نسيج عظمي

النسيج العظمى (Bone tissue أو osseous tissue)‏ هو ^[1] نسيج ضام هيكلى موجود داخل العظام، وهو نسيج غنى بالأملاح المعدنية التي تعطيه الصلابة و المتانة فهو الداعم الرئيسى للجسم . يكون تركيز هذه الأملاح لدي الأطفال أقل نسبيا مقارنة مع العظام التي اكتمل تكونها، لهذا السبب يستطيع الأطفال القيام بحركات تستعصي علي الكبار فعلها، وذلك بسبب مرونة هيكلهم العظمي . يشكل النسيج العظمى الجزء الصلب من العظام التي تشكل بدورها الدعامة الهيكلية الداخلية لجسم الإنسان.

مقطع عرضي من العظام الطويلة تظهر الأنسجة العظمية على حد سواء الاسفنجية والمدمجة

يختلف النسيج العظمى عن العظام نفسها

فالعظام هي أعضاء تتألف من أنسجة العظام، ونخاع العظم، والأوعية الدموية، والأعصاب، والخلايا الطلائية المبطنة والمحيطة ؛ في حين يشير النسيج العظمى على وجه التحديد إلى مصفوفة المعادن في العظام و التي تشكل الأجزاء الصلبة من الجهاز الهيكلى.

تركيب العظم و بناؤه

العظم صلب نسبياً وخفيف، يدخل في تركيبه مواد عديدة ؛ حيث يتكون وبشكل رئيسي من فوسفات الكالسيوم ^[2].

يضم العظم في الجسم البشري نوعين اثنين من النسيج العظمي

• العظم الصلب (الكثيف - المكتنز - القشرى): وهو عظم مضغوط يُكون الجزء الخارجى الصلب للغاية في العظمة، و يشكل 80% من كتلة العظم الكلية للهيكل العظمي في الانسان البالغ. بسبب كثافة القشرة العالية تُعد نسبتها 10% من مساحة الجسم السطحية .
• العظم الإسفنجي: و هو عظم شبكى مفرغ يملأ التجويف الداخلى للعظمة و يحتل مساحة سطحية كبيرة أكثر بعشرة مرات من العظم المكون للقشرة، ويشكل 20% من المساحة السطحية لجسم الانسان.

قطاع عرضى فى العظم القشرى يوضح كيفية تنظيم الخلايا

تشير الأسماء ضمنا إلى أن النوعين يختلفان في الكثافة، أَو مقدار اكتظاظ النسيج داخل العظم، إلا أن كل من العظم الكثيف و العظم الإسفنجى متطابقان من الناحية البيولوجية، لكن الفرق هنا هو كيفية التركيب المجهرى.

العظم القشري

العظم القشري يشمل osteons مكتظة بشدة أَو أنظمة haversian. الosteon تشمل قناة وسطى تدعى قناة osteonic أو قناة هافرس، و التي تكون محاطة بحلقات مركزية (lamellae) من الهيكل الشبكي. تقع الخلايا العظمية بين حلقات الهيكل، في فراغات تدعى الفجوات (lacunae).

قطاع عرضى فى العظم

تتفرع قنوات صغيرة (canaliculi) من الفجوات إلى قناة osteonic لإنشاء الممرّات خلال الهيكل الصلب. في العظم الكثيف، تكتظ أنظمة haversian باحكام مشكلة ما يبدو كالكتلة الصلبة. تحتوي قنوات osteonic على الأوعية الدموية و التي تسير بصورة متوازية مع محور العظم الطويل. هذه الأوعية الدموية ترتبط، عن طريق قنوات ثاقبة عرضية، بالشراين على سطح العظم.

العظم الإسفنجي

العظم الإسفنجي (Cancellous)، أخف و أقل كثافة من العظم الكثيف. ويشمل صفائح (trabeculae) ودعامات من العظم مجاورة للتجاويف متناثرة صغيرة تحتوي نخاع العظم الأحمر. تتصل canaliculi مع التجاويف المجاورة، بدلا من قناة haversian المركزية، للحصول على حاجتها من الدم. قد يبدو بأن trabeculae مرتبة بطريقة عشوائية، لكنها منظمة لإعطاء أقصى صلابة بصورة مشابهة للحاملات التي تستعمل لدعم البناء. يتبع trabeculae العظم الإسفنجي خطوط الإجهاد ويمكن أن يعاد ترتيبها إذا تغير اتجاه الإجهاد.

النسيج العظمي هو شكل خاص من أشكال النسيج الضام ويبنى من ثلاث عناصر هي : الخلايا - الألياف - المادة الأساسية .

الخلايا

الخلية العظمية هي خلية وحيدة مسؤولة عن تكوين العظام. و الخلايا العظمية هي أساساً أرومة ليفية متخصّصة. تنقسم الخلايا العظمية إلى 5 أنواع حيث يشاهد في العظم الفتي النماذج الخلوية التالية:

• أرومة الخلايا العظمية (Osteoprogenitors) هي الخلايا الموّلدة التي تنقسم لتنتج خلايا تتمايز إلى الخلايا المكونة للعظم.
• خلايا مصوّرة العظم= الخلايا بانية العظم = الخلايا المكونة للعظم (Osteoblasts) : تقوم بإنتاج البروتينات والمركبات العضوية اللازمة لنمو وتقوية العظم.
• الخلايا العظمية البالغة = الخلية العظمية (Osteocytes) : هي خلايا تنتج البروتينات والمواد العضوية التي تتدخل في تركيب المادة بين الخلوية.
• خلايا كاسرة ماصة = الخلايا المحطمة للعظم (Osteoclasts) : تُسمىّ أيضاً ناقضات العظم ، وهي تعمل على إذابة الكالسيوم في العظام عند انخفاض تركيزه في الدم.
• الخلايا المحدة للعظم bone lining cells.

التوازن بين بانيات العظم ( الأوستيوبلاستس ) و ناقضات العظم ( الأوستيوكلاستس ) يحافظ على النسيج العظمي.

رسم توضيحى لمقطع عرضى فى العظم

أرومة الخلايا العظمية

• طبيعتها: خلايا متوسطية لها قدرة على التمايز باتجاه الخلايا المصورة للعظم.
• وجودها: بالقرب من السطوح الحرة للنسيج الآخذ بالتعظم.
• شكلها: مغزلية، قليلة الأخذ للون، نواتها بيضوية.
• عملها: تبدو هذه الخلايا نشيطة بانقسامها خلال فترة التشكل العظمي، والنمو الطبيعي للعظم، وكذلك عند الإنسان المكتمل، خلال إعادة التنظيم الداخلي، وإثر الكسور وتخرب العظام، وتتحول إلى الخلايا المصورة للعظم.

الخلايا المصوّرة للعظم

صورة بالميكرسكوب توضح شكل الخلايا مصورة العظم عند زيادة نشاطها

• وجودها: تشاهد على سطوح العظام الآخذة بالتّشكل.
• شكلها: تأخذ شكلاً مسطّحاً عندما يضعف نشاطها، وشكلاً مكعباً أو أسطوانياً عند زيادة نشاطها يشاهد جهاز جولجي غالباً في منطقة قليلة التلوّن بين النواة وسطح الخلية. نواتها كروية كبيرة طرفية بعيدة عن سطح العظم.
• عملها: تقوم بإفراز المواد العضوية الداخلة في تركيب اللُّحمة، وتدعى عظماني ( osteoid)‏ حبيبات إيجابية ال PAS تمثل مسبقات البروتينات السكرية. تمتلك مستقبلات لهرمون parathyroid (جانب الدرق) وعندما تنشط بتأثيره يتم إنتاج سيتوكين Cytokine يسمى العامل المنشّط للخلايا الناقضة للعظم osteoclast stimulating factor.

الخلايا العظمية

• شكلها: مغزلية، ذات استطالات وتحتوي على عضيّات.
• عملها: هي خلايا مصوّرة للعظم إحتبست ضمن المادة العظمية التي صنعتها بنفسها، ضمن تجويف عدسي الشكل يحدّه مادة عضوية غير متكلسة يفصلها عن اللحمة المتكلسة.ويصدر عن التجويف قنيات تتفاغر مع قنيات تجاويف الخلايا الأخرى وتمر عبرها الاستطالات الهيولية لهذه الخلايا، وتفيد هذه القنيات في ربط الخلايا مع بعضها وتأمين المبادلات الغذائية مع الدم الجاري في القناة المركزية و قنوات هافرس و قنوات فولكمان. تكون قادرة على إفراز خمائر تحل أملاح الكالسيوم من العظم لتأمين حاجة الدم إليه.

الخلايا الناقضة للعظم

صورة بالميكروسكوب توضح شكل الخلايا الكاسرة للعظم عديدة الأنوية

• وجودها: تتوضع على السطوح العظمية المراد تآكلها ضمن حفيرات صغيرة تسمى جوبات هاوشيب Howship's Lacunae.
• شكلها: متعددة الأنوية (5-50نواة أو أكثر ).
• قطرها: 50-100 ميكرون.

تحتوي على العديد من الحويصلات البلعمية والجسيمات الحالة التي تتضمن الفوسفاتاز الحمضية.

• طور تركيب: يتمثّل بحافة فرشاة غير متطورة وشبكة هيولية وجهاز جولجي متطورين (تلائماً مع التركيب الذي يتطلب عمل الشبكة وجهاز جولجي بالإفراز)
• عملها: إزالة الفضلات المتشكلة أثناء امتصاص العظم. إفراز الكولاجيناز والفوسفاتاز الحمضية وأنزيمات أخرى محلة للبروتينات وتضخ البروتونات لتقوم بتفكيك الكولاجين وحل الأملاح الكلسية المتبلورة.

الخلايا المحدة للعظم

• شكلها: خلايا مسطّحة متطاولة.
• وجودها: تغطّي أغلب القطع العظميّة للهيكل عند الإنسان المكتمل كما تغطّي السطوح العظميّة غير المعرّضة للتشكّل أو للامتصاص العظميّ و تتوضّع على طبقة رقيقة للغاية من الكولاجين غير المتمعدن أو غير المتكلّس . الخليّة قليلة العضيّات و غير نشيطة و ترتبط ببعضها و مع الخلايا العظميّة بارتباطات فضويّة.
• وظيفتها: غير معروفة و يعتقد أنه يمكنها أن تمثّل خلايا مصوّرة للعظم خامدة كما أنها يمكن أن تتمايز و تشكّل خلايا بانية للعظم ؛ تشكّل الخلايا المحدّة للعظم حاجزاً بين العظم و خارجه (السائليّ ).

يتم التدخل الخلوي المتعلّق بالتغيير العظمي بمراحل عدّة هي 

• ترجع الخلايا المحدّة للعظم مؤدّية لتقطّع الحاجز الخلوي سامحاً بوصول الخلايا الناقضة العظم.
• امتصاص المادّة العظميّة خارج الخلويّة من قبل الخلايا الناقضة العظم و تشكّل فجوات.
• تراجع الخلايا الناقضة العظم و إعطاء مكانها للخلايا البانية للعظم لتركيب مادّة خارج خلويّة جديدة و يعرف هذا الطور بطور إعادة البناء.
• تستغرق دورة التغيير العظمي عند الإنسان نحو 3 أشهر.

الألياف

هي مولّدة للغراء وهو مادة بروتينية تسمى «الكولاجين من النموذج I» ؛المادة التي تحفظ للعظم هيئته وتديم مرونته (تشكّل 90% ) وهي من النموذج V . تشبه الألياف المولّدة للغراء مثيلتها في النسيج الضام فهي مخططة عرضيّاً إلا أنها لا تنحل بمحلّاتها و لا تتضخم بالحموض .لا تشاهد الألياف العظميّة عادة بالمقاطع النسيجيّة لتقارب قرينة انكسارها مع قرينة انكسار المادّة الأساسيّة إلا أنه يمكن إظهارها باستخدام المجهر المستقطب أو الملوّنات الخاصّة بالألياف المولّدة للغراء بطريقة ماسون Masson أو بالمجهر الالكترونى فتبدو متوازية في الصفيحة العظمية الواحدة و متعامدة على ألياف الصفائح المجاورة في النسيج العظمي الناضج .

المادة الأساسية

تبنى المادة الأساسية من قسمين : عضوي ؛ ومعدني أي غير عضوى .

- يتركب القسم العضوي من مواد بروتينية سكرية ناتجة عن اتحاد المخاط متعدد السكاكر الكبريتي والحمض الهيالوروني : بروتينات سكرية Glycoproteins. -بروتينات مخاطية Proeoglycan تتضمن: osteopontin: يصل بين المواشير الكلسية.

osteonectin: يؤدي دوراً في التمعدن بسبب شراهته للكولاجين 1 والكالسيوم.

osteocalcin: له دور في التكلس.

sialoprotein و thrombospondin: جزيئات تربط المادة الأساسية مع المستقبلات الغشائية للخلايا العظية.

كما تحتوي المادة الأساسية أيضاً على الماء: جزء مرتبط مع أملاح الكلس ؛ وجزء حر يساعد على التبادل بين كلس الدم وكلس العظم.

- كما تتركب المركبات غير عضوية Inorganic components أو معدنية Metalic بنسبة 70% من الوزن الجاف للعظم كما أن 99% من كالسيوم الجسم موجود في العظام، و90% من فوسفوره كذلك، مما يؤدي لقساوة العظم وتأهيله للقيام بوظائف هامة في الجسم؛ كالحمل والحماية .

• فوسفات الكالسيوم : 85%
• كربونات الكالسيوم: 10%
• فلور الكالسيوم، والمغنسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم: 5%
• كما تحتوي على السيترات والسلفات وبعض الأملاح النادرة كـالزنك والباريوم: نسب ضئيلة للغاية.

مزيج المعادن الصلبة و الكولاجين المرن يجعل العظام أصلب و أقوى من الغضروف دون أن تكون هشة.

تطور و نمو العظم

المصطلحين osteogenesis و التعظّم (ossification) يستعملان في أغلب الأحيان بشكل مرادف للإشارة إلى عملية التشكيل العظمي. أجزاء من الهيكل العظمي تتشكل أثناء الأسابيع القليلة الأولى بعد الإخصاب ؛ و بحلول نهاية الإسبوع الثامن بعد الإخصاب، يتكون شكل الهيكل من الغضاريف و الأنسجة الرابطة وتبدأ عملية التعظّم. يستمر تطور العظم في أثناء فترة البلوغ؛و حتى بعد البلوغ يستمر تطوير العظم لإصلاح الكسور ولإعادة القولبة. خلايا الأوستيوبلاستس، الأوستوسايتس و الأوستيوكلاستس تشترك في تطوير، نمو وإعادة قولبة شكل العظام.

هناك نوعان من التعظّمِ:

1. تعظم داخل الغشاء (intramembranous ossification)‏.
2. تعظم غضروفي ( endochondral ossification)‏.

تعظم داخل الغشاء

التي تشمل بعض العظام المستوية في الجمجمة وبعض العظام غير المنتظمة. عظام المستقبل تشكّل أولا كأغشية من أنسجة رابطة. تهاجر خلايا الأوستيوبلاستس إلى هذه الأغشيةِ وتحيط نفسها بهيكل شبكي عظمي. خلايا الأوستيوبلاستس المحاطة بالهيكل الشبكي تسمى أوستوسايتس.

تعظم غضروفي

طريقة التعظّم الغضروف ي تتم عن طريق استبدال الغضاريف بالنسيج العظمي. أغلب العظام في الهيكل العظمي تتشكّل بهذا الإسلوب. تدعى هذه العظام بعظام endochondral. في هذه العملية، العظام تشكّل أولا كقوالب من الغضاريف. أثناء الشهرِ الثالث بعد التلقيح، الأوعية الدموية و الخلايا الأوستيوبلاستس تخترق perichondrium المحيط بقوالب الغضاريف و تتحول perichondrium إلى periosteum. حيث تشكل خلايا الأوستيوبلاستس باقة من العظم المضغوط حول جسم العظم. في نفس الوقت، الغضروف في مركز جسم العظم يبدأ بالتحلل. و تخترق خلايا الأوستيوبلاستس الغضروف المتحلل وتستبدله بعظم إسفنجي. هذا يشكّل نواة أساسية للتعظّم. تنتشر عملية التعظّم من هذه النواة إلى نهايات العظام. بعد تشكل العظم الإسفنجي في جسم العظم، تقوم خلايا أوستيوكلاستس بتحطيم قسم من العظمَ المشكل حديث لفتح جوف النقي.

الغضروف في epiphyses يواصل النمو لإعطاء المجال للعظم النامي لأخذ مزيد من الطول. لاحقاً، عادة بعد الولادةِ، تنشأ مراكز تعظّم ثانويَة في epiphyses. التعظّم في epiphyses مشابه للذي يحصل في جسم العظم إلا أن العظمِ الإسفنجيِ لا يحطّم لتَشكيل تجاويف medullary. عندما يكتمل التعظّم الثانوي، تستبدل الغضاريف بالعظم كليا ماعدا في منطقتين. مساحة من الغضروف تبقى على سطح epiphysis مشكلة الغضروف المفصلي، أما المنطقة الأخرى من بقايا الغضروف فتقع بين epiphysis و جسم العظم. و هذه تسمى طبقة epiphyseal أو منطقة النمو.

نمو العظام بحاجة إلى نمو طولي انطلاقا من طبقة epiphyseal بواسطة عملية مشابهة لتعظّم endochondral. الغضروف الموجود بمنطقة طبقة epiphyseal بجانب epiphysis يواصل النمو. chondrocytes بجانب جسم العظم، يهرم ويتحلّل. تدخل خلايا الأوستيوبلاستس وتُعظّم الهيكل لتشكيل العظم. تستمر هذه العملية في فترة الطفولة وسنوات المراهقة إلى أن يتباطأ نمو الغضروف ومن ثم يتوقف. عند توقف نمو الغضروف، في أوائل العشرينات، تتحجّر طبقة epiphyseal بالكامل و يبقى خط رقيق جدا من epiphyseal، وعليه لا تستطيع العظام النمو طوليا. يتم التحكم بنمو العظام بواسطة هرمون النمو المفرز في الغدّة النخامية، والهورمونات الجنسية المفرزة في المبايض و الخصيات. على الرغم من توقف نموالعظام طوليا، إلا أنه يمكنها أن تواصل زيادة سماكتها (القطر) في فترة حياتها و ذلك كرد فعل على الإجهاد بسبب نشاط العضلات المتزايد أَو زيادة الوزن. إن زيادة القطرِ تدعى نموا عطفي. خلايا الأوستيوبلاستس في periosteum تشكل طبقة عظمية كثيفة حول السطح العظمي الخارجي. و في نفس الوقت، تقوم خلايا أوستيوكلاستس في بطانة العظم بتحطيم قسما من العظم على السطح العظمي الداخلي، حول جوف النقي. تزيد هذه العمليتين قطر العظم، وفي نفس الوقت، تمنع العظم من أن يصبح ثقيلا وضخما.

الوظيفة

للنسيج العظمى عديد من الوظائف بما في ذلك:

بشكل مباشر

مقطع طولى جانبى يوضح كيف تحمى عظام الجمجمة المخ و كذلك حماية الحبل الشوكى داخل العمود الفقرى

• دعم العضلات و الأعضاء و الأنسجة الرخوة.
• الحركة و التنقل و النفوذ.
• حماية الأجهزة الحيوية في الجسم مثل : المخ داخل الجمجمة و القلب و الرئتين داخل القفص الصدرى و الحبل الشوكى داخل القناة الشوكية للعمود الفقرى (مع ملاحظة أن ليست كل الأجهزة الحيوية في الجسم محمية بالعظام ; و على سبيل المثال : الأمعاء و الكبد و الكلى ).
• تخزين فوسفات الكالسيوم .

بشكل غير مباشر

نخاع العظام داخل العظم الإسفنجى يدخل في تكوين خلايا الدم .

مقالات ذات صلة

الهيكل العظمي للإنسان - هيكل عظمي بشري - طب - التئام الكسر - خلية عظمية.

المصادر

• Henry Gray: Anatomy of the human body (Bartleby.com; Great Books Online)
• Eldra P. Solomon - Richard R. Schmidt - Peter J. Adragna : Human anatomy & physiology ed. 2nd 1990 (Sunders College Publishing, Philadelphia)
• pub-med

مراجع

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة تشريح
• موسوعة طب
• موسوعة علم الأحياء