Haversův kanál

Vaskulární pórovitost odráží regionální mechanické namáhání

Póry související s vaskularizací kosti, včetně resorpčních zálivů a Haversových kanálů, jsou produktem mechanicky indukované modelace a remodelace. Modelování kosti zahrnuje koncentrické lamely kosti obklopující cévu, čímž vzniká primární osteon s centrálním pórem obsahujícím cévy (Stout et al., 1999; Burr a Akkus, 2014). Kostní remodelace začíná tunelováním kosti osteoklasty, které vytvářejí „řezný kužel“, jenž se v příčném řezu jeví jako velký pór nepravidelného tvaru nazývaný „resorpční záliv“ (Stout a Crowder, 2011; van Oers et al., 2008). Pokud je mechanická zátěž a fyziologická kapacita dostatečná k vyvolání tvorby nové kosti, resorpční záliv se vyplní koncentrickými lamelami kosti a vznikne sekundární osteon s centrálním pórem zvaným „Haversův kanál“ (Burr a Akkus, 2014). Pokud není tvorba kosti dokončena, zůstane resorpční prostor jako velký pór. Sousední resorpční zálivy v blízkosti dutiny kostní dřeně se mohou spojit v obrovské „trabekularizované“ póry, pokud jsou jejich intersticiální oblasti resorbovány (Zebaze et al., 2009).

Individuální cévní póry tvoří složitou trojrozměrnou síť propojenou větvícími se ději a příčnými kanálky, někdy nazývanými „Volkmannovy kanálky“ (Tappen, 1977; Stout et al., 1999). Zatímco příčné kanálky a Volkmannovy kanálky se někdy používají jako zaměnitelné termíny, Maggiano et al. (2016) upozorňuje na historické rozlišení. Volkmannův (1863) původní popis se týkal cévních kanálků, které se vytvořily během osteomyelitidy a vymanily se ze svého Haversova systému, aby kanalizovaly přilehlou kost. Proto tyto Volkmannovy kanálky postrádají okolní lamely (Jaffe, 1929; Cooper et al., 1966). Tappen (1977) popisuje příčné kanálky, které jsou obklopeny lamelami, protože jsou v sousedství remodelační události, a to buď řezného kužele „vylamujícího se“ laterálně ze stávající BMU, nebo „kývajícího se“ během remodelace. Maggiano et al. (2016) pomocí synchrotronového µCT zjistili, že příčné kanálky obecně vznikají jedním z následujících procesů: (1) laterální větvení kanálu menšího průměru z kanálu většího průměru, (2) dichotomické větvení, při kterém se kanál rozdělí na dva kanály podobné velikosti a vznikne osteon ve tvaru „činky“, nebo (3) intraosteonální remodelace, při které mladší Haversův systém remodeluje stávající starší Haversův systém a případně znovu využívá jeho cévu. Udává se, že k větvení dochází v průměru každé 2,5 mm (Beddoe, 1977) až 3 mm (Koltze, 1951) podél kanálu.

Podle Frostova (1990) mechanostatického modelu vysoké napětí potlačuje kostní resorpci a mělo by snižovat pórovitost kosti, zatímco nízké napětí je pro kostní resorpci příznivé a mělo by zvyšovat pórovitost kosti. Vzhledem k tomu, že pórovitost je produktem remodelace, intraskeletální rozdíly v pórovitosti by měly odrážet intraskeletální rozdíly v rychlosti remodelace (Cho a Stout, 2011). Předpokládá se například, že žebra vzhledem ke své vysoké rychlosti obratu ztrácejí kost dříve než dynamičtější a nosnější kosterní prvky (Epker et al., 1965; Agnew a Stout, 2012). Hunter a Agnew (2016) však nezjistili významné rozdíly v procentuální pórovitosti mezi distálním radiem, středním žebrem a středním femurem stejných jedinců. Podobně Cole a Stout (2015) nepozorovali na malém vzorku významné rozdíly v procentuální pórovitosti u středních částí stehenní kosti, holenní kosti a žebra stejných jedinců. Zjistili však, že žebro vykazovalo výrazně větší trabekularizovanou porozitu než stehenní kost nebo holenní kost, které přednostně tvořily kortikální póry (Cole a Stout, 2015). U žebra dochází s věkem k rozsáhlé trabekularizaci kůry, protože póry přiléhající k endostu splývají mezi sebou a s dutinou dřeně. Vzhledem k tomu, že tyto póry jsou spojeny s dutinou dřeně, jsou pravděpodobně při analýze vyloučeny z kvantifikace pórů, což zastírá skutečný vztah pórovitosti ke stárnutí a pevnosti kosti (Hunter a Agnew, 2016; Dominguez a Agnew, 2014). Zebaze et al. (2009) zjistili, že vyloučení trabekularizované kůry podhodnocuje pórovitost ~2,5krát.

U středních hrudních žeber (4-7) je po odečtení pórovitých dutin kortikální plocha lepším prediktorem maximální síly, strukturální tuhosti a celkové energie potřebné ke zlomenině žebra. Tato zlepšení jsou významná, ale malá, což naznačuje, že úbytek kosti na endostu, který se odráží v mírách množství příčného průřezu kosti, je důležitější pro předpověď pevnosti kosti v žebrech (Dominguez et al., 2016). Podobně u distálního radia je celkové snížení kostní hmoty mezi 50. a 80. rokem života z velké části způsobeno porézní trabekularizací na endostu (47 %), následuje ztenčení trabekulární kosti (32 %) a poté tvorba pórů v kůře (21 %) (Zebaze et al., 2010). Prvenství této „neviditelné“ trabekularizované pórovitosti v některých kosterních prvcích pomáhá vysvětlit, proč se zdá, že určité patologické stavy urychlují tvorbu intrakortikálních pórů v některých kostech, ale ne v jiných. Například Villanueva et al. (1966) zjistili, že osteoporotická žebra mají normální intrakortikální pórovitost, ale dochází u nich k rozšíření dřeně a s tím spojenému ztenčení kortikalis. Naopak Jowsey (1964) popsal rozsáhlou intrakortikální přestavbu s rostoucím počtem neúplných osteonů u osteoporotických femorů.

Bylo prokázáno, že pórovitost se mění v rovině průřezu v závislosti na regionálních rozdílech v deformaci. Endostální oblasti skeletu zažívají deformace nižší velikosti ve srovnání s oblastmi umístěnými blíže k periostu a v důsledku toho jsou poréznější. Skeletální biologové si již dlouho uvědomují, že pórovitost se u různých dlouhých kostí zvyšuje směrem od periostu k endostu (např. Jowsey, 1960; Atkinson, 1965; Martin et al., 1980; Martin a Burr, 1984a; Thomas et al., 2005; Zebaze et al., 2010). Deformace jsou nejnižší na endostu, protože tyto oblasti jsou nejblíže neutrální ose, kde je deformace minimalizována (Martin, 1993; Thomas et al., 2005). Zatímco ženy s věkem ztrácejí kost přednostně na endostu, pórovitost je nejvyšší na endostu femuru v průběhu celého života u obou pohlaví (Bousson et al., 2001). Stejně tak stlačené oblasti příčného řezu jsou vystaveny vysokému namáhání a jsou méně porézní, zatímco napjaté oblasti jsou vystaveny nízkému namáhání a jsou poréznější, jak bylo prokázáno u kalkaneí jelenů z Rocky Mountain mule deer (Skedros et al., 1994b). Dvourozměrné studie středního žebra zjistily, že kutánní oblast je výrazně poréznější a trabekularizovanější než pleurální oblast (Agnew a Stout, 2012; Agnew et al., 2013; Cole a Stout, 2015; Dominguez a Agnew, 2016). Není však známo, zda tento rozdíl souvisí s regionálním vzorem deformace, a nemusí tedy odrážet skutečné prostředí zatížení žebra nebo jeho vliv na trojrozměrnou strukturu pórů (Dominguez a Agnew, 2016).

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.