Закон Вольфа - Wolff's law
Закон Вольфа , разработанный немецким анатомом и хирургом Юлиусом Вольфом (1836–1902) в 19 веке, гласит, что кость здорового человека или животного адаптируется к нагрузкам, которым они подвергаются. Если нагрузка на определенную кость увеличивается, кость со временем реконструируется, чтобы стать сильнее, чтобы противостоять такой нагрузке. Внутренняя архитектура трабекулы претерпевает адаптивные изменения, за которыми следуют вторичные изменения во внешней корковой части кости, которая, возможно, в результате становится толще. Верно и обратное: если нагрузка на кость уменьшается, кость станет менее плотной и слабой из-за отсутствия стимула, необходимого для продолжения ремоделирования . Это снижение плотности костей ( остеопения ) известно как защита от стресса и может происходить в результате замены бедра (или другого протеза). Нормальная нагрузка на кость снимается с этой кости за счет размещения на протезном имплантате.
Механотрансдукция
Ремоделирование кости в ответ на нагрузку достигается за счет механотрансдукции - процесса, посредством которого силы или другие механические сигналы преобразуются в биохимические сигналы в клеточной передаче сигналов. Механотрансдукция, ведущая к ремоделированию кости, включает этапы механосцепления, биохимического связывания, передачи сигнала и клеточного ответа. Конкретные эффекты на структуру кости зависят от продолжительности, величины и скорости нагрузки, и было обнаружено, что только циклическая нагрузка может вызвать образование кости. Под нагрузкой жидкость вытекает из областей высокой сжимающей нагрузки в костном матриксе. Остеоциты - это самые многочисленные клетки в кости, которые также наиболее чувствительны к потоку жидкости, вызванному механической нагрузкой. При ощущении нагрузки остеоциты регулируют ремоделирование кости, передавая сигналы другим клеткам с помощью сигнальных молекул или прямого контакта. Кроме того, клетки-остеопрогениторы, которые могут дифференцироваться в остеобласты или остеокласты, также являются механосенсорами и будут дифференцироваться в зависимости от условий нагрузки.
Вычислительные модели предполагают, что петли механической обратной связи могут стабильно регулировать ремоделирование кости путем переориентации трабекулы в направлении механических нагрузок.
Связанные законы
- В отношении мягких тканей закон Дэвиса объясняет, как мягкие ткани реконструируют себя в соответствии с наложенными требованиями.
- Уточнение закона Вольфа: Юта-парадигма физиологии костей ( теорема о механостате ) Гарольда Фроста .
Примеры
- В ракеток -Холдинга руки кость теннисных игроков стали сильнее , чем у другого плеча. Их тела укрепили кости в руке, держащей ракетку, поскольку она обычно подвергается более высоким, чем обычно, нагрузкам. Наиболее критические нагрузки на руки теннисиста возникают во время подачи. В теннисной подаче есть четыре основных этапа, и самые высокие нагрузки возникают при внешнем вращении плеча и ударе мяча. Сочетание высокой нагрузки и вращения руки приводит к искажению профиля плотности кости.
- У тяжелоатлетов часто наблюдается увеличение плотности костей в ответ на тренировку.
- Деформирующее влияние кривошеи на черепно-лицевое развитие у детей.
- Астронавты часто страдают от обратного: в условиях микрогравитации они склонны терять плотность костей.
Смотрите также
- Гипотеза функциональной матрицы
- Остеогенная нагрузка
- Железная рубашка, уход за костями ушу / кунг-фу
использованная литература
- Das Gesetz der Transformation der Knochen - 1892. Перепечатка: Pro Business, Берлин 2010, ISBN 978-3-86805-648-8 .
- Вольф, Дж. (Апрель 2010 г.). «Классика: о внутренней архитектуре костей и ее значении для роста костей» . Clin Orthop Relat Res . 468 (4): 1056–1065. DOI : 10.1007 / s11999-010-1239-2 . PMC 2835576 . PMID 20162387 .
внешние ссылки
- Julius Wolff Institut , Charité - Universitätsmedizin Berlin, основные области исследований - регенерация и биомеханика опорно-двигательного аппарата и улучшение замены суставов.