Kemik kütlesi hem mekanik hem de biyokimyasal uyaranlar tarafından düzenlenir. Kaslar gibi, kemikler de yüklendiklerinde (fiziksel aktivite) kütle kazanır ve yüklenmezlerse (hareketsizlik veya düşük veya sıfır yerçekiminde harcanan zaman) kütle kaybederler.
Akıllı Malzeme: Kemik, farklı gözenekliliğe ve farklı makro yapıya sahip, ancak aynk düzeyde organize edilmiş mikro yapıya ve nano yapıya sahip iki formda bulunan dikkate değer bir canlı malzemedir. Kemik hasar biriktirdikçe ortadan kaldırılır ve değiştirilir. Kemik üzerindeki mekanik ihtiyaç arttığında kemik kütlesi artarken, yüklemedeki azalmalar kemiğin çıkarılmasına yol açar, bu nedenle kemik bir 'akıllı malzeme' olarak kabul edilebilir.
Yeniden Modelleme: Eski kemik dokusunun devam eden yeni kemik dokusu ile değiştirilmesine yeniden modelleme denir. Kemik oluşumu, onarımı ve yeniden şekillenmesi, osteoblastlar, osteoklastlar, osteositler ve kemik astar hücreleri olmak üzere dört hücre tipi tarafından kontrol edilir ve üretilir. Kemik yeniden modellenmesi, mekanik yükleme tarafından üretilen bu hücrelere gönderilen sinyallerle düzenlenir. Yüklerin kemiğe tam olarak nasıl aktarıldığı, kemik hücrelerinin bu yükleri nasıl algıladığı ve sinyallerin kemik oluşumuna veya çıkarılmasına nasıl çevrildiği bilinmemektedir.
Mekanik Yükü Tespit Etme
Mekanik kuvvetlerin ana sensörü, emirleri efektör hücrelere, yani osteoklastlara ve osteoblastlara, kemik mikroçevresinin konsantrasyonunu modüle eden birkaç sitokinin salgılanmasıyla ileten osteosit ağıdır.
Osteositler
Kemikte bulunan en bol hücreler (tüm kemik hücrelerinin %90-95'i), çevreleyen hücrelerle iletişim kurmak için uzun dendritik süreçlere sahiptir.
Yük ile deformasyon değişimini tespit eder ve kemiği onarmak ve güçlendirmek için osteoblastlara ve osteoklastlara sinyaller gönderir.
Bu mekanik duyarlı osteositler tarafından tetiklenen biyokimyasal reaksiyon, osteogeneze (yeni kemik oluşumu) yol açar.
Algılama ve dönüştürmede anahtar moleküller:
Kalsiyum kanalları (kalsiyum iyonlarına seçici geçirgenlik gösteren bir iyon kanalı)
MAP kinazlar (çeşitli uyaranlara hücresel tepkilerde yer alır ve hücre büyümesini, döngüyü, farklılaşmayı, mitoz ve apoptozu düzenler).
Kemiğin mekanik çağrılara yanıtı, hem yoğunluk hem de sıklık açısından bu çağrıların kalitesine bağlı olacaktır. Sürekli yükleme ile sistemin duyarsızlaştırılması nedeniyle, aralıklı aktivite beklenir ve daha verimli olduğu gösterilmiştir. Yanıt ayrıca, başta östrojen olmak üzere, yaşla birlikte azalan ve hormonal çevreye göre değişen sensörün duyarlılığına da bağlıdır.
Osteojenik Yüklenme
Sadece dik dururken, yerçekimine direnmek gibi basit bir hareket kemiğe bir yük bindirir, ancak vücudumuz bu yüke iyi adapte olmuştur. Daha güçlü kemikler oluşturmak için, vücudumuzu gerekli enerjiyi ve kaynakları harcamaya teşvik etmek için çok daha yüksek bir yük - yani daha fazla sıkıştırma ve bükme - gereklidir.
Kemiğe binen yük, vücut ağırlığının katları olarak ölçülebilir. Yük ne kadar yüksekse, aktivite o kadar iyi kemik büyümesini teşvik eder. Çoğu fiziksel aktivite kemiği bir dereceye kadar yükler, ancak güçlü osteojenik stimülasyon için yükün vücut ağırlığının yaklaşık 4 katına ulaşması gerekir. Yaygın fiziksel aktiviteler için vücut ağırlığının katları hesaplamaları şöyle görünür:
Yüzme: 0 (Aslında suda yükünüz hafifler.)
Ayakta: 1
Tempolu yürüyüş: 1-2
Koşu: 3-4
Güç zıplaması: 4+
Direnç, kuvvet antrenmanı: 4 ila 10 (Etkiye bağlı olarak.)
Fizyoterapist için Bu Ne Anlama Geliyor?
Çoğu fiziksel aktivite kemiği bir dereceye kadar yükler, ancak güçlü osteojenik stimülasyon için yükün vücut ağırlığının yaklaşık 4 katına ulaşması gerekir.
Bununla birlikte, vücut ağırlığının daha yüksek katlarında güvenlik bir sorun haline gelir. Herhangi bir kemik, kapasitesini aşan yükler altında kırılmaya yenik düşer. Vücut ağırlığının katları ile antrenman yaparken profesyonel rehberlik zorunludur.
Birçok güvenli darbe/etki eğitim programının kemik oluşturduğu gösterilmiştir.
Fiziksel aktivitenin kemik üzerindeki etkisinin yanı sıra kas kütlesini ve kuvvetini de etkiler, düşme ve kırılmayı önlemeye katkı sağlayacak bir etkidir.
Hazırlayan: Fzt. Burcu Zehra Sivri
Referanslar: Gusmão CVB de, Belangero WD. HOW DO BONE CELLS SENSE MECHANICAL LOADING? Revista Brasileira de Ortopedia. 2009;44(4):299-305. doi:10.1016/S2255-4971(15)30157-9.
Klein-Nulend J, Bacabec RG, Bakker AD. Mechanical loading and how it affects bone cells:the role of the osteocyte cytoskeleton in maintaining our skeleton. Eur Cell Mater. 2012;24(24):278-91