-v místě zlomeniny vzniká nejprve fibrózní tkáň, která je nahrazena spongiózní kostní tkání a nakonec kostí lamelární

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "-v místě zlomeniny vzniká nejprve fibrózní tkáň, která je nahrazena spongiózní kostní tkání a nakonec kostí lamelární"

Miloslav Bureš
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Bioceramics: Properties, characterizations and applications HARD TISSUE HEALING AND REMODELING Hojení a opravné procesy kosti jsou podobně jako hojení kůže regenerativní. Jedinou další tkání s regenerativní schopností jsou játra. Rozsah regenerace je ale omezený. Jevy následující po zranění jsou komplexní a uplatňuje se v nich řada faktorů. Pochopení tohoto procesu je nezbytné pro navrhování a používání materiálů a pomůcek pro podporu rychlého hojení bez nežádoucích efektů Proces hojení tvrdých tkání Po zranění - zlomení se v kosti rozbíhá řada reakcí: -z poškozených cév uniká krev, rozlévá se tkání, vzniká hematom -poškozená neživá tkáň je odbourávána -proliferují buňky bílé krevní řady, fibroblasty a osteogenní buňky -formuje se kalus, obal lemující místo fraktury -v místě zlomeniny vzniká nejprve fibrózní tkáň, která je nahrazena spongiózní kostní tkání a nakonec kostí lamelární -na závěr se v lamelární kosti obnovují Haversovské systémy Obrázek 1: Počáteční fáze hojení kosti převzato z [1]

Pochopení tohoto procesu je nezbytné pro navrhování a používání materiálů a pomůcek pro podporu rychlého hojení bez nežádoucích efektů. 5. 3. 1.

2 Obrázek 2: Pokročilé hojení převzato z [1] Proces hojení trvá v závislosti na řadě faktorů cca 4-6 týdnů, lze jej rozdělit na tyto fáze, které se navzájem překrývají: týden po úrazu probíhá hlavně proces formování kalusu: Fibroblasty a osteogenní buňky proliferují a putují do místa fraktury. Zde vytváří fibrózně kolagenní základ kalusu. V 1. týdnu se dále se rozbíhají tyto procesy: Osteogenní buňky se dále vyvíjí v osteoblasty a chondroblasty. Chondroblasty vznikají z osteogenních buněk, které pronikly hlouběji do prostoru mezi zlomenými částmi kosti, kde je ve srovnání s povrchem kosti slabší prokrvení. Zde formují chrupavčitou tkáň. Tento proces vrcholí zhruba ve 2. týdnu po zranění a trvá asi do 4. týdne. Osteoblasty se usídlují na povrchu kosti a kalcifikací přeměňují kalus v trabekuly spongiózní kosti. Tento proces vrcholí zhruba měsíc po zranění a probíhá asi do 6. týdne. Takže cca měsíc po zranění je kalus formován třemi typy tkáně: kolagenem produkovaným fibroblasty, chrupavčitou tkání a trabekulami spongiózní kosti. V závěru hojení kosti (asi po měsící od zranění) probíhá nahrazení spongiózní kosti kostí lamelární a remodelace Haversovských kanálků v kosti.

týdnu se dále se rozbíhají tyto procesy: Osteogenní buňky se dále vyvíjí v osteoblasty a chondroblasty.

3 Obrázek 3: Časový rozsah jednotlivých fází hojení kosti převzato z [1] Podobně jako kostní tkáň se obnovuje i kostní dřeň. Dřeňová dutina se nejprve vyplňuje hmotou kalusu a posléze se přeměňuje na fibrózní tkáň obklopenou spongiózní kostí. Ta se postupně mění v kost kompaktní, obnovuje se cévní zásobení a krevní elementy osídlují dutinu kostní dřeně. Procesu hojení se účastní řada komplexních látek, hlavně proteinů, jako například skupina BMP kostní morfogenetické proteiny. Obrázek 4: Sekvence aminokyselin kostních morfogenetických proteinů a jejich vzájemná příbuznost převzato z [1]

Ta se postupně mění v kost kompaktní, obnovuje se cévní zásobení a krevní elementy osídlují dutinu kostní dřeně.

4 Délka horizontální čáry souvisí s počtem odlišností mezi proteiny či skupinami protein, kratší čáry indikují větší příbuznost mezi molekulami aminokyselin. Například BMP-2 a BMP-4 mají velmi málo odlišností v sekvenci jejich aminokyselin, zatímco BMP-2 a TGF-β jsou značně odlišné. Zajímavá pozorování spojená s hojením kosti: -produkce kolagenu a polysacharidů zřejmě úzce souvisí s procesem hojení kosti, zvýšení jejich produkce lze tedy považovat za známku zahájení hojivého procesu - srovnáním elektrického potenciálu kosti před a po zlomení lze pozorovat posun směrem k záporným hodnotám, posun je spojen se vzrůstem buněčné aktivity. Stejně tak je pozorována tato změna potenciálu v epifýzách u normálně rostoucí kosti v dětství Remodelace kosti Pochopení tohoto procesu je klíčové pro správný výběr materiálu a designu implantátu. To lze doložit faktem, že pokud je například kostní výztuž příliš tuhá, povede to k zužování kosti pod ní, a to proto, že hojení probíhá v souladu principem stress shielding ochrana před nevhodným namáháním. Tento koncept funkčního přizpůsobení kosti popsal poprvé Wolff v roce 1870 jako tzv. zákon transformace kosti, kde uvádí, že proces remodelace spongiózní kosti sleduje matematická pravidla, která odpovídají kostním trajektoriím. Obrázek 5: a)frontální řez hlavicí femuru, b) trajektorie spongiózní kosti - převzato z [1]

Zajímavá pozorování spojená s hojením kosti: -produkce kolagenu a polysacharidů zřejmě úzce souvisí s procesem hojení kosti, zvýšení jejich produkce lze tedy považovat za známku zahájení hojivého

5 Přesný mechanismus remodelace kosti není dosud přesně znám. Existuje několik teorií: -piezoelektrická teorie: kost se remodeluje vnímáním mechanických tahů a tlaků, které vznikají cyklickým zatěžováním a uvolňováním. Mechanické změny generují elektrickou aktivitu, která spouští remodelační proces. Pokus: Stimulací negativní elektrodou vzniká kalus se stejným nábojem, jako je ten získaný ohýbáním kosti. Tuto teorii vyvinuli v 50. letech minulého století Fukuda a Yasuda, byla později potvrzena týmem Basetta a Brightona. -teorie potenciálových proudů: formování kosti ovlivňují proudy negativních a pozitivních iontů, způsobují změny potenciálů a těmi je řízena míra depozice kostní tkáně. Větší namáhání v určitém směru pak vede k větším tokům iontů a k výraznější depozici tkáně. Přesný mechanismus tato teorie nezachycuje. Proces remodelace kosti lze rozdělit na dvě části: povrchová a vnitřní remodelace. Povrchovou remodelací se rozumí resorpce a depozice kostní tkáně na vnější povrchy kostí periostální povrchy, vnitřní remodelace je zesilování a resorpce na vnitřních površích kostí, vedoucí ke změnám hustoty kostní hmoty. Ve spongiózní kosti může být tento proces realizován rozšiřováním jednotlivých trabakul. V lamelární kosti se vnitřní remodelace uskutečňuje změnou šířky průsvitu osteonů, případně úplným zánikem osteonů (osteoporóza). Obrázek 6: Osteony (Haversovské systémy) lamelární kosti - převzato z [1]

Mechanické změny generují elektrickou aktivitu, která spouští remodelační proces. Pokus: Stimulací negativní elektrodou vzniká kalus se stejným nábojem, jako je ten získaný ohýbáním kosti.

6 Použitá literatura: [1]PARK, Joon. Bioceramics: Properties, Characterizations, and Applications. Springer, p. ISBN: Překlad Milada Chudíčková, 3. května 2009

and Applications. Springer, 2008. 364 p.

Podobné dokumenty

Stručný přehled tkání pohybového systému

Stručný přehled tkání pohybového systému Na stavbě kostry se podílí tři typy pojivových tkání vazivo, chrupavka, kost; skládají se z buněk, složky mezibuněčné = složka vláknitá (fibrilární) a amorfní.