• внимавай
  • Диалози
  • Профили
  • Писма
  • Sci & Co
  • Без граници
  • Раждане
  • PlayScience
  • Отговори

Как се регенерират костите на човешкото тяло?

Костите не се обновяват само когато има фрактура, това е процес, който продължава през целия живот и се основава на две концепции: остеогенеза, която е създаването на нова тъкан чрез остеобласти или клетки, отговорни за нейното производство, възстановяване и поддържане; и костна резорбция, процедура, разработена от остеокласти, отговорна в този случай за унищожаването на най-увредените части за насърчаване на регенерацията.

тяло

Научни съвети: Леонор Сантос.

Скелетът е опората на човешкото тяло. Структура, която поддържа цялото тегло на тялото и е способна да се регенерира не само при неблагоприятни условия, като фрактура, но и в постоянен процес на обновяване, който продължава всеки ден и при който здравословните навици на живот, като умерено физическо активност или балансирана диета са основни фактори.

Човешкото тяло е изградено от 206 кости. Твърди и устойчиви парчета, които изграждат скелета и които са изградени от съединителна тъкан, изградена от клетки, калцирани извънклетъчни компоненти, както и съдове, нерви и в някои случаи костен мозък. По същия начин те имат способността да се регенерират, така че да изпълняват важни функции за защита на жизненоважни органи, като мозъка или сърцето, и да поддържат движението на тялото, като структура на опорно-двигателния апарат.

Интериор на човешката бедрена кост

По-конкретно, в тялото има 35 милиона многоклетъчни основни единици и всяка година се активират между три и четири милиона, така че костната структура се обновява напълно на всеки 10 години. „Те действат като работни екипи, остеокластите продължават да абсорбират увредената кост и остеобластите се намесват по-късно, за да направят нова кост“, обяснява Леонор Сантос Руиз, изследовател от Центъра за биомедицински изследвания в мрежата. По този начин, посочва специалистът, се постигат две цели: „Освобождаване на калций и фосфор в кръвта и непрекъснато преустройство на скелета“.

„Костта е тъкан, чието значение се крие в нея“, напредва Сантос Руиз. И добавя: „Процесът му на развитие започва в клетките, които го съставят, създавайки около него извънклетъчен матрикс, образуван от протеини, които взаимодействат помежду си, за да генерират факторите, които определят растежа“.

Факт е, че костта е динамична и метаболитно активна тъкан, която претърпява непрекъснат процес на ремоделиране, придавайки на скелета регенеративната способност и функционална адаптация. „Този ​​процес се провежда всеки ден, тъй като те трябва да отделят част от съдържанието му, така че клетките да имат калций - от съществено значение, например за движението на мускулите - и фосфор - ключов за функционирането на мозъка и за производството на Аденозин трифосфат, ATP, валутата за енергиен обмен - “, казва изследователят.

Поправете фрактури

Организмът винаги е нащрек. Също така, когато настъпи прекъсване, по това време се задействат различни възстановителни процеси, които променят нормалната динамика на костта, започвайки с нестабилна или гъвкава консолидация, наречена калус, която се състои в свързване на фрагментите на фрактурата с фиброзна тъкан; последвано от възпаление, хематом и ексудат поради разкъсване на съдовете, заобикалящи фокуса на фрактурата. „В същото време реабсорбцията на некротичната или мъртва част от краищата на счупените фракции се извършва от остеокластите“, казва Сантос.

След период от приблизително две или три седмици, изтъкват експертите, влакнестата тъкан е породила мекия калус, фибро-хрущялната тъкан, която осигурява достатъчна стабилност, за да предотврати скъсяването на костта, но не и ъгъл. „Поради тази причина е важно тя да е права и подравнена по време на заваряване и следователно използването на гипсови отливки или дори титанови пръти“, казва Леонор Сантос, също доцент в университета в Малага.

Леонор Сантос с членове на нейния екип

Този мек калус се минерализира, втвърдява се, от третата и четвъртата седмица, но става напълно твърд едва след три или четири месеца по-късно, когато се оценява образуването на така наречения твърд калус. "Пациентът обикновено го възприема като твърда бучка, по-дебела от оригиналната кост, където фрактурата е била преди", казва той.

И накрая, се извършва ремоделиране, което може да отнеме месеци до години. „Това е процес, при който костта възстановява първоначалната си форма в зависимост от дейността, която пациентът извършва, така че е важно пациентът постепенно да я възстанови в счупения крайник“, казва експертът.

Всъщност именно тази дейност е отговорна за насочването на клетките, като ги инструктира относно формата и здравината, която трябва да има преработената кост. Това е това, което е известно като „Законът на Волф“, след хирурга, който го е произнесъл, Джулиус Волф: „Формата и структурата на костите зависят от усилията и напрежението, на които са подложени“.

Физическа активност, двигател на регенерация

Процесът на ремоделиране на костите е тясно свързан с физическата активност. „Когато човек е много активен, обикновено костите му се обновяват с по-висока скорост, докато по-заседналият човек не го натоварва и те започват да се абсорбират. Това се случва с астронавтите, когато излязат в космоса и прекарат дълги периоди в нулева гравитация, например ”, разкрива той.

За специалистите костната регенерация се случва през целия живот, но има повратна точка, в която костите започват да отслабват: „В определен момент, който обикновено съвпада със зрялостта, балансът остава, ако е положителен, т.е. ”, Казва Сантос.

По този начин, по време на периода на растеж, костите са различни, те са по-слабо минерализирани и дори изобщо не в определени части, тези, от които растат. „От 23-годишна възраст процесът се стабилизира. След като достигнем 50, той започва да старее. При жените менопаузата е ключов момент в това отношение, тъй като липсата на някои хормони, които благоприятстват усвояването на калция, насърчава стареенето “, припомня Сантос.

Физическата активност е по-важна на тази възраст, 50 години, отколкото приемането на определени храни с калциеви добавки. „Не става въпрос за това, че те стават супер спортисти, а за това да бъдат активни хора, да правят 45-минутни разходки всеки ден, например. Препоръчваме умерена и ежедневна дейност ”, казва експертът.

Всъщност по-агресивните дейности и въпреки това в момента се увеличават, като бягане, могат да доведат до значително влошаване на костната маса. „Като цяло нито един спорт, който оказва въздействие върху костите, не е добър“, откровено казва Леонор Сантос. „Всяко упражнение, което не предполага сблъсък в ставата, е по-добро. Когато скачаме, натоварваме хрущяла, причинявайки дегенерация ”, добавя той. Следователно, според експерта, действия като ходене, плуване, танци са положителни, тъй като са по-малко насилствени и благоприятстват костната структура да се движи и регенерира.

Здравословна диета и витамин С

Балансираната диета също е от съществено значение за подобряване на естествения процес на обновяване на костите. Специалистите обаче посочват, че няма конкретни храни или специфичен тип диета, която да е решаваща в този процес, извън здравословните насоки.

„Няма диета, която да стимулира образуването на кости. За да ги запазите здрави, трябва да приемате млечни продукти, но без да се вманиачавате върху тях, защото ако тялото не го изисква, няма значение колко му давате. И за да го поискате, имате нужда от упражнения “, казва Сантос Руис.

Да, има един последен основен въпрос. „Много е важно да приемате витамини, като ядете плодове, особено витамин С, от съществено значение за образуването на колагеновата матрица, върху която костта отлага минерали“, добавя Сантос.

Костни регенериращи протези

Остеропорозата, тежката травма или отстраняването на тумора са най-честите случаи в хирургията, които изискват реконструкция на костта, обикновено чрез протезиране. Обединението на 15 изследователи от 8 различни институции в Малага, Мадрид, Касерес и Лас Палмас де Гран Канария направи възможно проектирането на имплант, който представлява нова концепция в регенерацията на костите.

След зрялост процесът на абсорбция е по-голям от процеса на регенерация, което причинява по-голяма порьозност в костната тъкан и значително отслабване на костта. Имплантирането на протези в най-засегнатите места, обикновено коляното, тазобедрената става и раменете, е необходимо, когато костта вече не е в състояние да изпълнява адекватно функцията си на подкрепа и улеснение на движенията.

От първите опити да се замени наранена кост с изкуствен елемент, много материали са използвани с повече или по-малък успех в историята на ортопедичната хирургия. През целия 20-ти век са изпробвани различни техники на имплантология. Що се отнася до материалите, той премина от неръждаема стомана към хромирани кобалтови сплави и от тях до титаниеви, по-устойчиви и биосъвместими. Освен това понастоящем често се среща използването на керамични покрития, които допринасят за по-добро разпределение на натоварванията и по-малко износване на протезата.

Въпреки напредъка в използваните материали, все още е необходимо протезата да се залепи към костта с цимент, така че да бъде добре фиксирана. Това означава, че на всеки десет години или около това е необходима ревизионна операция за повторно поставяне или смяна на протезата.

Изследването, в което BIONAND участва, е насочено към постигане на това костта да се регенерира по естествен начин, стимулирайки остеобластите да правят кост върху и около протезата, така че замяната на имплантите вече не е необходима. По този начин в тази работа те са успели да обединят знанията и опита на различни изследователски екипи, за да дадат началото на това, което може да бъде материалът за костна имплантология в бъдещето.

Имплантът на бъдещето

„Когато пристигнаха пробите, които трябваше да анализираме, не знаехме коя от тях би била най-подходяща за имплантиране. Проведохме сляпо проучване. “, Казва Леонор Сантос, изследовател от университета в Малага и един от авторите на статията, която представя резултатите от изследването, публикувана в Acta Biomaterialia. Експертът получи проби от импланти, направени при овце с четири различни вида. Един от тях се оказа най-подходящ за регенерация на костите, което потвърди изследванията, проведени в различни изследователски екипи, разпределени в испанската география.

Леонор Сантос Руис, изследовател в Андалуския център за наномедицина и биотехнологии (BIONAND).

От една страна, тази работа добави опита на Мария Валет и нейната група от Университета Комплутенсе в Мадрид в областта на керамичните биоматериали с приложение в травмата, стоматологията и тъканното инженерство и доставката на лекарства. Началната идея беше да се създаде керамично покритие за метални протези, което да служи както за улесняване на взаимодействието с костта, със състав, по-подобен на керамичния, отколкото на металния, така и за транспортиране на молекула, която стимулира васкуларизацията, тъй като без кръвоносни съдове костта не може да бъде ремонтирани. Избраният материал е хидроксиапатит, легиран със силиций, "дизайнерска" керамика, разработена от групата Complutense.

Молекулата, предизвикваща васкуларизация, е съдов растежен фактор (VEGF, за фактор на съдовия ендотелен растеж), сигнален протеин, участващ в образуването на ембрионалната кръвоносна система и в растежа на нови кръвоносни съдове при възрастни. Работата също така има познания за взаимодействията между биоматериалните тъкани от групата на университета в Малага.

Центърът за минимално инвазивна хирургия в Касерес допринесе със своите съоръжения и широки медицински и ветеринарни познания по анатомия, хирургия и по-специално ортопедична хирургия. Имплантите, създадени в ITC на Канарските острови, използват титан като основен материал, но за разлика от използваните в момента протези, той не е твърд, а порест, което улеснява създаването на кръвоносни съдове вътре. В допълнение, благодарение на своя 3D печат е възможно да ги създадете по персонализиран начин за всяка конкретна нужда, значително намалявайки разходите.

Резултатът от работата е порест метален имплант, покрит с керамика, която действа като мост между метала и костта и която също носи молекула, която улеснява образуването на нова кост, като стимулира образуването на кръвоносни съдове. По този начин костната тъкан химически се свързва с хидроксиапатита, което води до фиксиране на импланта, без да е необходим цимент, докато VEGF прави протезата добре васкуларизирана, като по този начин причинява естествения растеж на костта.