מהן עצמות?

מספר העצמות בגוף האנושי משתנה במהלך החיים. האם ידעתם שיש לנו כ-270 עצמות בלידה, אך כַּמּוּתָן פוחתת ל-206 עצמות כשאנו מבוגרים מאחר שחלק מהעצמות מתאחוֹת יחד? לשרקנים יש 258 עצמות. אף על פי שליונקים רבים כמו בני אדם ושרקנים לעיתים קרובות יש שלדים דומים, מספר העצמות וצורותיהן עשויים להשתנות בין חיות שונות.

ישנם חמישה סוגי עצמות: (1) עצמות ארוכות תומכות במשקל גופכם ומסייעות לכם לנוע. הן נמצאות בזרועותיכם וברגליכם; (2) עצמות קצרות מאפשרות תנועה דרך הַמִּפְרָקִים שלכם תוך שמירה על יציבותם, לדוגמה בפרקי הידיים שלכם ובקרסוליכם; (3) עצמות שטוחות מגינות על איברים בתוך גופכם, לדוגמה עצמות הגולגולת מגינות על מוחכם מפני פגיעה; (4) לעצמות לא רגילות יש צורות שונות שמסייעות להן להגן על איברים, כמו למשל עצמות של חוליות בעמוד השדרה שלכם; (5) עצמות סֵסָמוֹאִידִיוֹת, כמו למשל פיקוֹת הברכיים שלכם, הן עצמות קטנות ועגולות שמוטבעות בגידים (מבנים שמחברים שרירים לעצמות), ומגינות על הגידים מפני נזק.

מרבית העצמות מורכבות מאותם מרכיבי יסוד (איור 1). השכבה החיצונית של העצם נקראת מֵסַב העצם, והיא מכילה עצבים וכלי דם. השכבה השנייה היא עצם מוצקה, שהיא העצם החלקה שרואים כשמסתכלים על שלד. השכבה הבאה נקראת עצם ספוגית, שנראית כמו רצועות של ספגטי, אך עדיין מרגישה חזקה וקשיחה. שכבת העצם הפנימית היא מֵחַ העצם, אשר מייצר את תאי הדם האדומים שנושאים חמצן וחומרי מזון ברחבי הגוף [1].

אף על פי שעצמות עשויות להיראות כמו אובייקטים נטולי חיים, הן למעשה מורכבות מִתָּאִים חיים, ואף מסוגלות להסתגל לתנאים שונים. עצמות של אתלטים אולימפיים יְשַׁנּוּ את צורתן כתלות בתרגילים שהם מבצעים, וכך גם עצמותיכם, אם תעשו ספורט. אסטרונאוטים מאבדים מסת עצם כשהם נמצאים בחלל, בקצב של 2-1% בחודש. זה יכול להוות בעיה גדולה עבור טיול ארוך-טווח בחלל, במיוחד כאשר אסטרונאוטים חוזרים אל כדור הארץ עם עצמות חלשות יותר.

כיצד עצמות גדלות?

כשהייתם תינוקות ברחם אימכם, השלד שלכם התחיל את חייו בתור סְחוּס, לא עצם. סחוס הוא קשיח אך גמיש – תכונה שימושית כשחיים בתוך מרחב קטן ברחם. זה גם מאפשר לידה בטוחה יותר. כשגדלים, חלק מחלקי גופכם נותרים כסחוס בעוד שחלקים אחרים מִתְגָּרְמִים, או נהפכים לעצם, בתהליך שנקרא הִתְגָּרְמוּת. אזורים בעצם שנקראים לוחיות צמיחה מורכבים מסחוס, ומאפשרות לעצמות חדשות להיווצר (איור 2A, B). בתחילה, סחוס חדש נוצר בלוחית הגדילה. לאחר מכן, הסחוס הזה מתגרם, מה שמאפשר לעצמות להתארך.

בהגיעכם לבגרות מינית, פוסקת היצירה של סחוס חדש בלוחיות הגדילה. בסופו של דבר, לוחית הגדילה עצמה נעשית גרמית. רוב העצמות הארוכות מפסיקות לגדול לאורך עד גיל 18 לערך אצל נקבות, וגיל 21 לערך אצל זכרים. מרבית גדילת העצם פוסקת לחלוטין עד גיל 25, למעט תיקון ותחזוקה כלליים. אורך עצמותיכם, ולכן גובהכם, נשלטים על ידי גורמים רבים בהם הגֶנים שאתם יורשים מהוריכם; התזונה שלכם; כמות הפעילות הגופנית שאתם מבצעים, ואפילו ההורמונים שנוכחים בגופכם.

במהלך חייכם, עצמותיכם גדלות לרוחב. תאים יוצרי-עצם מיוחדים שנקראים אוֹסְטֵיאוֹבְּלָסְטִים, אשר ממוקמים בשכבת מסב העצם, מוסיפים עצם חדשה לאורך החלק החיצוני של עצם מוצקה קיימת (איורים 1, 2B, C) תאים מפרקי-עצם מיוחדים שנקראים אוֹסְטֵיאוֹקְלָסְטִים מסירים עצם יְשָׁנָה מהמרכז, מה שאומר ששכבת העצם הקשיחה נותרת באותו העובי, אולם העצם גדלה לרוחב [2].

בעוד שמרבית גדילת העצם מתרחשת לפני גיל 25, עצמותיכם עדיין משתנות כל הזמן כשאתם מבוגרים – אנו קוראים לזה עיצוב מחדש (remodeling). אוסטיאוקלסטים מסירים עצם שניזוקה, ואוסטיאובלסטים בונים עצם חדשה על אותו המשטח (איור 2C). הדבר מתרחש אם יש לכם עצם שמחלימה משבר, או פשוט כדי להחליף עצם ישנה יותר במטרה לשמור עליה בריאה. ככל הנראה, עצמותיכם מתעצבות מחדש בזה הרגע.

מדוע עצמות נשברות?

עצמות עלולות להישבר מסיבות רבות, למשל עקב מכה או עיקום העצמות באופן לא רגיל. לחלופין, עצמותיכם יכולות להיחלש ממגוון סיבות כמו הזדקנות; תזונה בלתי מאוזנת; חוסר ביצוע פעילות גופנית, או בשל מחלה או מצב רפואי. כל הגורמים האלה מפחיתים את הקצב שבו תאי עצם מוחלפים, ועשויים להאט את זמני ההחלמה. בשלבים שונים בהתפתחות, מבנה העצם שלכם, עוביהּ וגודלהּ ישתנו, וזה עשוי לשנות את סיכוייכם לשבירת עצם.

גם התנהגותכם משפיעה על הסיכויים לשבירת עצם. זאטוטים נופלים הרבה כשהם לומדים ללכת, מה שיכול להגדיל את הסיכון לשבירת עצמות. ענפי ספורט שכוללים מגע, כמו כדורגל או כדור רשת, עלולים להגדיל את סיכוייכם להיתקל במשהו ולשבור עצמות. בד בבד פעילות גופנית שומרת על גופכם בריא. החדשות הטובות הן שעצמות בדרך כלל מחלימות טוב יותר אצל אנשים צעירים ואצל חיות.

חקירת עצמות של שרקנים

מיליוני שרקנים ברחבי העולם משמשים כחיות מחמד. הם גם מהווים מקור מזון חשוב, ונתפסים כמעדן באזורים מסוימים בעולם. מאחר שהם חיות בעלות חשיבות רבה, והיות שמנתחים וטרינרים נתקלים בשרקנים רבּים עם רגליים שבורות, חיוני להבין את מבנה עצמותיה של חיה זו.

חוקרים באוניברסיטת נוטינגהאם ערכו מחקר לגבי העובי, המבנה והגודל של עצמות שרקנים בגילים שונים [3]. המחקר התמקד בשלוש עצמות שלעיתים קרובות נשברות ודורשות טיפול רפואי: עצם הירך, עצם הזרוע והשִּׁכְמָה.

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת היא שיטת דימוּת מדעית מודרנית שמאפשרת לנו להסתכל על עצמות ועל אובייקטים אחרים בהגדלות גדולות מאוד. המכשיר משתמש באלומות רנטגן רבות כדי לייצר תמונה תלת-ממדית. באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת ושיטות נוספות, חוקרים מדדו את העובי של כל אחת משלוש העצמות של שקרנים, ואת האופן שבו העצמות השתנו בקרב חיות צעירות ומבוגרות יותר (איור 3). באופן מפתיע, למרות ששרקנים הגיעו למשקלם הסופי בגילֵי 12-8 חודשים, המחקר הראה שהאורך של העצם ועובייה המשיכו לגדול עד מֵעֵבֶר לגיל שנה! זה עשוי להסביר מדוע עצמות שרקנים עדיין נשברות בקלות יחסית, אפילו אחרי שהם מגיעים למשקלם הבוגר – כיוון שעצמותיהם עדיין מתפתחות.

תגלית גדולה אחרת הייתה שב-100% מעצמות הזרוע של חזירי הים היה חור גדול, שנקרא נֶקֶב סוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָרי (איור 3). המאפיין הזה מעולם לא נמצא לפני כן אצל שרקנים, והוא בלתי רגיל בקרב מינים רבים אחרים. חור זה בעצם הזרוע עשוי לסייע למפרק המרפק להתארך ולנוע, אך גם להגדיל את הסיכויים לשברים בעצם. הדבר שכיח בקרב מכרסמים שהולכים על האדמה, ופחות שכיח בחיות שחיות על עצים, כמו קופים. בבני אדם, עשוי להיות בעצם הזרוע פוֹרָמֵן סוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָר, אולם לא תמיד. התופעה נפוצה יותר אצל נקבות, בעצם הזרוע השמאלית. הסבירות שלאנשים יהיה חור זה בעצם הזרוע משתנה בין אזורים שונים בעולם. לדוגמה, בערך ל-1% מהאנשים ביוון יש נקב סוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָרי, ל-6.9% מהאנשים בארצות הברית ול-18.8% מהאנשים ביפן, אך האחוז הגבוה ביותר שדווח הוא בקרב ילידים אינדיאנים אמריקאים מאַרְקַנְסוֹ – 52%, אשר להם הסיכוי הגבוה ביותר להיוולד עם חור כזה [5]. אנו תוהים אם החור נמצא בעצם הזרוע שלכם? מעניין גם שבקרב ילדים 58% מהשברים במרפק הם באזור הזה בעצם הזרוע – האם זה יכול להיות קשור לנקב הסוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָרי?

שמירה על עצמות בריאות וחזקות – בקרב אנשים ושרקנים

אתם צריכים להשתמש בעצמותיכם כדי שיגדלו, יתפתחו וישמרו על כוחן. האם ידעתם שהשרירים והעצמות מְתַקְשְׁרִים זה עם זה? שרירים ממלאים תפקיד חיוני בשמירה על עצמות חזקות, מאחר שהם מוֹנעים הפעלת לחץ/ מתח מוגברים על העצמות והמפרקים שלכם – לחץ יכול להזיק לעצמות. פעילות גופנית קבועה מסייעת לכם לבנות שרירים ועצמות חזקים ובריאים. לכן, חשוב לאפשר לשרקנים שלכם מקום לרוץ בו, ולהמשיך להיות פעילים בעצמכם.

גם התזונה שלכם חיונית בכל הנוגע לבריאות העצם ולחוזקהּ. אתם זקוקים למרכיבים ולחומרי המזון הנכונים מהמזון ומהשתייה שאתם צורכים כדי לשמור על התאים חיים ולרפא עצמות. לכן, חשוב להקפיד על תזונה בריאה ומאוזנת הכוללת ויטמינים ומינרלים שלעיתים קרובות מצויים בפירות, בירקות ובמוצרי חלב. גם שרקנים זקוקים לחומרי מזון טובים [6].

מסקנות

עצמות הן תחום מחקר מרתק באנטומיה. עצמות צריכות להתארך ולהתפתח כשאנו גדלים, להסתגל לגופים המשתנים שלנו ולפעילויות שאנו מבצעים, ואפילו להתרפא אם אנו סודקים או שוברים עצם. דימוּת עצמות שרקנים לימד אותנו שעצמותיהם ממשיכות לגדול אפילו כשהחיה נראית בוגרת לגמרי. הדימות גם מצביע על כך שעובי העצמות משתנה בעצמות שונות, וכשהעצמות גדלות. כיום אנו יודעים שלשרקנים יש נקב סוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָרי בעצם הזרוע שלהם, שלעיתים נדירות נצפה אצל חיות אחרות. אנו מקווים שבמאמר זה הצלחנו להבהיר לכם כי גדילת עצם היא תחום מחקר מעניין וחשוב במיוחד לשמירה על בריאות טובה וסיוע להחלמתן של עצמות שבורות, אצל בני אדם, שרקנים ושאר החיות.

מילון מונחים

מֵסַב העצם (Periosteum): ↑ ממברנה שמורכבת מרקמה, מכלי דם ומעצבּים שמקיפים את העצם בכדי לספק לה חמצן וחומרי מזון.

התגרמות (Ossification): ↑ תהליך של יצירת עצם חדשה.

לוחית צמיחה (Growth Plate): ↑ אזורים בקצה של עצמות ארוכות, שם מתרחשת גדילה של עצם חדשה.

אוסטיאובלסט (Osteoblast): ↑ תאים שמסייעים ליצור עצמות כשאנו גדלים, כשיש לנו סדק או שבר בעצם, וכן עוזרים לשמור על עצמותינו בריאוֹת.

אוסטיאוקלסט (Osteoclast): ↑ תאים שמְפָרְקִים עצם. מסייעים לְעַצֵּב מחדש עצמות, לרפאן, או לגדלן, ולפרק תאים זקנים או גוססים.

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (Micro-CT - Micro-Computed Tomography): ↑ שיטת דימות שמשתמשת במחשב ובאלומת רנטגן דקה כדי לייצר תמונה תלת-ממדית של אובייקט, כמו למשל עצם [4].

נֶקֶב סוּפֶּרָטְרוֹכְלִיאָרי (Supratrochlear Foramen): ↑ השם המדעי של החור שנמצא מעל לחלק מעצם הזרוע שנקרא trochlea. חור זה קיים אצל חלק מהאנשים והחיות, אך לא אצל כולם.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אנו רוצים להודות לחברה האנטומית על מימון באמצעות מענק Public Engagement and Outreach ל-Catrin, שכותרתו ''אנטומיה לכול – הנגשׁת אנטומיה''. חלק מהעבודה הזו התאפשר הודות למלגות INSPIRE לסטודנטים שמומנו על ידי The Wellcome Trust, האקדמיה למדעי הרפואה, שהוענקו לדוקטורים Rutland, James, Mongan, Daly, Braithwaite, Voigt ו-Cobb. אנו מודים לאיגוד הבריטי למדע ולאוניברסיטת נוטינגהאם על שהעניקו ל-Catrin חברוּת ב-BSA Media. הערכתנו גם למחברים האחרים של המאמר המדעי המקורי, ל-BBSRC ולאוניברסיטת נוטינגהאם עבור מימון העבודה ההיא, ולבעלי השרקנים.