilan çalismalar, kalsiyum ve fosfatin hidroksiapatit seklinde bulundugunu göstermistir. Bunun yanisira, amorf CaPO4 da mevcuttur. Bu kristaller, amorf zemin materyali tarafindan kusatilmis bir sekilde, kollagen fibrilleriyle bir arada bulunurlar. Hidroksiapatit kristallerinin yüzeyi hidratlanmistir ve iyonlar kristal etrafinda sekillenir. Bu tabaka, hidrasyon kabugu adini alir. Kristal ile vücut sivisi arasindaki iyon degisimini saglar.

21. Organik madde tip I kollagen ve proteoglikan agregatlarini içeren amorf maddeden olusur. Kemikten birkaç özel glikoprotein izole edilmistir. Bunlardan biri siyaloprotein, digeri osteokalasindir. Siyaloprotein, siyalik asitçe zengindir. Osteokalasin ise, birkaç gama-karboksiglutamik asit kalintisi içerir. Bu, Ca??’a kolayca baglanmasina neden olur ve kemik matriksinin kalsifikasyonunun kolaylastirilmasindan sorumlu olabilir.

22. Hidroksiapatitin kollagen fibrilleriyle birlesmesi, kemigin dayanikli ve sert olmasini saglar. Dekalsifikasyondan sonra kemik seklini korur, fakat bir tendon gibi esnek bir hal alir. Matriksin organik bölümünün kaybi da keza kemigin seklini bozmaz, bununla beraber dokunuldugu zaman kemik kolay kirilabilen, parçalanabilen, ufalanabilen bir hal alir.

23. Periosteum ve endosteum Kemigin dis ve iç yüzeylerinin kaplayan, bag doku ve hücrelerden olusan örtü seklindeki yapilardir. Periosteumun iki alt tabakasi vardir: Distaki tabaka kollagen fibrilleri ve fibroblastlari içerir. Sharpey fibrilleri olarak isimlendirilen periosteal kollagen fibriller, kemik matriksi içine nüfuz ederek periosteumun kemige sikica baglanmasini saglar. Iç tabaka fibroblastlara benzeyen periosteum hücrelerinden olusur. Bu hücrelerin mitozla bölünmeleri ve farklilasarak osteoblastlara dönüsmeleri sonucu kemik büyür veya tamir edilir. Bu osteoprogenitor hücreler, ig seklinde az sayida ribozomlu endoplazmik retikuluma (RER) ve az gelismis Golgi kompleksine sahiptirler.

24. Endosteum, kemik içindeki bütün bosluklarin iç yüzeylerini döseyen, tek tabakali osteoprogenitör hücreler ile az miktarda kollagen fibrillerden olusan bir tabakadir. Bu nedenle endosteum tabakasi periosteum tabakasindan daha incedir. Periosteum ve endosteumun temel fonksiyonlari; kemik dokusunun beslenmesini, kemik büyümesi veya tamirinde gerekli olan osteoblastlari saglamaktir.

26. Kemik tipleri Mikroskobik incelemeler kemigin iki tipi oldugunu göstermistir: Primer-olgunlasmamis kemik dokusu, sekonder-olgun ya da lamellar kemik dokusu. Primer kemik, embriyonal evrede, kirik ve tamir islemleri sirasinda görülür. Kemikten alinan enine kesitlerde kemigin kompakt ve süngerimsi bölümlerden olustugu görülür. Uzun kemiklerin uçlari epifiz olarak isimlendirilir ve bu bölgeler ince bir kompakt kemikle çevrili süngerimsi kemikten olusur. Uzun kemigin diyafiz olarak isimlendirilen silindirik bölümün büyük bir kismi kompakt kemikten olusur, kemik iligine bakan yüzeyde ince bir tabaka süngerimsi kemik vardir.

30. Kisa kemiklerin merkezinde süngerimsi kemik, etrafinda kompakt kemik vardir. Yassi kemiklerde, iki kompakt kemik plagi süngerimsi kemik ile birbirlerinden ayrilmistir. Süngerimsi kemigin bosluklari ile diyafizin lümeninde bulunan bosluk, kemik iligi ile doludur. Iki tip kemik iligi vardir: Kan hücrelerinin olustugu kirmizi kemik iligi, esas olarak yag hücrelerinden olusan sari kemik iligi.

32. Primer kemik dokusu Gelisim sirasinda ilk görülen kemik dokusu tipidir. Primer kemik dokusu, kemikte geçici bir süre kalir, sonra yerini sekonder kemik dokusuna birakir. Ancak, bazi bölgelerde örnegin, kafatasi kemiklerinin eklem bölgelerine yakin kisimlari, dis cepleri ve tendonlarin kemiklere baglandigi yerlerde, ergin evrede bile primer kemik dokusu bulunur. Primer kemik dokusunda kollagen fibriller düzensiz siralanmistir, matriks mineralleri azdir ve osteositlerin sayisi çok fazladir.

33.  Sekonder kemik dokusu Genellikle ergin evrede görülen kemik dokusu tipidir. Kollagen fibriller bir tünel etrafinda 3-7 µm kalinliginda konsantrik-paralel lameller seklinde düzenlenmistir. Bu tünel, kemigin uzun ekseni boyunca uzar ve kan damarlari, sinirleri ve gevsek bag dokusunu içeren, endosteumla döseli havers kanalidir. Havers kanallarini enine olarak birbirleriyle birlestiren kanallar Volkman kanallaridir. Her havers kanali etrafinda 4 ile 20 adet halkasal sekilde dizilmis lameller, lameller arasindaki lakünlerde de osteositler bulunur.

34. Kompakt kemiklerin mikroskobik yapisi Bu kemikler kanallar sisteminden olusur. Kemigin uzun eksenine paralel yerlesen kanallara Havers kanallari denir. Havers kanallarini birbirine baglayan kanallara ise Volkman (Wolkman) kanallari adi verilir. Foramen natriumdan giren kan damarlari Volkman kanallarindan geçerek Havers kanallarina oradan da dallanarak daha derinlere dogru ilerlerler. Kemik lamelleri 3 tiptir. Spesiyal lameller Ara lameller Sirkumferensiyal-halkasal lameller

36. Spesiyal lameller Ortada Havers kanali Etrafinda belirli araliklarla yerlesmis dairesel lamellerden olusur. Bu yapiya osteon=Havers sitemi denir.

38. Havers kanali, çevresindeki lameller, bu lamellerdeki lakünlere yerlesmis olan osteositlerin hepsi birlikte, havers sistemi ya da osteon olarak isimlendirilir. Kemik büyüyüp iç düzenini olustururken, havers sistemleri bozulup yeni sistemler olusturulur. Bu islemler sirasinda bozulan havers sisteminden arta kalan lameller ara lameller olarak isimlendirilirler. Uzun kemiklerde periosteum altinda (dis halkasal lameller) endosteumun üzerinde (iç halkasal lameller) yer alan ancak, halkasal degil, plaklar halinde düzenlenmis lameller de vardir. Kompakt kemikte (uzun kemiklerin diyafizinde) tüm lamel tipleri görülür.

39. Ara lameller: Osteon sistemlerinin aralarini dolduran degisik yönlerde seyreden lamellerdir.

40. KAYNAKLAR Banks W.J. Applied Veterinary Histology. 2nd Ed. U.S.A. 1986. Bloom W. and Fawcett D.W. A Textbook of Histology. 12nd Ed. 1975. Demir R. Histoloji ve Hücre Biyolojisi, Palme yayincilik, 2006. Dellmann H.D. and Eurell J. Textbook of Veterinary Histology. 5nd. Ed.1998: Eurell JAC. Veterinary Histolgy Atlas, 2006. Junqueira, L.C., Carneiro, J. Basic Histology, text & atlas. 11nd Ed. 2005. Kelley D.E., Wood R.L., Enders A.C. Bailey’s Textbook of Microscopic Anatomy. 1984. Moran DT. Rowley J.C. Visual Histology Pavelka M., Roth J. Functional Ultrastructure, 2005. Ross MH.,Kaye KI.,Pawlina W. Histology, A text and Atlas Saglam M., Asti RN., Özer A. Genel Histoloji 6. baski 2001 Tanyolaç A. Özel Histoloji, Yorum Basim Yayin San. Ltd. Sti., Ankara,1999. Young B., Heath J.W. Wheater’s Functional Histology. 4nd Ed. 2000. www.gfmer.ch/Medical_journals/Anatomy_histology.htm www.meddean.luc.edu/LUMEN/MedEd/Histo/frames/histo_frames.html http://image.bloodline.net/category https://histo.life.uiuc.edu/histo http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/Anatomie/workshop/EM/EMAtlas.html http://www.fahrisimsek.com/atlas/index.html

41. Bloom and Fawcett.: A Textbook of Histology, 11 th. Ed. Sounders Comp., Philadelphia, 1986. Erbengi, T ve ark.: Histoloji 1. Beta Basin Yayin Dagitim, Istanbul, 1987. Erkoçak, A.: Genel Histoloji; Ankara Üniversitesi yayinlari, Ankara, 1980. Kurt, E. Johnson: Histology and Cell Biology. 2 nd. ed. Harwall Pub. Pennsylvania 1991. Leeson. T, Leeson, R., Raparo, A. Text and Atlas of Histology, W.B. Saunders Co. Phila delphia 1988. Paker, S.: Histoloji, Uludag Üniversitesi Güçlendirme Vakfi Yayinlari, Bursa: 1990. Ross, M.H.: Histology. A Text and Atlas, Harper and Row Publ. C.B. Lippincott Co. 1983. Tekelioglu, M.: Genel Tip Histolojisi, Beta Basin Yayin Dagitim, Istanbul, 1989. Guyten AC, Hall JE.: Tibbi Fizyoloji, 10. baski, Nobel Tip Kitabevi, 2001. Junqueira, L.C., Carneiro, J.: Temel Histoloji, 10. baski, Nobel Tip Kitabevi, 2003.