ه‍.ش. ۱۳۹۴ دی ۱۵, سه‌شنبه

استخوان

از: دانشنامه‌ی آریانا

استخوان


فهرست مندرجات
استخوان‌شناسیدستگاه اسکلتی

استخوان (به انگلیسی: ، با تلفظ آمریکایی: )، جسم جامدی‌است که تشکیل‌دهنده‌ی اسکلت جانوران (انسان و حیوان) و پاره‌ای از استخوان‌بندی است. استخوان به ریخت‌های گوناگون و اندازه‌های بسیار متفاوت در بخش‌های مختلف بدن جای‌ گرفته است و سازه‌ی درونی و بیرونی پیچیده‌ای دارد. بخش بیرونی استخوان سفت و سخت و پدیدآمده از مواد آلی مانند کلاژن و املاح معدنی چون فسفات کلسیم و کربنات کلسیم است. استخوان‌ها به‌وسیله‌ی مفاصل با یکدیگر مرتبط هستند و تولید گلبول‌های سفید و قرمز، انبار کردن املاح و بالا بردن توان جابه‌جایی را انجام می‌دهند.


واژه‌شناسی
استخوان

استخوان (astuxan) در زبان دری، برگرفته از واژه‌ی پهلوی «astaxvân» است که ماده‌ی سخت و محکمی می‌باشد و در ساختمان بدن مهره‌داران به‌کار رفته‌ و محل اتکای عضلات و مخاط‌ها و دیگر قسمت‌های نرم بدن است.

استخوان‌های بدن انسان و دیگر استخوان‌داران به دو دسته‌ی دراز و پهن تقسیم می‌شوند. در وسط استخوان ماده‌ی نرمی قرار گرفته که مغز استخوان نامیده می‌شود، استخوان‌ها به‌وسیله‌ی مفاصل با یکدیگر مرتبط هستند. تعداد استخوان‌ها در بدن جانداران مهره‌دار متغیر است. به مجموع استخوان‌های یک انسان یا حیوان که برهم نهاده شده‌اند، استخوان‌بندی یا اسکلت (Skeleton) گفته می‌شود. در بدن انسان استخوان‌بندی شامل دو دسته کلی: اسکلت محوری (axial skeleton) و اسکلت اندام‌ها (appendicular skeleton) می‌گردد.

گذشته از این، در زبان فارسی دری، استخوان به هسته‌ی خرما و نیز به نژاد، نسل و اصیل اشاره دارد و در ضرب‌المثل معروف «استخوان لای‌زخم گذاشتن»، کنایه از کار ناتمام و امر ناقص است.


شکل‌گیری و رشد استخوان

در دوره‌ی رشد جنینی (قبل از تولد نوزاد)، ساختارهای اولیه‌ای که بعدها به استخوان تبدیل می‌شوند، از غضروف شفاف (هیالین) (Hyaline cartilage) تشکیل شده‌اند. غضروف هیالین، بافت سخت و محکم و در عین حال انعطاف‌پذیری است که در ابتدا از تارهای کلاژن ساخته شده است. در اوایل دوره‌ی رشد و نمو جنینی، سلول‌های غضروف هیالین به‌سرعت افزایش می‌یابند. بعدها سلول‌های تشکیل‌دهنده‌ی بافت استخوانی (استئوبلاست‌ها) () جایگزین آن‌ها می‌شوند. سلول‌های تشکیل‌دهنده‌ی بافت استخوانی موجب رشد و نمو ماده‌ی بنیادی کلاژنی می‌شوند و سپس کلسیم به درون ماده بنیادی موجود زنده رسوب می‌کند و به موازات آن رگ‌های خونی در بافت‌ها افزایش یافته و سبب تامین مواد مغذی و اکسیژن می‌گردد. این بافت‌ها که به‌عنوان غضروف هیالین شکل می‌گیرند و بعدها به استخوان تبدیل می‌شوند به استخوان درون غضروفی (Endochondral bone) معروفند. ذخیره شدن و رسوب کلسیم به درون ماده بنیادی را استخوانی‌شدن () می‌گویند.

در واقع، به مرحله‌ی شکل‌گیری استخوان، «» (استخوان‌سازی یا استخوانی‌شدن) گفته می‌شود. شکل‌گیری استخوان در چهار حالت اساسی انجام می‌شود: نخست در مرحله‌ی آغازین شکل‌گیری استخوان‌ها در رویان و جنین؛ دوم، رشد اندازه‌ی استخوان‌ها در طول دوران شیرخوارگی، کودکی و نوجوانی تا در انتهای بلوغ، در فرد بزرگسال اسکلت بالغ پدید آید؛ سوم، بازسازی (جایگزینی بافت استخوان پیر با بافت استخوان جدید در طول زندگی)؛ و چهارم، جوش‌خوردن شکستگی‌ها (ترمیم شکستگی‌های استخوان‌ها در طول حیات فرد).


هنگامی که انسان در دوران جنینی در رحم مادر شناور است، بدن ِ در حال رشد‌ او، تازه دارد شکل می‌گیرد، و برای این کار غضروف تولید می‌کند. غضروف بافتی است که به سختی استخوان نیست، اما از آن بسیار انعطاف‌پذیرتر است،‌ و به نوعی از استخوان فعال‌تر است. غضروف ماده‌ بسیار خوبی برای قالب‌گیری انسان - به‌ویژه برای بخش‌های ظریف‌تر مانند بینی و گوش‌ - است. با این حال، مقدار زیادی از غضروف جنینی در فرآیندی به‌نام «استخوانی‌شدن» () شروع به تبدیل شدن به استخوان می‌کند.

زمانی‌که استخوانی‌شدن رخ می‌دهد،‌ غضروف (که حاوی املاح یا مواد معدنی نیست) شروع به کلسیمی‌شدن () می‌نماید،‌ به این معنا که لایه‌های از املاح کلسیم و فسفات روی سلول‌های غضروفی تجمع پیدا می‌‌کنند. این سلول‌ها که به‌وسیله املاح معدنی احاطه می‌شوند،‌ می‌میرند. در نتیجه حفره‌های کوچکی در این غضروف در حال تبدیل شدن به استخوان باقی می‌ماند، و رگ‌های خونی ظریف به درون این حفره‌ها رشد می‌کنند.

سلول‌هایی تخصص‌یافته به‌نام «استئوبلاست‌ها» از طریق این رگ‌های خونی به درون استخوان در حال تکامل مهاجرت می‌کنند و این سلول‌ها ماده‌ای را تولید می‌کنند که حاوی رشته‌های کلاژن است. این سلو‌ل‌ها به تجمع کلسیم هم کمک می‌کنند، به‌طوری که املاح کلسیم در طول ماده رشته‌ای کلاژن رسوب می‌کند (این روند شبیه ساختن بتن مسلح است،‌ که در آن شبکه‌ای از میله‌های فلزی با مخلوطی از آب، سیمان و سنگ‌ریزه‌ها پوشیده می‌شود).

پس از مدتی،‌ خود استئوبلاست‌ها هم بخشی از این مخلوط می‌شوند،‌ و به سلول‌های با میزان فعالیت کمتر به‌نام استئوسیت تبدیل می‌شوند. استئوسیت‌ها را می‌توان نوعی استئوبلاست بازنشسته‌شده نامید که مختصر فعالیتی دارد، اما از رگ‌های خونی زیاد دور نمی‌شود.

این شبکه استئوسیت‌ها به شکل‌گرفتن چارچوب متخلل «استخوان اسفنجی» یاری می‌رساند. استخوان اسفنجی نرم نیست،‌ اما مقطع آن مانند اسفنج به‌نظر می‌رسد. فضاهای درون آن به پخش شدن استرس یا فشار‌های خارجی در تمام استخوان کمک می‌کند،‌ و این فضاها حاوی مغز استخوان می‌شوند.

مجراهای کوچکی به‌نام «کانالیکول» (canaliculus) در سراسر بخش‌های کلسیمی‌شده استخوان وجود دارد که امکان انتقال مواد مغذی، اکسیژن و دی‌اکسید کربن و مواد زائد را فراهم می‌آورد.

استئوبلاست‌ها قبل از تبدیل به استئوسیت،‌ استخوان قشری (کورتیکال) هم تولید می‌کنند. برای این‌که این روند را به تصور در آورید، آجرکاری را به تصور در آورید که درون حفره‌ای به اندازه انسان درون سازه خودش به دام افتاده است. کارگر پس از ایجاد کردن یک غلاف سخت (استخوان قشری) در اطراف خودش، در همان جا می‌میرد و جنازه‌اش حفره را پر می‌کند. هوا به درون آجر راه می‌یابد و بدن او متلاشی می‌شود.

در استخوان این بخش از رشد استخوان را سلول‌هایی به‌نام استئوکلاست‌ها انجام می‌دهند، که به درون بخش کلسیمی‌شده غضروف راه می‌یابند و استخوان را در میانه تنه‌ی آن خالی می‌کنند و جا برای مغز استخوانی که در حال شکل‌گیری است،‌ ایجاد می‌کنند. استئوکلاست‌ها این کار را با بلعیدن و هضم ماده زمینه‌ای استخوان با استفاده از اسیدها و آنزیم‌های هیدرولیزکننده انجام می‌دهند.

بنابراین، استئوبلاست (مانند آجرکار)، قبر خودش (استخوان قشری) را می‌سازد،‌ و درون قبر خودش می‌میرد (بدل به استئوسیت می‌شود)،‌ در مرور زمان متلاشی می‌شود (به‌وسیله استئوکلاست‌ها حل می‌شود) و باقی‌مانده‌هایش ماده‌ای متخلل (سوراخ‌دار) درون سنگ قبر باقی می‌گذارد.

نهایتاً همه غضروف به استخوان بدل می‌شود، به‌جز غضروف‌هایی که در انتهای استخوان قرار دارند (غضروف مفصلی) و «صفحه‌های رشد» یا «غضروف‌های رشد» که دو طرف انتهاهای استخوان را به تنه‌ی آن متصل می‌کنند. غضروف‌های رشد به بلند شدن استخوان کمک می‌کنند و سرانجام، در هنگام بلوغ کلسیمی می‌شوند و رشدشان متوقف می‌شود.

به‌رغم این، استخوان‌های انسان، در سراسر عمر او، در حال تجدید شدن مداوم هستند. با این حال، در بدن انسان،‌ از یک‌طرف استئوکلاست‌هایی وجود دارند که در حال جذب کردن سلول‌های استخوانی قدیمی (عواملی در حال تخریب استخوان) هستند و از سوی دیگر، استئوبلاست‌هایی به ساختن استخوان جدید در آن محل یاری می‌رسانند (عوامل دیگری که استخوان تازه ساخته‌شده‌ی محکم‌تر را، جایگزین استخوان‌های تخریب‌شده می‌کنند). این چرخه را «بازسازی» (remodeling) استخوان می‌نامند.

هنگامی که انسان جوان است،‌ استئوبلاست‌های (سازندگان استخوان) شمار بیشتری از استئوکلاست‌ها (تخریب‌کنندگان استخوان) دارند و در نتیجه بر توده استخوانی انسان افزوده می‌شود. با افزایش سن استئوبلاست‌ها نسبت به استئوکلاست‌ها‌، که هنوز با کارآیی سلول‌های استخوانی را حذف می‌کنند، عقب می‌افتند،‌ و این امر به کاهش توده استخوانی و عارضه‌ای به‌نام پوکی استخوان می‌انجامد.

بنابراین، رشد استخوان به‌طور كلی به دو صورت است: یا این‌كه بافت‌های جنینی (مزانشیم) مستقیم به استخوان تبدیل می‌شود و یا ابتدا یك مدل غضروفی از استخوان ساخته می‌شود و سپس تبدیل به استخوان می‌گردد. در استخوان‌های دراز معمولاً ابتدا یك مدل غضروفی از استخوان وجود دارد (یعنی: استخوان‌های دراز ابتدا به‌شكل غضروف می‌باشند و تقریباً بافت نرمی دارند. سپس مراكز استخوان‌سازی در این بافت پدید آمده و شروع به استخوانی‌شدن می‌كند).


ساختار استخوان

استخوان‌ها، اعضای سخت و مقاوم بدن انسان و حيوانات هستند و همانند ساير اعضای بدن، ساختمان و فيزيولوژی مخصوص خود را دارند؛ از به‌هم پيوستن مجموعه‌ای از استخوان‌ها و غضروف‌ها، چوب‌بست نگاهدارنده‌‌ی بدن جانوران به‌وجود می‌آيد که اسکلت يا استخوان‌بندی ناميده می‌شود. با این حال، این استخوان‌ها طوری با نظم کنار هم قرار گرفته‌اند که انسان یا حیوان را قادر می‌سازد حرکات دقیقی داشته باشد.

در این میان، اسکلت بدن انسان بالغ از ۲۰٦ قطعه استخوان تشکیل شده است که در مجموع حدود ۱۴٪ وزن بدن او را در بر دارد. استخوان، از لحاظ ساختار، نوعی بافت پيوندی است که بخش بين سلولی آن را مادّه‌ی سختی تشکيل می‌دهد. علّت سختی و مقاومت استخوان، وجود املاح معدنی و رشته‌های پروتئينی خاصّی به‌نام «کلاژن» (collagen) می‌باشد. سطح خارجی استخوان، دارای برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌ها و سوراخ‌هايی است. برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌ها، محلّ اتّصال ماهيچه‌ها، تاندون‌ها و رباط‌ها هستند. سوراخ‌ها، محلّ ورود رگ‌های خونی و اعصاب به داخل استخوان می‌باشند. در ساختمان استخوان‌، دو نوع بافت ديده می‌شود: بافت استخوانی متراکم، که در تنه استخوان‌های دراز و اطراف استخوان‌های اسفنجی قرار دارد؛ و بافت استخوانی اسفنجی، که در قسمت میانی استخوان‌های پهن و دو سر استخوان‌های دراز مشاهده می‌شوند.

  • بافت استخوانی متراکم: بافت سخت و محکمی است و دارای مجاری باريکی به‌نام «مجاری هاورس» می‌باشد. اين مجاری با حفرهٔ مرکزی استخوان به‌طور موازی قرار گرفته‌اند. اعصاب، رگ‌ها و مقداری بافت پيوندی در اين مجرا وجود دارند. اطراف اين بافت استخوان‌ها، به‌وسيله‌ی تيغه‌های متّحدالمرکزی احاطه شده است. مجرای هاورس و تيغه‌های اطراف آن را «» می‌نامند.

  • بافت استخوانی اسفنجی: در اين بافت، شبکه درهمی از تيغه‌های استخوانی، حفره‌های کوچکی را تشکيل می‌دهند. در حفره‌های اين بافت، مغز استخوان و رگ‌های خونی قرار دارند.


بافت استخوان

بافت استخوانی، یک نوع بافت همبند ویژه (سخت و محکم) محسوب می‌شود که از نظر توانایی تحمل فشار، پس از غضروف، مقام دوم را داراست و نقش حمایتی از اعضای بدن مثل جمجمه و قفسه‌‌ی سینه را بر عهده دارد. استخوان، هم‌چنین مغز استخوان را در خود جای داده که محل تشکیل سلول‌های خونی هستند. این بافت مخزن کلسیم، فسفات و سایر یون‌ها است. این یون‌ها می‌توانند به‌صورت کنترل‌شده آزاد یا ذخیره شوند، تا غلظیت این یون‌ها در بدن همواره ثابت بماند. به‌علاوه، استخوان‌ها در بدن، دستگاهی از هرام‌ها را می‌سازند که نیروی حاصل از انقباض عضله‌ی اسکلتی را چندین برابر می‌کند و بدین ترتیب، و آن‌ را به حركات بدن تبدیل می‌نماید. در تصویر زیر، اجزائی استخوان ملاحظه می‌شود (برای بزرگ‌نمایی روی تصویر کلیک شود).

استخوان یك بافت همبند تخصص یافته می‌باشد كه از ماده كلسیفیه بین سلولی، ماتریكس (بستر استخوانی)، و سه نوع مختلف سلول: استئوبلاست‌ها (Osteoblasts)، استئوسیت‌ها (Osteocytes) و استئوكلاست‌ها (Osteoclasts) تشكیل شده است.


انواع استخوان

استخوان‌ها انواع مختلفی دارند که می‌توان آن‌ها را - در این‌جا - بر اساس شکل ظاهری و جنس طبقه‌بندی کرد.

استخوان‌ها بر حسب شکل و شمایل به استخوان‌های بند یا دراز، کوتاه، پهن یا تخت، نامنظم، کنجدی یا سزاموئید تقسیم‌بندی می‌شوند.

  • استخوان بلند (دراز)، شامل یک تنه (دیافیز) تقریباً استوانه‌ای و یک قسمت پهن (اپی‌فیز) در دو انتها است و این گروه، بیشتر استخوان‌های اندام تحتانی و فوقانی (مانند بازو و ران) را در بر می‌گیرد.

  • استخوان کوتاه، از نظر شکل تفاوت زیادی با هم دارند، ولی به‌طور کلی، آن‌ها را به‌شکل مکعب در نظر می‌گیرند، بیشتر شامل قسمت پروکسیمال دست و پا است که به ترتیب استخوان‌های کارپال (Carpus) و تارسال (Tarsus) نامیده می‌شوند. استخوان‌های مچ دست و پا، تنه و دو انتها نداشته و اغلب استخوان گرد نامیده می‌شوند (مانند اسکافوئد).

  • استخوان پهن (تخت)، سطح وسیع و صاف داشته و معمولاً بشقابی شکل‌اند. در مقایسه با قطرشان سطوح پهن دارند. مهم‌ترین ویژگی استخوان‌های پهن، سطح صاف و وسیع آن‌ها است و بیشتر شامل سقف جمجمه، دنده، کتف و لگن‌ها می‌باشند.

  • استخوان نامنظم، از نظر شکل تفاوت‌های زیادی با هم دارند و در هیچ‌کدام از گروه‌های فوق قرار نمی‌گیرند، و شامل برخی از استخوان‌های ستون فقرات و جمجمه می‌باشند. مانند مهره‌ها.

  • استخوان کنجدی (سزاموئید)، در تاندون نزدیک مفصل ظاهر می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها کشکک می‌باشد. این استخوان‌ها بسیار کوچک بوده و معمولاً گرد و مدورند و در مجاورت استخوان‌های دیگر (معمولاً در مجاورت استخوان‌های دست و پا) یافت می‌شوند و در مقابل وزن یا نیروی‌های بسیار سنگین تاب و توانی ندارند.

    استخوان‌های کنجدی تکی معمولاً در درون وترها قرار دارند. استخوان کشکک، استخوان کنجدی کاملاً شناخته شده و بسیار معروفی است. به‌غیر از کشکک محل استخوان‌های کنجدی از فردی تا فرد دیگر فرق می‌کند.

طبقه‌بندی استخوان براساس شکل

استخوان‌ها را می‌توان بر حسب جنس به متراکم و اسفنجی دسته‌بندی کرد و تفاوت آن‌ها را در جنس تشخیص داد. استخوان متراکم، دارای یک حفره‌ی مرکزی به‌نام مغز استخوان است که با اندوستئوم پوشیده شده است و در پیرامون آن پرده‌ی ضریع قرار دارد. بین پرده ضریع و مغز استخوان سیستم هاورس وجود دارد. استخوان اسفنجی، دارای حفره‌های کوچک و بزرگ و سیستم هاورس ناقص هستند، پیرامون استخوان اسفنجی لایه‌ای از استخوان متراکم وجود دارد.


کارکردها

استخوان چند کارکرد اساسی دارد که مهم‌ترین آن‌ها کارکرد مکانیکی است. از این‌رو، استخوان‌ها یک داربست را درست می‌کنند که به کل بدن یک شکل ثابت می‌دهد و هم‌چنین، اهرم‌های بدن هستند كه به كمك ماهيچه‌ها اعمال مختلفی - مانند: حرکت‌کردن - را انجام می‌دهند. افزون بر این، بسیاری از استخوان‌ها‌ی حفاظت از اندام‌های حساس و درونی بدن را بر عهده دارند؛ مانند: جمجمه و ستون‌فقرات که از مغز و سيستم عصبی مركزی محافظت می‌کنند، یا قفسه‌ی سینه که حفاظت از قلب و ریه‌ها را انجام می‌دهد، و یا استخوان‌های لگن که به حفاظت از اندام‌های تناسلی می‌پردازند.

از این گذشته، از لحاظ فیزیولوژی بدن، استخوان‌ها، محل ذخيره‌سازی كانی‌ها به‌ويژه كلسيم و فسفر هستند كه به‌هنگام نياز از استخوان جدا می‌شوند و مورد استفاده قرار می‌گيرند (به‌سخن دیگر، استخوان‌ها به ذخیره کلسیم که ماده معدنی ضروری برای فعالیت‌های سلول‌های عصبی و عضلانی است، می‌پردازند) و مغز استخوان، که بافت نرمی است، گلوبول‌های قرمز، برخی از گلوبول‌های سفید و پلاکت‌های خون را می‌سازد (سلول‌های خون، در مغز استخوان‌های بلند و ماده‌ی اسفنجی استخوان‌های جوان ساخته می‌شوند). مغز استخوان زرد محل ذخیره اسیدهای چرب هستند.

به‌علاوه، استخوان با جذب و آزاد کردن نمک‌های بازی می‌تواند مانند یک عمل کرده و پی‌اچ خون را متعادل نگه دارد. هم‌چنین، استخوان می‌تواند فلزهای سنگین را به‌خود جذب کند و آن‌ها را از بافت‌های حساس بدن دور نماید. سپس به مرور زمان آن‌ها را آزاد کرده تا از بدن دفع شوند و نیز استخوان هورمون‌هایی ترشح می‌کند که مهم‌ترین آن‌ها استئوکلسین (Osteocalcin) است که بر روی قند خون و ذخیره چربی بدن تاثیر می‌گذارد. استئوکلسین ترشح انسولین را افزایش داده و حساسیت بدن به آن را هم زیاد می‌کند.

از آن‌جایی‌که استخوان‌ها، رگ‌های لنفاوی و عصب دارند، زمانی که به بيماری دچار می‌شوند، می‌توانند خود را بازسازی كنند.


[] يادداشت‌ها




[] پيوست‌ها


...


[] پی‌نوشت‌ها

عمید، حسن، فرهنگ فارسی عمید، ج ۱، ص ۱٣٨؛ از لحاظ دانش پزشکی، استخوان یکی از سخت‌ترین انواع بافت پیوندی است. سختی آن بیشتر به یک ماده پلاستیکی شباهت دارد تا به یک سنگ. زیرا کاهش کلسیم آن را نرم می‌کند و کاتیون‌هایی نظیر سرب، استرانسیم و رادیم جانشین کلسیم می‌شوند و سختی استخوان را از بین می‌برند. استخوان نظیر دیگر بافت‌های پیوندی، شامل ماده زمینه‌ای و سلول‌های بافت استخوانی است. ماده زمینه‌ای به دو صورت بی‌شکل و شکل‌دار وجود دارد.
معین، محمد، فرهنگ فارسی، ج ۱، ص ٢۴۴
در استخوان‌های دراز مغزی وجود دارد که در ساختن گلبول‌های خون نقش عمده دارد.

فرهنگ فارسی معین، همان‌جا
همان‌جا
همان‌جا، ج ۱، ص ٢۴۵
همان‌جا، ج ۱، ص ٢۴۴


Gerard J. Tortora, Mark Nielsen, “Principles of Human Anatomy”, 11th Edition, WileyPLUS, P. 149.
در این کتاب آمده:
The proceess by which bone forms is called “ossification”. Bone formation occurs in four situations: (1) the initial formation of bones in an embryo and fetus, (2) the growth of bones during infancy, childhood, and adolescence until their adult sizes are reached, (3) the remodeling (replacement of old bone by new bone tissue throughout life), (4) the repair of fractures (breaks in bones) throughout life.



[] جُستارهای وابسته






[] سرچشمه‌ها







[] پيوند به بیرون

[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]

رده‌ها:کالبدشناسیدستگاه‌های بدندستگاه اسکلتیاستخوان‌شناسی