עמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גוף האדם > השלד והשרירים
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
על מבנה העצמות השונות, אבני הבניין שלהן, תפקידן, תאי העצם, היווצרות עצמות והתחדשותן, ותגובת העצם במקרה של שבר.



עצמות, שברים והתאחות
מחבר: ד"ר מאיר ברק


העצם היא באורח פלא קשיחה, קלת משקל וגמישה בעת ובעונה אחת. היא סטאטית רק לכאורה, שכן היא מבנה דינאמי ביותר ושימושיה רבים ומגוונים. כמו כן, כושר הריפוי העצמי שלה מעורר התפעלות

עצם היא תלכיד (חומר מורכב) קשיח ועם זאת קל משקל וגמיש יחסית של חומרים אורגאניים (בעיקר החלבון קולגן), מינרלים (סידן וזרחן) ומים. תלכיד זה משמש שלד ברוב צורות החיים, שאינן חרקים, על פני כדור הארץ.

על אף שבהסתכלות מאקרוסקופית העצם מופיעה כרקמה אחידה למדי, למעשה רקמת העצם היא ברובה אורתוטרופית - פירוש הדבר שיש לעצם סימטריה שונה בכל אחד מן הצירים. סימטריה זו, הנובעת מהמבנה השונה, משפיעה על חוזק העצם ועל תכונותיה בכל כיוון נתון.

העצם נראית סטאטית, אך למעשה היא מבנה דינאמי ביותר ותפקידיה בגוף הם רבים, בהתאם לסוג העצם ולמיקומה: תמיכה ונשיאת משקל, הגנה על איברים פנימיים, נקודות עיגון לשרירים, אתר להיווצרות תאי מערכת הדם (במוח העצם) ומאגר של סידן (קלציום) בגוף.

ניתן לסווג את העצמות במספר אופנים. כרגיל מבחינים בשלושה סוגי עצמות:

א. עצמות ארוכות/צינוריות, כגון עצם הירך. אלו עצמות הגפיים, נושאות המשקל. לעצמות אלו מבנה אופייני: הן ארוכות, הקצוות שלהן יותר עבים מאמצעיתן והאזור המרכזי שלהן חלול, וכולל בחובו את מוח העצם. ב. עצמות קצרות, הנחלקות לשלוש תת-קבוצות: עצמות ססמואידיות (Sesamoid), כמו פיקת הברך, עצמות אי-רגולריות, כמו עצמות השמע באוזן, עצמות קצרות-קובייתיות, שאורכן שווה בקירוב לרוחבן (למשל עצמות כף הרגל). ג. עצמות שטוחות, לדוגמה - עצמות הגולגולת ואגן הירכיים.

בעצמות היונקים מבחינים בשני מבנים: א. עצם דחוסה (Compact), שבה החללים מהווים פחות מ- 10% מנפח הרקמה. מבנה זה מהווה את המרכיב העיקרי של העצמות הארוכות וכן יוצר את המעטפת החיצונית סביב העצם הספוגית (ראו בהמשך) באזורי המפרקים והחוליות. המבנה המאפיין את העצם הדחוסה ברוב היונקים הוא האוֹסטֵאוֹן. ב. עצם ספוגית (Spongy/Trabecular/Cancellous bone), בה החללים מהווים 90-50 אחוזים מנפח רקמת העצם. היא נראית לעתים כספוג ולעתים כשבכה תלת-ממדית של יתדות קצרות. העצם הספוגית מצויה בקצוותיהם של העצמות הארוכות (מתחת למעטפת העצם הדחוסה), מהווה את עיקר הנפח של חוליות השדרה ושל העצמות השטוחות (האגן, למשל). הגם שהעצם הספוגית מהווה רק 20% מכלל מאסת רקמת העצם בגוף (לעומת 80% שמהווה העצם הדחוסה) הרי ששטח הפנים הכולל שלה גדול בהרבה מזה של העצם הדחוסה וזאת בשל החללים הרבים שבה.

העצמות, כמו רוב רובם של מבנים ביולוגיים אחרים, בנויות בצורה היררכית. הפירוש המעשי הוא שיש מספר רמות של סידור מבני בסדרי גודל שונים.

מבנה העצם הדחוסה

כשמתבוננים בעצם במיקרוסקופ אור, ברמה של מאות מיקרומטרים ניתן להבחין במספר מבנים שונים בעצמות שונות. מבנים אלה שייכים למספר צורות של עצם דחוסה המצויים בבעלי חיים שונים, או באותו בעל חיים בגילאים שונים. רגילים להבחין בחמש צורות עיקריות:

1. עצם "ארוגה" (Woven bone): זו עצם הפחות מסודרת מכולן. אי הסדר נובע מהצורה בה היא נוצרת. רקמת עצם זו היא היחידה שיכולה להיווצר "מאפס" - ללא שלד מוקדם של סחוס או עצם קיימת.

עצם ארוגה נמצאת בבעלי-חיים צעירים מאוד, או בבוגרים באזורי שבר ומחלה וגידולים. עצם ארוגה, "לא מסודרת", היא למעשה מעין פתרון חירום זמני, בבחינת SOS, של הגוף באזור הזקוק לתמיכה מכאנית קשיחה. ככזאת, העצם הארוגה נבנית באופן מהיר מאוד, 0.4 מיקרומטר ליום ואפילו יותר. סיבי הקולגן מושקעים באורח אקראי, ללא אוריינטציה כלשהי של ציר האורך שלהם. עצם זו היא גם הכי פחות דחוסה מבין חברות המשפחה, אם כי היא יכולה לעבור תהליך מינרליזציה מוגבר ולהפוך לחזקה מאוד (אך גם שבירה מאוד).

2. עצם שכבתית-היקפית (Circumferential lamellar)– רקמת עצם דחוסה הנוצרת בחלק מהמקרים בעצמות האורכיות. העצם נבנית כ"דפי" עצם (lamella) היקפיים בעלי מרכז משותף (מוח העצם). ברוב היונקים, גם כאשר נוצרת עצם כזאת, היא אינה קיימת לאורך זמן רב ומוחלפת (בתהליך הקרוי Remodeling) בשלב מוקדם באוסטֵאונים שניוניים. יוצאים מהכלל היונקים הקטנים, רובם מכרסמים, שבהם בגלל המשקל הקל אין עומס רב על העצם ולכן עצם זו אינה מוחלפת ברובה, למעט בנקודות עיגון שרירים וגידים, שם מופיעה עצם אוסטאונית שניונית.

3. עצם אוסטאונית ראשונית (Primary osteonal bone) – זוהי רקמת עצם דחוסה, המורכבת ממבנים גליליים /אליפסואידים, בשם אוסטֵאונים, הנבנים כמעט במקביל לציר האורך של העצם ומחליפים את רקמת הסחוס הנוצרת בעובר. במרכזם נמצא לעתים חלל בו עוברים כלי דם. האוסטאון נראה במבט מלמעלה כמעין "לוח מטרה", והוא מורכב ממשטחים דקים בשם לאמֵלות, המושקעים בצורה קונצנטרית במהירות של עד 1 מיקרומטר ביום.

אוסטאונים אלה הם קטנים יותר בקוטרם, במספר הלאמלות ובקוטר החלל המרכזי שלהם (אם קיים) בהשוואה לאוסטאונים שניוניים (ראו בהמשך). לעומת זאת אחוז המינרלים באוסטאון ראשוני גבוה יותר מאשר באוסטאון שניוני והוא קשיח יותר. הדוגמה הנפוצה לאוסטאון ראשוני היא עצם פלקסיפורמית (Plexiform, ראו בהמשך).

4. עצם אוסטאונית שניונית (Secondary osteonal) - ההבדל בין אוסטאונים ראשוניים לשניוניים הוא בצורה בה הם נוצרים, צורה שמשפיעה גם על המבנה. עצם אוסטאונית שניונית נוצרת בתהליך עיצוב-מחדש (ראו בהמשך). בהשוואה לאוסטאון ראשוני, האוסטאון השניוני, הקרוי גם מערכת הרווסיאנית (Haversian), גדול יותר (0.2 - 0.3 מילימטר), בעל מספר לאמלות רב יותר וקוטר חלל מרכזי רחב יותר. את האוסטאון השניוני מקיפה טבעת חיצונית (line Cement), שמרכיביה ותפקידה לא לגמרי ברורים. בגלל האופן בו נוצרים האוסטאונים השניונים, הם אינם מחליפים במדויק את האוסטאונים הראשונים. לכן בין האוסטאונים השניוניים נשארים "שרידים" של אוסטאונים ראשוניים, לאמלות קשתיות שהיו פעם חלק מטבעות בעלות חלל משותף. אזורים אלו קרויים לאמלות ביניים. בין אוסטאונים שכנים ניתן לעתים לראות תעלות רוחביות מקשרות (Volkmann's canals), המכילות כלי דם.


ציור סכמטי של אוסטאון במבט מהצד ובחתך אורך.
האוסטאון בנוי מלאמאלות קונצנטריות
המקיפות חלל מרכזי בו עוברים כלי דם.

5. עצם פלקסיפורמית/פיברו-לאמלרית (lamellar - Plexiform/fibro ) - זוהי רקמת עצם המהווה שילוב בין ההיווצרות המהירה של העצם הארוגה והלא מסודרת, לבין רקמת העצם האוסטאונית המאורגנת וה"איטית".

רקמת עצם זו נוצרת בעיקר בבעלי חיים גדולים (בקר למשל, וכנראה שצורה דומה הייתה קיימת גם בדינוזאורים), הצריכים מייד עם לידתם לשאת משקל רב מאוד ולכן לא יכולים להרשות לעצמם ליצור בהתחלה עצם ארוגה (יותר חלשה לאורך זמן) ולהחליפה באיטיות בעצם אוסטאונית.

הרקמה נוצרת במהירות על ידי הנצה של מרכזי התגרמות, שהמבנה הפנימי שלהם לא מסודר, היוצרים תבנית של לבנים חלולות, ועליהן, בקצב יותר איטי (לכל היותר מיקרומטר אחד ליום) נבנות לאמלות של עצם הממלאות את החללים. הלאמלות מושקעות בצורה קונצנטרית, לעתים סביב כלי דם ולעתים ללא כל חלל מרכזי, והן מהוות אוסטאון ראשוני. עצם כזאת יותר קשיחה מעצם אוסטאונית, אך היכולת שלה לעצור התקדמות של סדקים מיקרוסקופיים יותר קטנה. בהתחשב בעובדה שהיא קיימת בבעלי חיים הנעים בעצלתיים היא משרתת את תפקידה היטב. באזורי העצם העומדים בעומסים גדולים (מדובר בעיקר באזורי חיבור שרירים וגידים), נעשה בהמשך עיצוב מחדש של עצם זו לעצם אוסטאונית.

אם נבחן את העצם תוך ירידה בסדר הגודל לרמה של מספר מיקרומטרים בודדים, נבחין באבני הבניין של המבנים שתיארנו.

1. לאמלה - דף או עלעל עצם בעובי של 7-3 מיקרומטרים. הלאמלה מורכבת מסיבי קולגן שעברו מינרליזציה. אחד היתרונות הברורים למבנה הלאמלה (בהשוואה לעצם ארוגה, למשל) הוא שבזמן שבר, הקצוות נשארים בקשר אחד עם השני, דבר המקל על העצם להחלים ולשמור על תפקידה כנושאת משקל.

2. לאקונה (lacunae) - חלל אליפסואידי בין הלאמלות, בקוטר 20-10 מיקרומטרים שבתוכו שוכן תא הקרוי אוסטיאוציט, שהוא למעשה תא יוצר עצם (אוסטיאובלאסט) שהתבגר תוך כדי השקעת קולגן ותהליך מינרליזציה. התא שוכן בתוך חלל הלאקונה, מוקף בנוזל חוץ-תאי, והוא שולח שלוחות דקות מאוד ומרובות ביותר דרך תעליות דקיקות (canaliculi) וכך הוא יוצר קשר עם אוסטאוציטים נוספים וכן מקבל מזון.

3. קו הצמנט - קיים רק באוסטאונים שניונים. זוהי הטבעת החיצונית ביותר המקיפה את האוסטאון. טבעת זו נוצרת במהלך העיצוב מחדש (Remodeling, פירוק ובניית רקמת העצם מחדש) שנעשה על ידי האוסטיאובלאסטיס. מרכיביה ותפקידיה לא ברורים לחלוטין. לפי אחת ההשערות תפקיד קווי הצמנט הוא לעצור התקדמות מיקרו-סדקים ברקמת העצם.

בקנה מידה קטן עוד, במבנים בגודל של ננומטרים, המרכיבים הבסיסיים זהים בכל העצמות. רקמת העצם בנויה משני מרכיבים: מטריצה המהווה כ-90% ותאים המהווים את השאר.

המטריצה מורכבת מחומר אורגאני וחומר אי-אורגאני. המרכיב העיקרי של החומר האורגני, הקרוי Osteoid, הוא החלבון קולגן (סוג 1) המהווה כ-85% מחלבוני העצם. שאר מרכיבי העצם החלבוניים קרויים "חלבונים לא-קולגניים" (NCP's).

מולקולת קולון סוג I מורכבת מ- 2 שרשרות פולי-פפטידיות זהות ושרשרת שלישית שונה, הקשורות יחד בקשרי מימן וקשרים קו-ולנטיים במערך סליל משולש (וראו: גליליאו 58, עמ' 29, בסעיף "עצם שבירה"). המולקולות ארוזות במקביל ויוצרות סיבונים, הסיבונים ארוזים יחד לסיב קולגן וסיבי הקולגן מרכיבים את הלאמלה.

המולקולות בתוך הסיבון חופפות בחלקן זו לזו, בין קצה של מולקולה אחת לרעותה יש רווח דקיק. ברווחים אלה מתחילה המינרליזציה - השקעת גבישי הידרוקסי-אפאטיט (Hydroxy apatite). בהמשך, הגבישים גדלים אל מחוץ לרווחים אלה (והאוריינטציה של סיב הקולגן תיקבע את אוריינטצית ציר האורך של הקריסטלים). קוטרו של סיבון קולגן שעבר מינרליזציה הוא כ 100-80 ננומטר. עדיין לא ברור כיצד נעשה הסידור של הסיבים ליצירת לאמלה (ראו בהמשך).

החומר האי-אורגאני כולל בעיקר מים, סידן וזרחן. הסידן והזרחן מושקעים בצורת מינרל (סידן זרחתי) הקרוי הידרוקסי-אפאטיט, שנוסחתו Ca10(PO4)6(OH)2. הגבישים מתחילים להצטבר בחללים בין מולקולות הקולגן ובהמשך גולשים למרווחים שבין המולקולות עד שהסיבון כולו עובר מינרליזציה.

ברמה הזו ניתן להבחין בשתי צורות התלויות למעשה בסידור של סיבי הקולגן. הצורות הן: א. סיבי קולגן מסודרים בצורה אקראית ויחסית לא צפופה - המתארגנים לעצם ארוגה (חוסר הסדר הוא המאפשר לעצם זו להיווצר במהירות). ב. סיבי קולגן מסודרים היוצרים לאמאלות.

המבנה הפנימי של הלאמאלה טרם פוענח סופית. לפי אחת התיאוריות (הקרויה על שםGiraud-Guille) - תיאורית הלביד המפותל (Twisted plywood), סיבי הקולגן בכל לאמלה מקבילים אחד לשני, אך כל לאמלה עוקבת תוך סיבוב בזווית קבועה לכיוון מסוים ובכך יוצרת מבנה של סליל (הֶליקס). ויינר וטראוב (Weiner & Traub) ממכון ויצמן פיתחו תיאוריה זו. לפיהם, כל לאמלה מורכבת מ-5 תת-שכבות וכל תת-שכבה עובייה סיב אחד או מספר סיבים. ציר האורך (המוגדר על פי כיוון סיבי הקולגן) של כל תת-שכבה, בתוך לאמאלה נתונה מוטה ב-30 מעלות לשכבה הקודמת.

מבנה העצם הספוגית

המרכיבים הבסיסיים של העצם הספוגית (קולגן ומינרלים) זהים כנראה לעצם הדחוסה. העצם הספוגית בנויה ממספר רב של מבנים גרמיים דמויי מוטות ושלוחות (Trabecula) באורך של כ- 1 מילימטר.

כל טראבקולה מורכבת ממספר לאמלות. רוב רובן של הטראבקולות חסרות חלל מרכזי, אך יש בהם אוסטאוציטים היושבים בלאקונות. עצם ספוגית עוברת עיצוב מחדש בקצב גבוה מאוד.

מה תפקידה של העצם הספוגית? מספר מחקרים הנערכים כיום מנסים לשפוך אור על שאלה זו. לפי אחת הטענות, העצם הספוגית תורמת לחוזק המכאני של העצם. התומכים בטענה זאת מביאים כהוכחה את האוריינטציה של העצם הספוגית באזור העליון של עצם הירך (ליד האגן) ובעצם ספוגית בכלל. הם טוענים שהטראבקולות מראות כיווניות המקבילה לקווי הכוח באזור זה, ולכן ברור שיש לעומסים השפעה מכאנית על העיצוב מחדש, ומכאן שיש תרומה מסוימת לעצם הספוגית בתמיכה מכאנית. טענה אחרת היא שהעצם הספוגית היא מאגר זמין של סידן בגוף. טענה זאת נתמכת בין השאר בעובדות, ששטח הפנים של העצם הזאת גדול בהרבה מאשר בעצם דחוסה ושקצב העיצוב מחדש שלה גבוה.

תאי העצם

התאים 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.

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 (בעיקר על ההיקף של החלל המרכזי באוסטאון) 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.

אוסטיאוציט (Osteocyte) הוא תא בוגר שהתפתח מאוסטיאובלאסט. 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" לעומסים המופעלים על העצם ובכך מאפשרים לעצם להגיב על ידי עיצוב מחדש.

אוסטיאוקלאסט (Osteoclast) הוא תא המפרק עצם על ידי הפרשה של חומצה ושל אנזימים מפרקי קולגן. הורמון הפראתירואיד PTH הוא אחד מהגורמים המפעיל תאים אלה. האוסטיאוקלאסט הוא תא ענק ולו מספר רב של גרעינים. מה שמפרק אוסטיאוקלאסט אחד צריכים לבנות בערך 50 אוסטיאובלאסטים!

היווצרות עצם והתחדשותה

עצם נוצרת ומתחדשת בשלושה אופנים שונים: היווצרות ראשונית, עיצוב ועיצוב-מחדש.

א. היווצרות ראשונית של עצם (Osteogenesis) היא תהליך היווצרות של עצם בתוך רקמה לא גרמית (סחוס או רקמת חיבור). תהליך זה מתרחש בשלב העוברי וכן במהלך תיקון שבר. יש שתי צורות של התגרמות זו: בעצמות השטוחות, האזור שאמור להיות עצם מתחיל כרקמת חיבור. התאים עוברים התמיינות לתאים יוצרי עצם, אוסטיאובלאסטיס. אלה מתחלקים ומפרישים את חומר העצם .(Intramembranous ossification)

שאר העצמות בגוף (קרי, העצמות הארוכות והקצרות) מתחילות את חייהן כרקמת סחוס, בתבנית המהווה דגם של צורת העצם הבוגרת. בשלב ההתחלתי העצם הסחוסית גדלה בדרך של התחלקות תאי הסחוס (Chondrocyte) בתוך העצם והיווצרות תאים חדשים ומטריצה בהיקף.

תהליך ההתגרמות מתחיל כאשר ההיקף של החלק האמצעי של העצם (Diaphysis) מתגרם. במקביל כלי דם פולשים מההיקף למרכז העצם ומביאים איתם תאים יוצרי עצם (אוסטיאובלאסטים), תאים מפרקי עצם (אוסטיאוקלאסטיס) ותאי אב של מערכת הדם (שיתפתחו בהמשך למוח העצם). במקביל, תאי הסחוס באזור זה גדלים בנפחם, משרים מינרליזציה ואז מתים. האוסטיאוקלאסטיס מסלקים את התאים המתים ועל גבי המטריצה של המינרלים יוצרים האוסטיאובלאסטים עצם חדשה.

תהליך זה מתחיל כאמור באמצעיתה של העצם וממשיך לאורך העצם כלפי מעלה ומטה עד שהוא מגיע לאזור לוחיות הגדילה. תהליך זהה מתרחש במרכז ההתגרמות המשני, בשני קצוות העצם. בשלב זה העצם כבר עברה התגרמות מלאה ואינה יכולה יותר לגדול לאורך, למעט באזור לוחית הגדילה אשר "תיסגר" מאוחר יותר.

לוחית הגדילה "נסגרת" רק לאחר ההתבגרות (מלבד במקרים חריגים-פתולוגיים), ומכאן ואילך לא תיתכן גדילה אורכית.

ב. עיצוב העצם (Modeling) מתרחש במהלך כל החיים, ומהווה תגובה של העצם לעומס חיצוני (או פירוק עצם במקרה של עומס מועט). בתהליך זה יש שינוי בצורת העצם ברמה המקרוסקופית 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 רק מספר דוגמאות לתהליך זה.

עם השנים יש לעצם נטייה לגדול בהיקף (הרדיוס מהמרכז גדל) ללא שינוי כמעט בעובי העצם הדחוסה.

תהליך זה (בנייה/ספיגה של עצם כתגובה לעומסים חיצוניים) התגלה בסוף המאה ה 19 וקרוי ע"ש מגלהו- "חוק וולף".

ג. עיצוב-מחדש (Remodeling) הוא פעולה של פירוק והחלפת עצם באזור ספציפי וקטן. יש מספר סיבות אפשריות לפעילות זאת: הסיבה המרכזית היא כנראה הסיבה המכאנית - העצם מגיבה לגידול בעומס או לשינוי בכיוון העומס על העצם ומתאימה את ציר האורך של האוסטאונים השניוניים כך שיהיה מקביל לעומס זה. עיצוב מחדש מתרחש גם כתיקון של מיקרו סדקים, כחלק משמירת שיווי המשקל של רמות הסידן בגוף, ובמהלך סילוק של עצם מתה.

תהליך העיצוב-מחדש, בניגוד להיווצרות ראשונית של עצם ולתהליך העיצוב, מצטיין בשינויים מיקרוסקופיים הנעשים בנפח קטן, בכך שהוא מתרחש גם בתוך רקמת העצם ובכך שהוא מחייב שיתוף פעולה הדוק בין האוסטיאוקלאסטים והאוסטיאובלאסטים.

העיצוב-מחדש מתחיל בדרך של גיוס והפעלה של תאים מפרקי עצם. האוסטיאוקלאסטים מתחילים לספוג את רקמת העצם באזור ויוצרים חלל. את החלל שנוצר ממלאים האוסטיאובלאסטים.

תהליך הפירוק והספיגה אינו ביחס של 1:1, ובאופן נורמאלי ככל שבעל החיים מזדקן כמות הסידן המפורקת על ידי האוסטיאוקלאסטים עולה על זאת המושקעת על ידי האוסטיאובלאסטים. התוצאה היא אוסטאופורוזיס; הנפגעת העיקרית היא העצם הספוגית.

תגובת עצם לשבר

תיקון שבר היא אחת התופעות המופלאות בגוף האדם, המביאה לידי ביטוי מלא את הדינאמיות והיכולות של רקמת העצם.

כאשר נוצר שבר, בנוסף לפגיעה ברקמת העצם יש פגיעה נרחבת ברקמה הרכה מסביב וכן דימום. מסתבר שהדימום בקצוות העצם השבורה חיוני בכך שהוא מפעיל גורמים המעודדים את היצירה של הרקמה הראשונית המנסה לייצב את אזור השבר - הקאלוס. בתוך 24 שעות מתחילים לפלוש לאזור השבר תאים מזנכימיים (תאי אב היכולים להתפתח לכל סוג של תא רקמת חיבור). תאים אלה מתחילים לייצר חומר מטריצה המהווה את הקאלוס הראשוני.

המשך התפתחות הקאלוס תלוי במספר גורמים. ראשית, ביציבות של אזור השבר: במידה שיש חוסר יציבות גדול באזור השבר, יש פגיעה חוזרת ונשנית בהיווצרות הקאלוס והוא לא מצליח להתפתח כראוי. דבר זה יכול למנוע את תיקון השבר או יכול לגרום להיווצרות קאלוס גדול שיגרוס לעיוות העצם.

גורם משפיע שני הוא מידת החפיפה בין האזורים השבורים. גורם שלישי הוא הפעלת לחץ/דחיסה ולא מתיחה, בין קצוות השבר: אם יש מתח ולא לחץ בין קצוות השבר התאים נוטים ליצור רקמת חיבור; רקמת חיבור היא בעיה קשה באזור שבר כי היא אינה מספקת כמעט כל יציבות ואין לה היכולת לעבור מינרליזציה. גורם נוסף הוא אספקת הדם והחמצן: במקרה של אספקת דם וחמצן לקויות, התאים המזנכימיים הופכים לתאי סחוס, דבר המקשה על ההתגרמות. ולבסוף - זיהום: זיהום באזור השבר מונע את ההחלמה מה שמסתיים במצב של אי-התאחות השבר.

כאשר כל התנאים הנאותים מתקיימים, התאים המזנכימיים הופכים לתאים יוצרי עצם (אוסטיאובלאסטים) ותוך שבוע מתחיל תהליך המינרליזציה של הקאלוס והפיכתו לעצם. תהליך זה מסתיים בתוך כששה שבועות בממוצע - בצעירים פחות, בזקנים יותר. בהמשך עובר הקאלוס עיצוב-מחדש ובמקום העצם הלא מסודרת שנוצרה בתחילה נוצרים אוסטאונים שניוניים. תהליך העיצוב-מחדש הוא חשוב מאוד, זאת משום שהקאלוס הראשוני הוא גדול וגורם לעיוות בעצם, דבר שיכול להשפיע על התנועה ופעולת השרירים.

‏‏ההיסטוריה (המקוצרת) של חקר העצם

התיעוד הידוע הראשן הוא משלהי המאה ה-17: ההולנדי ון לבנהוק (Van Leeuwenhoek) הציג בפני "החברה המלכותית" הבריטית דיווח בו הוא מתאר צינורות שעוברים לאורך העצם ולרוחבה.

מספר שנים אחריו סיפק קלופטון האוורס (Clopton Havers) הסבר יותר מפורט, הוא הסיק כי העצם בנויה ממרכיבים אורגאניים ואי-אורגאניים היוצרים מעין מוטות מקבילים ומשטחים. מבנים אלה נמשכים כמעט ללא הפרעה מקצה אחד של העצם לקצה השני. הוא זיהה גם סטיות ממבנה זה אך ייחס אותם לפתולוגיות של העצם.

שנתיים אחר כך, ב- 1693, לבנהוק כבר סיווג את ה"צינורות" האורכיים לארבעה סוגים, (ההסבר המוכר לנו כיום):

  1. מרווח, Lacunae (בו יושב האוסטאוציט).
  2. תעלה המוקפת בלאמלות/עלעלים של רקמת עצם (מאוחר יותר כונתה system Haversian על שם קלופטון האוורס).
  3. חללים בהם נראה כאילו העצם נעלמה (חללי ספיגה של העצם הנוצרים על ידי האוסטיאוקלאסטים).
  4. תעלות דקות מאוד (כנראה התייחסו ל- Canaliculae, התעלות בהם עוברות שלוחות דקות של האוסטאוציטים ומחברות בין התאים).

המאה ה-18 עברה ברובה תוך התעלמות מוחלטת מממצאיו של לבנהוק.

למרות שב- 1739 החוקר Du Hamel (באחת הצביעות הביולוגיות הראשונות) הראה תבנית קונצנטרית סביב החללים בעצם, רוב החוקרים סברו כי הטענה שהעצם מורכבת מלאמלות היא שגויה ודבקו בהסבריו של קלופטון.

עם זאת חלה התקדמות רבה בהבנת תהליכי התגרמות העצם הראשונית מסחוס.

במאה ה- 19, עם התפתחות המיקרוסקופים, התקבלו יותר ויותר דיווחים של חוקרים שזיהו מערכות של לאמלות בעלות מרכז משותף המקיפות חללים בעצם. באותן שנים גם זיהו לראשונה את קו הצמנט המקיף כל אוסטאון.

ביבליוגרפיה:
כותר: עצמות, שברים והתאחות
מחבר: ברק, מאיר (ד"ר)
תאריך: יולי 2005 , גליון 83
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה:

1. ד"ר מאיר ברק הוא רופא וטרינר שסיים את לימודיו באוניברסיטה העברית. עושה דוקטורט במכון ויצמן בנושא ביומכניקה ומבנה העצם.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית