עצם היא תלכיד (חומר מורכב) קשיח ועם זאת קל משקל ויחסית גמיש של חומרים אורגאניים (בעיקר חלבון הקולגן), מינרלים (סידן Calcium, זרחן Phosphate), תאי עצם ומים. רקמת העצם נראית סטאטית, אך למעשה היא רקמה ביולוגית חיה ודינאמית ביותר הנתונה לשינויים בלתי פוסקים הן ברמה המיקרוסקופית והן ברמה המאקרוסקופית.
תאי העצם מהווים רק חלק קטן מאוד ממשקל העצם אך חשיבותם עצומה; הם אחראים לתיקון סדקים הנוצרים במהלך החיים, לשחרור סידן החיוני לפעילות הגוף וליכולת העצם להגיב להשפעות חיצוניות.
(1). אוסטיאובלאסט (Osteoblast) הוא תא מייצר עצם. התא משקיע את המטריקס האורגני (Osteoid) המורכב רובו מקולגן, והוא כנראה גם בעל תפקיד בתהליך המינרליזציה. כאשר תא זה אינו פעיל הוא נוטה "לנוח" על שטח הפנים של העצם וליצור משטחי תאים ואז הוא קרוי Bone lining cell. גירויים שונים - למשל עלייה ברמת הורמון הפראתירואיד((PTH - גורמים לתאים אלה "להתעורר" ולהתחיל בהפרשת אנזימים שמפרקים את ה- Osteoid.
(2). אוסטיאוציט (Osteocyte) הוא למעשה תא אוסטיאובלאסט בוגר. בבני אדם בוגרים האוסטיאוציטים מהווים מעל 90% מאוכלוסיית תאי העצם. תאים אלה "כלואים" בחללים הקרויים לאקונות בתוך חומר העצם שעבר מינרליזציה. כל התקשורת ביניהם נעשית דרך שלוחות דקיקות שבתעלות שבחומר העצם. דרך שלוחות אלו הם גם מקבלים את מזונם - המרחק המרבי של אוסטאוציט מכלי דם הוא 0.3 מילימטר. ממחקרים רבים עולה שהם מהווים "חיישנים" למאמצים המופעלים על העצם ובכך מאפשרים לעצם להגיב על ידי עיצוב מחדש.
במהלך החיים עוברות העצמות תהליכי בנייה ופירוק (עיצוב העצם, Modeling), המושפעים בין השאר מעומסים המופעלים על העצם. בעוד תהליכי שחלוף מיקרוסקופיים (remodeling) של העצם מתרחשים ללא הרף ותפקידם לתקן מיקרו-סדקים, להחליף עצם שתאיה מתו, לבנות מחדש את העצם בהתאם לכיווני עמיסה משתנים ולספק חלק מהסידן ומהזרחן שהגוף נזקק לו, הרי שתהליכי בנייה ופירוק מאקרוסקופיים (modeling) מתרחשים רק כאשר העיבורים (strain) גבוהים או נמוכים מסף מסוים. עיצוב העצם (Modeling) מהווה תגובה של העצם לעומס חיצוני (או פירוק עצם במקרה של עומס מועט). בתהליך זה יש שינוי בצורת העצם ברמה המאקרוסקופית ע"י ספיגה ו/או בנייה מחדש של עצם על גבי משטחי עצם קיימים.
תיקון שבר והתעבות של העצם עקב עומס מוגבר (למשל חדר כושר) הם דוגמאות לתהליך של בניית עצם זה.
אחת הדרכים היעילות ביותר להתמודד עם ספיגת עצם בגיל מבוגר (Osteoporosis) היא לעשות התעמלות שבה קצב עמיסה ועיבור גבוה, גם אם קצר; כלומר לשימור מסת העצם עדיפה פעילות עצימה וקצרה על פני ארוכה, קלה ואטית. בפעילות בקצב גבוה (למשל ריצה, הרמת משקולות ורקיעה של הרגליים) העומס על העצם גדל וכך גם העיבור שהתאים חשים. כאשר העיבור עובר סף מסוים תאי רקמת העצם מפרישים אותות ביוכימיים המגרים את הגוף ליצור עוד עצם.
במצב של חוסר שימוש כמו בזמן שהעצם שבורה, כאשר אנו מרותקים למיטה או לחילופין אם שן נעקרת וכבר לא מופעל עומס בזמן לעיסה על העצם המכתשית מתחת- רקמת העצם נספגת..jpg)
באופן רגיל תנועת הגוף יוצרת עומס על העצם הגורם לזרימה של הנוזל החוץ תאי.
תנועת הנוזל יוצרת לחצי גזירה בין הנוזל לתאי העצם. כאשר לחצי הגזירה הם בטווח הנורמאלי, האוסטיאוציטים משחררים אותות ברמה בסיסית, המשמרים את המצב הקיים והעצם אינה עוברת עיצוב - הוספה או פירוק של רקמת עצם (תופעת העיצוב-מחדש ממשיכה להתקיים).
.jpg)
במצב של פעילות גופנית מוגברת (אם, למשל, התחלנו להתאמן בחדר-כושר 4 פעמים בשבוע) העומסים על העצם מוגברים. כתוצאה מכך יש זרימה מוגברת של הנוזל החוץ תאי המובילה ללחצי גזירה מעל הסף העליון של טווח שיווי-המשקל. האוסטיאוציטים חשים בכך ושולחים אות מוגבר, המגייס תאים יוצרי עצם (אוסטיאובלסטים). תאים אלה יוצרים רקמת עצם חדשה עד שלחצי הגזירה שחשים האוסטיאוציטים חוזרים לטווח שיווי המשקל (יש יותר רקמת עצם ולכן העומס מפוזר על פני שטח רב יותר והעומס ליחידת שטח קטן).
_0.jpg)
במצב של חוסר פעילות ממושך (מצב מחלה ארוך בו אנו שוכבים במיטה או לחילופין גבס), העומסים על העצם נמוכים והזרימה של הנוזל החוץ תאי מוקטנת. דבר זה מוביל ללחצי גזירה נמוכים מהסף התחתון של תחום שיווי-המשקל. האוסטיאוציטים מקטינים את האותות עד מתחת לרמת סף. ירידה זו באותות גורמת לגיוס של תאים מפרקי עצם (אוסטיאוקלאסטים) המפרקים רקמה עד למצב שבו העומסים על הרקמה הנותרת עולים ולחצי הגזירה שחשים האוסטיאוציטים שבים לרמה הבסיסית. בשלב זה אז האוסטיאוקלאסטים מפסיקים לפעול.
התמונות מעובדות מתוך המאמר:
Mechanotransduction in bone- role of the Lacuno-canalicular network. Jenneke Klein-Nulend et al. FASEB 13, S101- S112; (1999).
מאת: מאת: ד"ר מאיר ברק
מחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים:
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
