6.3 Bygging beina
6.3 Bygging beina
Námsmarkmið
Eftir að hafa kynnt þér þennan kafla átt þú að geta:
- Greint líffærafræðileg einkenni beins
- Skilgreint yfirborðseinkenni beina og nefnt dæmi um þau
- Lýst vefjafræði beinvefs
- Borið saman þéttbein og frauðbein
- Greint byggingarhluta þéttbeins og frauðbeins
- Lýst hvernig bein fá næringu og taugaboð
Beinvefur er mjög ólíkur öðrum vefjum líkamans. Bein er hart og mörg hlutverk þess byggjast á þessari einkennandi hörku. Síðar í kaflanum kemur fram að bein er jafnframt síbreytilegt; lögun þess aðlagast því álagi sem á það verkar. Í þessum hluta er fyrst fjallað um stórsæja líffærafræði beina og síðan vefjafræði þeirra.
Stórsæ líffærafræði beina
Bygging rörbeins sýnir best alla hluta beins (mynd 6.7). Rörbein hefur tvo meginhluta: beinskaft og beinenda (beinköst). Beinskaftið er pípulaga skaftið milli nær- og fjærenda beinsins. Holrýmið í beinskaftinu kallast merghol, sem er fyllt gulum beinmerg. Veggir beinskaftsins eru úr þéttu og hörðu þéttbeini.

Breiðari hlutinn á hvorum enda beinsins nefnist beinendi, eða kast (fleirtala: köst), og er fylltur frauðbeini. Rauður beinmergur fyllir rýmin í frauðbeininu. Hver beinendi mætir beinskaftinu við falinn, mjótt svæði sem inniheldur kastþynnuna (vaxtarplötuna), lag af glærbrjóski í vaxandi beini. Þegar beinið hættir að vaxa snemma á fullorðinsárum (um 18–21 árs aldur) er brjóskinu skipt út fyrir beinvef og kastþynnan verður að vaxtarrák.
Mergholið er klætt fíngerðri himnu sem nefnist beinþel (end- = „innan“; oste- = „bein“), þar sem vöxtur, viðgerð og endurmótun beins fer fram. Ytra yfirborð beinsins er þakið trefjaríkri himnu sem nefnist beinhimna (peri- = „umhverfis“). Beinhimnan inniheldur blóðæðar, taugar og sogæðar sem næra þéttbeinið. Sinar og liðbönd festast einnig við bein í beinhimnunni. Beinhimnan þekur allt ytra yfirborðið nema þar sem beinendar mætast og mynda liðamót (mynd 6.8). Þar eru beinendarnir þaktir liðbrjóski, þunnu brjósklagi sem dregur úr núningi og virkar sem höggdeyfir.

Flöt bein, svo sem höfuðkúpubein, eru úr frauðbeinslagi (diploë) sem er klætt þéttbeinslagi beggja vegna (mynd 6.9). Þéttbeinslögin tvö og frauðbeinið á milli vinna saman að því að vernda innri líffæri. Brotni ytra lag höfuðkúpubeins verndar óskaddað innra lagið heilann áfram.

Yfirborðseinkenni beina
Yfirborðseinkenni beina eru mjög breytileg eftir hlutverki þeirra og staðsetningu í líkamanum. Tafla 6.2 lýsir þessum einkennum og þau eru sýnd á mynd 6.10. Þau skiptast í þrjá meginflokka: (1) liðfleti, (2) útskot og (3) op. Liðflötur er þar sem yfirborð tveggja beina mætast (articulus = „liður“). Fletirnir falla yfirleitt saman, til dæmis þannig að annar er ávalur og hinn skállaga, svo liðamótin geti starfað. Útskot er svæði sem gengur út frá yfirborði beins. Þar festast sinar og liðbönd. Stærð þeirra og lögun gefa almennt til kynna þá krafta sem berast um festuna inn í beinið. Op er gat eða gróp í beini sem hleypir blóðæðum og taugum inn í það. Líkt og önnur yfirborðseinkenni endurspegla stærð og lögun opa stærð þeirra æða og tauga sem ganga þar inn í beinið.
| Einkenni | Lýsing | Dæmi |
|---|---|---|
| Liðfletir | Þar sem tvö bein mætast | Hnéliður |
| Höfuð | Áberandi, ávalur flötur | Lærleggshöfuð |
| Liðflötur | Flatur yfirborðsflötur | Hryggjarliðir |
| Hnúfa | Ávalur flötur | Hnakkahnúfur |
| Útskot | Upphækkuð einkenni | Hryggtindur hryggjarliðar |
| Bunga | Skagar út | Haka |
| Klakkur | Áberandi útskot | Þvertindur hryggjarliðar |
| Nibba | Hvass tindur | Setbeinsnibba |
| Hnjótur | Lítill, ávalur klakkur | Hnjótur upphandleggsbeins |
| Hrjóna | Hrjúfur flötur | Axlarvöðvahrjóna |
| Lína | Lágur, aflangur hryggur | Gagnaugalínur hvirfilbeina |
| Kambur | Hryggur | Mjaðmarkambur |
| Op | Göt og dældir | Gat (op sem blóðæðar geta gengið í gegnum) |
| Gróf | Aflöng skál | Kjálkagróf |
| Dæld | Lítil laut | Höfuðdæld á lærleggshöfði |
| Skor | Gróp | Bugskor gagnaugabeins |
| Göng | Leið í gegnum bein | Hlustargöng |
| Rifa | Mjótt op í gegnum bein | Eyrnarifa |
| Gat | Op í gegnum bein | Mænugat í hnakkabeini |
| Hlust | Op inn í göng | Ytri hlust |
| Skúti | Loftfyllt holrými í beini | Nefskúti |

Beinfrumur og beinvefur
Bein inniheldur tiltölulega fáar frumur sem liggja í millifrumuefni úr kollagenþráðum. Þræðirnir mynda yfirborð sem ólífrænir saltkristallar loða við. Kristallarnir myndast þegar kalsíumfosfat og kalsíumkarbónat sameinast og mynda hýdroxýapatít. Þegar efnið kristallast, eða kalkast, á kollagenþráðunum bindur það önnur ólífræn sölt, svo sem magnesíumhýdroxíð, flúoríð og súlfat. Hýdroxýapatítkristallarnir veita beinum hörku og styrk en kollagenþræðirnir sveigjanleika, svo að beinin verði ekki stökk.
Þótt beinfrumur séu aðeins lítill hluti af rúmmáli beina eru þær nauðsynlegar fyrir starfsemi þeirra. Í beinvef finnast fjórar frumugerðir: beinmyndunarfrumur, beinfrumur, beinforverafrumur og beinátfrumur (mynd 6.11).

Beinmyndunarfruman sér um myndun nýs beins og finnst á vaxtarsvæðum beina, meðal annars í beinhimnu og beinþeli. Beinmyndunarfrumur skipta sér ekki en mynda og seyta kollagenríku millifrumuefni og kalsíumsöltum. Þegar seytta millifrumuefnið umhverfis beinmyndunarfrumuna kalkast lokast fruman inni í því. Við það breytist bygging hennar og hún verður að beinfrumu, aðalfrumu fullþroskaðs beins og algengustu frumugerð beinvefs. Hver beinfruma liggur í holrými og er umlukin beinvef. Beinfrumur viðhalda steinefnastyrk millifrumuefnisins með seytingu ensíma. Líkt og beinmyndunarfrumur skipta beinfrumur sér ekki með mítósu. Þær geta haft samskipti sín á milli og fengið næringarefni um langa umfrymisanga sem liggja um smágöng (eitt slíkt nefnist smuga), örmjó göng í beinmillifrumuefninu.
Ef beinmyndunarfrumur og beinfrumur geta ekki skipt sér með mítósu, hvernig er þá bætt upp fyrir þær þegar gamlar frumur deyja? Svarið felst í eiginleikum þriðja flokks beinfrumna, beinforverafrumnanna. Þær eru ósérhæfðar, hafa mikla mítósuvirkni og eru einu beinfrumurnar sem skipta sér. Óþroskaðar beinforverafrumur finnast í djúpum lögum beinhimnunnar og í beinmergnum. Þær sérhæfast og þroskast í beinmyndunarfrumur.
Síbreytilegt eðli beina felur í sér að nýr vefur myndast stöðugt en gamalt, skaddað eða óþarft bein er leyst upp til viðgerðar eða til að losa kalsíum. Beinátfruman sér um beinát, það er niðurbrot beins. Beinátfrumur finnast á yfirborði beina, eru fjölkjarna og eiga uppruna sinn í einkjörnungum og stórætum, tveimur gerðum hvítra blóðkorna, en ekki í beinforverafrumum. Beinátfrumur brjóta sífellt niður gamalt bein en beinmyndunarfrumur mynda stöðugt nýtt bein. Viðvarandi jafnvægi milli þessara frumugerða veldur stöðugri en hægfara endurmótun beina. Tafla 6.3 sýnir yfirlit yfir beinfrumur, hlutverk þeirra og staðsetningu.
| Frumugerð | Hlutverk | Staðsetning |
|---|---|---|
| Beinforverafrumur | Þroskast í beinmyndunarfrumur | Í djúpum lögum beinhimnunnar og í beinmergnum |
| Beinmyndunarfrumur | Beinmyndun | Á vaxtarsvæðum beina, meðal annars í beinhimnu og beinþeli |
| Beinfrumur | Viðhalda steinefnastyrk millifrumuefnisins | Inni í millifrumuefninu |
| Beinátfrumur | Beinát | Á yfirborði beina og þar sem beinvefur er gamall, skaddaður eða óþarfur |
Þéttbein og frauðbein
Munurinn á þéttbeini og frauðbeini sést best í vefjafræði þeirra. Flest bein innihalda bæði þéttbein og frauðbein en dreifing og magn hvorrar gerðar ráðast af heildarhlutverki beinsins. Þéttbein er þétt svo að það standist þrýstikrafta en í frauðbeini eru opin rými sem gera því kleift að laga sig að breyttri þyngdardreifingu.
Þéttbein
Þéttbein er þéttari og sterkari gerð beinvefsins (mynd 6.12). Það finnst undir beinhimnunni og í beinskäftum rörbeina, þar sem það veitir stoð og vernd.

Smásæ byggingareining þéttbeins nefnist beinungur, eða Havers-kerfi. Hver beinungur er úr sammiðja hringjum af kölkuðu millifrumuefni sem nefnast lamellur (eintala: lamella). Eftir miðju hvers beinungs liggur miðlægur gangur, eða Havers-gangur, sem inniheldur blóðæðar, taugar og sogæðar. Þessar æðar og taugar greinast hornrétt um þvergöng, einnig nefnd Volkmann-göng, að beinhimnu og beinþeli.
Beinfrumurnar liggja í holrýmum (eintala: holrými) á mörkum aðliggjandi lamella. Eins og áður kom fram tengjast smágöng holrýmanna smágöngum annarra holrýma og að lokum miðlæga ganginum. Þannig geta næringarefni borist til beinfrumnanna og úrgangsefni frá þeim.
Frauðbein
Líkt og þéttbein inniheldur frauðbein, sem einnig nefnist svampbein, beinfrumur í holrýmum en þeim er ekki raðað í sammiðja hringi. Holrýmin og beinfrumurnar liggja þess í stað í grindarlaga neti beinbjálka úr millifrumuefni (eintala: beinbjálki) (mynd 6.13). Net beinbjálkanna kann að virðast tilviljanakennt en hver beinbjálki myndast eftir álagslínum og styrkir þannig beinið. Opin rými netsins vega upp á móti þéttu og þungu þéttbeininu með því að létta beinin, svo vöðvar geti hreyft þau auðveldar. Í sumum frauðbeinum innihalda rýmin auk þess rauðan beinmerg, sem beinbjálkarnir vernda, og þar fer blóðmyndun fram.

Blóð- og taugaaðfærslur
Frauðbeinið og mergholið fá næringu frá slagæðum sem liggja í gegnum þéttbeinið. Slagæðarnar ganga inn um næringargöt (eintala: næringargat), lítil op í beinskaftinu (mynd 6.15). Beinfrumur í frauðbeini fá næringu frá æðum beinhimnunnar sem ganga inn í frauðbeinið og frá blóði sem streymir um mergholin. Þegar blóðið hefur streymt um mergholin safnast það í bláæðar sem liggja síðan út úr beininu um götin.
Auk blóðæðanna liggja taugar sömu leiðir inn í beinið og eru þéttastar á þeim svæðum þess þar sem efnaskipti eru mest. Taugarnar skynja sársauka og virðast einnig eiga þátt í að stjórna blóðflæði og beinvexti. Það skýrir mikinn þéttleika þeirra á svæðum beina með mikla efnaskiptavirkni.
