Knoglernes struktur og kemiske sammensætning

Knogler indtager en strengt defineret plads i menneskekroppen. Ligesom ethvert organ er knogler repræsenteret af forskellige typer væv, hvoraf hovedpladsen er optaget af knoglevæv, som er en type bindevæv.

Knoglevæv (os) har en kompleks struktur og kemisk sammensætning. I en levende organisme indeholder en voksens knoglevæv op til 50% vand, 28,15% organiske og 21,85% uorganiske stoffer. Uorganiske stoffer er repræsenteret af forbindelser af calcium, fosfor, magnesium og andre elementer. Macereret knoglevæv består af 1/3 organiske stoffer, kaldet "ossein", og 2/3 uorganiske stoffer.

Knoglevævets styrke sikres af den fysisk-kemiske enhed af uorganiske og organiske stoffer og dens strukturelle egenskaber. Overvægten af organiske stoffer sikrer en betydelig elasticitet og fleksibilitet i knoglen. Med en stigning i andelen af uorganiske forbindelser (i alderdommen, ved visse sygdomme) bliver knoglen skør og skrøbelig. Forholdet mellem uorganiske stoffer i knoglevævets sammensætning varierer mellem forskellige mennesker. Selv hos den samme person ændrer det sig gennem livet og afhænger af ernæringsmæssige karakteristika, professionel aktivitet, arvelighed, miljøforhold osv.

De fleste knogler hos voksne består af lamellært knoglevæv. Det danner en kompakt og svampet substans, hvis fordeling afhænger af de funktionelle belastninger på knoglen.

Knoglens kompakte substans (substantia compacta) danner diafyserne i de rørformede knogler, dækker deres epifyser på ydersiden i form af en tynd plade, samt svampede og flade knogler bygget af svampet substans. Knoglens kompakte substans gennemtrænges af tynde kanaler, hvorigennem blodkar og nervefibre passerer. Nogle kanaler er placeret hovedsageligt parallelle med knoglens overflade (centrale eller Haversiske kanaler), andre åbner sig på knoglens overflade som næringsåbninger (foramina nutricia), hvorigennem arterier og nerver trænger ind i knoglens tykkelse, og vener udgår.

Væggene i de centrale (Haversianske) kanaler (canales centrales) er dannet af koncentriske plader, der er 4-15 µm tykke, som om de var indsat i hinanden. Omkring hver kanal er der fra 4 til 20 sådanne knogleplader. Den centrale kanal kaldes sammen med de omgivende plader et osteon (Haversiansk system). Et osteon er en strukturel og funktionel enhed af knoglens kompakte substans. Mellemrummene mellem osteonerne er fyldt med indskudte plader. Det ydre lag af den kompakte substans dannes af de ydre omgivende plader, som er et produkt af periosteums knogledannende funktion. Det indre lag, der begrænser knoglemarvshulen, repræsenteres af de indre omgivende plader, dannet af endosteums osteogene celler.

Den svampede (trabekulære) substans i knoglevævet (substantia spongiosa) ligner en svamp, bygget af knogleplader (bjælker) med celler imellem. Placeringen og størrelsen af knoglebjælkerne bestemmes af de belastninger, som knoglen oplever i form af spænding og kompression. Linjerne, der svarer til knoglebjælkernes orientering, kaldes kompressions- og spændingskurver. Placeringen af knoglebjælkerne i en vinkel i forhold til hinanden hjælper med at overføre tryk (muskeltræk) jævnt til knoglen. Dette design giver knoglevævet styrke med det mindste forbrug af knoglevæv.

Hele knoglen, bortset fra dens ledflader, er dækket af en bindevævsmembran - periosteum. Periosteum er tæt forbundet med knoglen på grund af bindevævsgennemtrængende (sharpei) fibre, der trænger dybt ind i knoglen. Periosteum har to lag. Det ydre fiberlag er dannet af kollagenfibre, der giver periosteum en særlig styrke. Blodkar og nerver passerer igennem det. Det indre lag er vækstlaget, det kambiale lag. Det støder direkte op til knoglens ydre overflade og indeholder osteogene celler, hvorved knoglen vokser i tykkelse og regenereres efter en skade. Således udfører periosteum ikke kun beskyttende og trofiske, men også knogledannende funktioner.

Indefra, fra siden af knoglemarvshulrummene, er knoglen dækket af endosteum. Endosteum (endost) i form af en tynd plade støder tæt op til knoglens indre overflade og udfører også en osteogen funktion.

Knogler er karakteriseret ved betydelig plasticitet. De genopbygges let under påvirkning af træning og fysisk aktivitet, hvilket manifesterer sig i en stigning eller et fald i antallet af osteoner, en ændring i tykkelsen af knoglepladerne af kompakte og svampede stoffer. Moderat regelmæssig fysisk aktivitet foretrækkes for optimal knogleudvikling. En stillesiddende livsstil og lave belastninger bidrager til svækkelse og udtynding af knoglen. Knoglen får en storcellet struktur og opløses endda delvist (knogleresorption, osteoporose). Erhverv påvirker også knoglestrukturens særegenhed. Ud over miljøfaktorer spiller arvelige og seksuelle faktorer også en betydelig rolle.

Knoglevævets plasticitet og dets aktive omstrukturering skyldes dannelsen af nye knogleceller, intercellulært stof, mens eksisterende knoglevæv ødelægges (resorpes). Resorptionen sikres af osteoklasternes aktivitet. I stedet for den ødelagte knogle dannes nye knoglestrukturer og nye osteoner.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]