استخوان سازی و تعاریف آن

استخوان­ سازی و تعاریف آن

هر کاشتنی ارتوپدی با توجه به میزان برهمکنش با بافت استخوان و نحوه­ی عملکرد در بافت زنده، دارای ویژگی­  هایی برای بهبود برهمکنش با بافت است. این ویژگی­  ها تحت عناوین گوناگون تعریف می­شوند که عبارت­ اند از القای استخوانی(osteoinduction) ، هدایت استخوانی(osteoconduction) و همبندی با استخوان (Osseointegration) . اگرچه در مقالات گاهی این واژه­  ها به اشتباه به جای یکدیگر به کار می­روند اما در لغت و در اصطلاح تفاوت­  های بسیاری در ویژگی­  ها ایجاد می­نمایند. به طور مثال امروزه هر سه این اصطلاحات در رابطه با پروتئین­  های مورفوژنیک استخوانی (BMP)، فاکتور  های رشد استخوانی و لنگراندازی مستقیم استخوانی(Direct bone anchorage) به کار می­روند. از همین رو این مقاله­ی کوتاه به بررسی تعریفی اجمالی از این اصطلاحات و مثال­  های کوتاه می­پردازد.

القای استخوانی (osteoinduction)

این عبارت به این معناست که سلول­  های اولیه ، تمایز نیافته و پرتوان (pluripotent) به نوعی برای بهبود به رده­ی سلولی استخوان­ ساز ترغیب شوند. از آنجا که بافت سلول، علاوه بر سلول­  های تمایزیافته استخوانی مانند استئوبلست­  ها، استئوسیت­  ها و استئوکلاست­  ها، سلول­  هایی کمتر تمایزیافته نیز دارد، این سلول­  ها نقش مهمی در ترمیم و بهبود استخوان دارند. عوامل القاکننده­ی استخوان­سازی به این سلول­  ها در بهبود تمایز استخوانی کمک می­نمایند تا به سلول­  های پیش استئوبلاست تبدیل شوند. البته تمایز قائل شدن میان القای استخوانی و هدایت استخوانی دشوار است.

یک بایومتریال با قابلیت القای استخوانی باید قابلیت فراخوانی سلول­  های بنیادی مزانشیمی (MSC) به سطح داربست استخوانی طی رهش فاکتور رشد را داشته باشد و تمایز سلول­  های MSC به استئوبلاست را تسهیل کند. از طرفی استئوبلاست­  ها باید قابلیت تشکیل استخوان جدید در درون­تن را داشته باشند.

شکل 1 به طور شماتیک به خوبی این فرآیند را شرح داده است.

هدایت استخوانی (osteoconduction)

این عبارت به این معنی است که استخوان روی یک سطح رشد نماید. یک سطح  هادی استخوان، سطحی است که اجازه دهد تا استخوان روی سطوح تخلخل­  های آن رشد نماید. بنابر نظریه ­ی ویلسون-هنچ، هدایت استخوانی فرایندی است که استخوان مستقیما روی سطح را بپوشاند. رشد استخوان روی سطح کاشتنی به عمل سلول­ های تمایز یافته بستگی دارد. فاکتور  های رشد گوناگونی برای رشد استخوان لازم است.  از آن جمله می­توان به FGF، TGF-β و PDGF اشاره کرد.

(فاکتور های رشد پروتئین­  های کوچکی هستند که به عنوان عوامل سیگنال­ دهنده برای سلول­ ها خدمت می­کنند.)

در رابطه با کاشتنی، هدایت استخوانی تن ها به شرایط ترمیم استخوان وابسته نیست بلکه به ماهیت زیست­ ماده مورد استفاده و نحوه واکنش آن نیز بستگی دارد. به طور مثال هدایت استخوانی در سطح مس یا نقره ممکن نیست.

شکل 2 هدایت استخوان را در سطح یک کاشتنی پیچ تیتانیومی نشان می­دهد.

 هدایت استخوانی در قسمت­ های پایین پیچ تیتانیومی.

همبندی با استخوان (Osseointegration)

همبندی استخوانی پدید های منفرد نیست بلکه به مراحل قبلی نظیر هدایت استخوانی و القای استخوانی وابسته است. این عبارت به معنای ایجاد رابطه ساختاری بین استخوان و سطح کاشتنی است. در واقع همبندی با استخوان، جوش خوردن کاشتنی به استخوان را معنا می­نماید. این پدیده از لق شدگی کاشتنی در استخوان جلوگیری می­کند.

شکل 3 همبندی کاشتنی دندانی  با استخوان را در فک به خوبی به نمایش می­گذارد.

شماتیک همبندی با استخوان