Как се променят костите ни с възрастта?

Костите са изградени от извънклетъчен органичен матрикс, поместен в неорганични минерални кристали. Органичната матрица се състои главно от колаген тип 1 наред с други протеини. Костите съдържат мозък и поддържат резервоар от калций. Честите костни заболявания, свързани със стареенето, са остеопороза и остеоартрит.

Костните промени с възрастта. Кредит на изображението: CGN089/Shutterstock.com

Костните минерални кристали наподобяват хидроксиапатит и осигуряват на тялото механична функция и структурна подкрепа. Тези кристали също съдържат примеси, отразяващи съдържанието на храната. Формирането и резорбцията на костите са в баланс при здрави индивиди, но процесът на стареене води до влошаване на костната структура и функция в зависимост от генетиката, клетъчната активност и натоварването.

Проучвания върху животни

Човешките проби са трудни за оценка в голям брой, така че са проведени изследвания върху животни, за да подкрепят хипотезите за стареене на костите. При плъхове серумните маркери за образуване на кост намаляват с възрастта. Това беше съчетано с намаляване на минералната плътност, фракцията на костния обем и трабекуларния брой, което дава симптомите на слабост и слабост, наблюдавани при стареенето.

Костите на говедата показват, че трабекуларните подпори изтъняват с възрастта и способността на субструктурите да променят ориентацията си е намалена. Проучване върху преждевременното стареене при klotho мишки показа смърт на остеоцити, което повлиява тяхното взаимодействие с костния матрикс. Плътността и еластичността на костите също намаляват с възрастта при мишки.

Наблюдаеми симптоми на стареене

Гръбначният мозък е изграден от прешлени, които са подплатени в гелообразен диск, който съществува между всеки прешлен. Тези дискове осигуряват гъвкавост на движението и способност за удобно изкривяване на гръбначния стълб. Те също така поемат удари по прешлените.

Въпреки това, с течение на времето, дисковете се свиват, тъй като течността се губи или изсъхва, в процес, известен като изсушаване на диска. Това може да доведе до болка, тъй като функцията е пропорционално нарушена и визуално скъсява гръбначния стълб, когато прешлените се съединяват. Намалената височина се влошава от загубата на сводове по време на процеса на стареене.

Ставите също са изправени пред загуба на течности, което намалява подвижността. След това хрущялът може да се износва, тъй като повърхностите се трият една в друга без флуидно посредничество. Ставите на пръстите губят хрущял и околните кости се удебеляват; остеофити могат да растат до ставите на пръстите, които страдат от остеоартрит. Хрущялът в тазобедрените и коленните стави се дегенерира с възрастта. Стареещите тазобедрени стави имат по-тесни кортици и са склонни към огъване и деформиране.

Изследване на костите на пищяла на починалия показва механично отслабване с възрастта, по-старите кости са крехки и тънки. Има симптоми на стареене на костите, които се различават при мъжете и жените. Мъжете изпитват ерозия на костните подпори, докато женските губят съединителна тъкан.

Кортикален дрейф

Кортикалният дрейф е процес, който позволява на костите да развиват елипсоидни форми по време на развитието. Този процес се възобновява в напреднала възраст, макар и непоследователно на различни кости. Костите съдържат два вида специализирани клетки: остеобластите са отговорни за образуването на кости, докато остеокластите предизвикват костна резорбция.

Остеобластите първоначално съставляват 90% от костните клетки, но допълнително се специализират след образуването на кост. Тези клетки развиват минерален слой и провеждат сигнализиране чрез дендрити. Отлагането на костите намалява с възрастта, тъй като наборът от предшественици на остеобласти намалява и се достига продължителността на живота на остеобластните клетки – те обикновено живеят около 50 години. Здравите кости показват баланс между образуването на кост и ендосалната резорбция.

Кортикалният дрейф възниква, когато се нарушава по време на стареене с намалено образуване и повишена резорбция. Остеокластите пролиферират около по-старите кости, тъй като увеличават резорбтивната си активност в сравнение с по-младите кости. Скоростта на костна резорбция надвишава костното образуване с възрастта. Това повишено съотношение към ендосалната резорбция води до изтъняване на кората, докато по-нататъшното развитие на костите върху периосталната повърхност увеличава диаметъра на костта.

Кости

Костен. Кредит на изображението: Crevis/Shutterstock.com

Зарастване на фрактури

Хората на възраст над 60 години съобщават за 10% увеличение на честотата на фрактури според Националния институт за здравеопазване и грижи (NICE), Обединеното кралство. Костите развиват пукнатини от натоварване и ежедневна дейност. Те се образуват на субмикроно ниво в кортикалната и трабекуларната кост и се възстановяват чрез процеса на костно ремоделиране при здрави индивиди.

По време на стареене пукнатините се увеличават по честота и дълбочина. Фрактурата се образува, когато пукнатините са твърде големи, за да се лекуват чрез ремоделиране. Изложени са три хипотези, за да се разбере този провал на процеса на ремоделиране: разкъсване на колагенови фибрили или костни минерални кристали или отделяне в рамките на органичния минерален комплекс. Променената активност на остеоцитите може да допринесе за нестабилност на костната структура.

Съдържание на колаген

Костната минерална плътност намалява с възрастта и води до чупливост или чупливост на костите в зависимост от дефицита, присъстващ в състава на минералните матрици. Кортикалните кости отслабват, тъй като с възрастта стават по-крехки и порести. Съдържанието на колаген се увеличава и отслабва чрез образуването на повече неензимни кръстосани връзки с възрастта.

Колагеновите кръстосани връзки влияят на минерализацията и следователно влияят върху разпространението на микро-счупвания. Крайните продукти с напреднало гликиране се натрупват около спираловидни области на колагеновите молекули и се отстраняват чрез костна резорбция. Това насърчава активността на остеокластите, като същевременно намалява образуването на кости.

Генетичен

Синдромът на Вернер причинява ускоряване на симптомите, свързани с възрастта, поради изхабяване на теломерите. Теломерите регулират продължителността на живота и репродуктивния капацитет на клетките, тъй като когато теломерите се скъсяват, клетката претърпява стареене и апоптоза. Увеличаването на клетъчната смърт променя сигналните пътища и механичното производство и допринася за промяна на съотношението на образуване на кост и костна резорбция.

В зависимост от възрастта, стромалните клетки на костния мозък са изправени пред спад в пролиферацията и значително увеличение на стареещите клетки. Скоростта на апоптоза на остеоцитите се увеличава със стареенето на тъканите, чрез минерализация на празни лакуни и нарушаване на каналното възстановяване на микроразрези.

Костното ремоделиране се регулира от външни стимули, стероиди, хормони и локални паракринни и автокринни фактори. Проучванията показват, че генната експресия на Wnt-свързани гени е намалена в клетките на възрастни хора и мишки в сравнение с техните по-млади колеги. Пътят на Wnt насърчава диференциацията на остеобластите и влияе върху образуването на кости.

Препратки

  • Boskey AL, Coleman R. Стареене и кости. J зъб Рез. 2010;89(12):1333-1348. doi:10.1177/0022034510377791
  • Anon, Възрастови промени в костите – Мускулите – Ставите: Медицинска енциклопедия Medlineplus. MedlinePlus. Достъпно на: https://medlineplus.gov/ency/article/004015.htm.
  • Върнън, М. и Кей, П., 2018 г. НАЙС: Ударни падания и фактори на чупливост.
  • Nyman JS, Roy A, Tyler JH, Acuna RL, Gayle HJ, Wang X. Фактори, свързани с възрастта, засягащи разсейването на енергията след добива на човешката кортикална кост. J Orthop Res. 2007;25(5):646-655. doi:10.1002/jor.20337

Допълнителна информация

.

Add Comment