Csontosodás az emberi testben – így nőnek a csontjaink

Az emberi csontok fejlődése már az anyaméhben kezdetét veszi, és egészen a fiatal felnőtt korig tart. Később, 25 éves korunk után már csak széltében vastagodhatnak (ahogyan mi is), növekedésük a testmagasságunkhoz már nem adódik hozzá. A cikk végén a csontosodás könnyebb megértése végett egy értelmező szótárt is elhelyeztem.

A csontosodási folyamatok csoportosítása

Nem minden csontunk fejlődik ugyanazon mechanizmus által. Megkülönböztetünk elsődleges (primer) és másodlagos (szekunder) csontosodást, mely utóbbi esetében a csontszövet egy másik szövettípus telepéből „alakul” át.  A szekunder növekedés esetén az előzetes alap lehet vagy kötőszövet (dezmogén csontosodás), vagy porc (chondrogén csontosodás).

Elsődleges/angiogén/Krompecher-féle csontosodás

A primer formával a koponyavarratok széleinél találkozhatunk, mely folyamat hozzájárul a koponyacsontok növekedéséhez, miután azok a későbbi bekezdésben tárgyalt dezmogén csontosodás révén kialakultak. E csontosodás során a kisebb erek körül lévő mesenchymasejtek csontalapállomány termelése közben közvetlenül alakulnak csontsejtekké.

Kötőszövetes telepen történő/dezmogén csontosodás

E csontosodási típus esetén a leendő csontok (pl. a koponya tető csontjai) egy előzetes, mesenchyma sejtekkel teli kötőszöveti lemezből alakulnak ki (1. ábra, A). A fejlődés egy bizonyos pontjában a mesenchyma sejtek tömörülni kezdenek, mely gyülekezési területet csontblasztémának nevezzük (1. ábra, B.). A RUNX2 nevű transzkripciós faktor hatására a mesenchyma sejtek csontépítő sejtekké (osteoblast) alakulnak. Ez kezdetben pontszerűen történik meg az adott csontban, mely részt az adott csont elsődleges csontosodási központjának hívjuk (1. ábra, C). E képletek helyeit magunkon is könnyen megtalálhatjuk: férfiaknál pl. az erősen kifejezett a tarkótájéki dudor (protuberantia occopitalis externa), nőknél pedig a homlokdudorok (tuber frontale) területéről indult meg az anyaméhben a nyakszirtcsont, valamint homlokcsont(ok) fejlődése.

Az osteoblast sejtek eleinte éretlen csontszövetet termelnek, mely az idő múltával fokozatosan, egyre nagyobb mennyiségű ásványi anyag felhalmozásával érett csontszövetté válik. Azok az osteoblast sejtek, melyek a termelt csontállománnyal körbefalazták magukat, a csontszövet karbantartásáért felelős csontsejtekké (osteocyta) alakulnak át. Az előbb taglalt részfolyamat által (mely egyébként minden csontosodásnál megfigyelhető) a kötőszöveti lemez az elsődleges csontosodási központból sugarasan kiindulva épül át egy már valódi csonttá (1. ábra, D.). Kisgyermekkorban a koponyatető csontjai szélén a növekedés lelassul, ezért néhány nagyobb hézag marad közöttük. Ezeket nevezzük kutacsoknak (fonticulus), melyek különböző időpontokban (legkésőbb, két éves korban a nagy kutacs) zárulnak össze. Az így kialakult koponyavarratok mentén az elsődleges/angiogén csontosodás révén növekedhetnek tovább koponyacsontjaink.

Porcos telepen történő/chondrogén csontosodás

A hosszúcsontok fejlődése szövettani szempontból három szakaszra osztható. Először kötőszövetből, később porcból áll előalakjuk, majd utóbbi forma átcsontosodásával alakul ki a végleges csont. A dezmogén fejlődéshez hasonlóan a fejlődő végtagok belsejében a leendő csontok egy kötőszöveti „halmazként” kezdik pályafutásukat (2. ábra, A.). Itt a mesenchyma sejtek összetömörülnek, majd a SOX9 transzkripciós faktor hatására chondroblast sejtekké válnak (2. ábra, B.).

Ezek a sejtek a porcszövet alapjainak termelése közben magukat körbefalazva a porcot továbbiakban is termelő és karbantartó chondrocytává/porcsejtté alakulnak. Így létrejön a végtagok belsejében az adott hosszúcsont egy porcból álló kezdeti formája (2. ábra, C.). Külső határán kialakul a porchártya (perichondrion), melyben a porcsejtek elődjei találhatók. E sejtek osztódásukkal és porcsejtté való alakulásukkal a csont porcos elődjének növekedését biztosítják.  

A fejlődés egy bizonyos pontjában drasztikus változás következik be a porchártyában: a RUNX2 transzkripciós faktor hatására az ott lévő differenciálatlan sejtek csontépítő sejtekké alakulnak és a porcos előcsont körül kialakítanak egy csontszövetből álló burkot. Ezzel a lépéssel (perichondriális, azaz porc körüli csontosodás) létrejön a csonthártya, melyben az osteoblast sejtek és elődjeik találhatók (2. ábra, D.). A porcos előcsont belsejében a porcállomány és a benne található porcsejtek haldokolni kezdenek. Ennek oka, hogy a korábbiakban ez a terület a tápanyagot diffúzió útján kapta, azonban a kialakuló csonthártya ezt már meggátolja.

A porcszövet és porcsejtek elhalása miatt olyan jelzések hagyják el a porcos előcsontot, melyek hatására felmentő seregként csontfaló- és csontépítősejteket hozó erek törnek be (2. ábra, E.).  Ezzel a porcos előcsont közepén (testi rész) kezdetét veszi az (enchondrális) elcsontosodás, és létrejön az elsődleges csontosodási központ. A csontfaló sejtek lebontják az elhalt/elmeszesedett porcszövetet, kivájják a velőüreget, a lebontás után pedig a csontépítő sejtek tevékenysége nyomán csontállomány rakódik le.

A fejlődés későbbi szakaszaiban egy-egy pontban a csontok két végén, azaz az epifízisnél is megfigyelhető a porcsejtek elhalása, érhurkok betörése és az átcsontosodás. Ekkortól másodlagos csontosodási központokként hivatkozhatunk ezekre a részekre (2. ábra, F.). Egy bizonyos idő után szinte a csont egésze csontállományból áll már, kivéve az epifízis fúgát/növekedési porcot (2. ábra, G.). A fúga (3. ábra) az epifízis és testi rész között elhelyezkedő vékony porcsáv, melyben folyamatosan képződik porcszövet és alakul át csontszövetté.

Ez a rész gyermekeknél a röntgenfelvételen egy sötét sávként látható, hiszen a porcállomány nem látható a felvételeken. Idővel rohamosabban csontosodik el a fúga porcállománya, minthogy új porc képződhetne. Ezzel a fúgák összezárnak, mely után sem a csontjaink, sem mi nem növekedhetünk hosszban (2. ábra, H.), elértük a végleges testmagasságunk. Ez a női nemnél valamivel fiatalabb korban következik be, mivel a magasabb ösztrogénszintjük gyorsítja a fúga elcsontosodását. Ezután csontjaink már csak harántirányban/vastagságban növekedhetnek.

Mely csontjaink mely csontosodással készülnek?

Primer csontosodás élettanilag a koponyavarratoknál zajlik, ugyanakkor az orvosi beavatkozás révén nyugalomba, és egymáshoz közel helyezett törési felszíneknél is megfigyelték. Dezmogén csontosodás által alakulnak ki a koponyatető csontjai, a kulcscsont és az arckoponya külső elemei. A chondrogén csontosodás pedig a legtöbb hosszú csöves csontunk fejlődéséért felel. 

Szótár

Mesenchyma sejt: Egy őssejt típus, melyből többek között még felnőtt korunkban is csontépítő sejtek (osteoblast) képződnek.

Differenciálatlan sejt: olyan sejt, mely még nem szakosodott egy specifikus feladatra, átalakulással (differenciáció) más szakosodott sejtek jöhetnek létre belőle. Pl. mesenchyma sejtből a csontszövet termeléséért felelős osteoblast sejt.

Blasztéma: olyan sejtek halmaza, melyek együttesen egy szervet, vagy egy testrészt alakítanak ki.

Transzkripciós faktor: olyan fehérjék, melyek gének aktivitását szabályozzák.

Osteoblast sejt: a csontszövet termeléséért felelős csontépítő sejt. Mesenchyma sejtekből jön létre.

Osteoclast sejt: a csontszövet lebontásáért felelős csontfaló sejt.

Chondroblast és chondrocyta sejt: a conhdroblast sejtek a leendő porcszövet alapjait (mátrixát) termelik, belőlük jönnek létre a chondrocyták, azaz a porcban megtalálható, porcot termelő és karbantartó porcsejtek.

Felhasznált irodalom:

[1.] Réthelyi, M. és Szentágothai J. (2020): Funkcionális anatómia. Medicina Kiadó, pp. 756.

[2.] Burr, D. B., & Allen, M. R. (Eds.). (2019): Basic and applied bone biology. Academic Press

[3.] Segítő animáció angolul: https://www.youtube.com/watch?v=vOKLFdP4pjE

Új írás és további posztok megjelenéséről az alábbi Facebook és Instagram oldalakon lehet értesülni:  https://www.facebook.com/hobbiologia
https://www.instagram.com/hobbiologia14/
A kommenteléshez email-cím megadása nem