Wolffův zákon - Wolffs law - Wikipedia

Tento článek se týká lékařského zákona. K albu The Joy Formidable viz Vlčí zákon.

Wolffův zákon, vyvinutý německým anatomem a chirurgem Julius Wolff (1836–1902) v 19. století uvádí, že kost u zdravého člověka nebo zvířete se přizpůsobí zátěži, pod kterou je umístěna.[1] Pokud se zatížení určité kosti zvýší, kost se časem přestaví, aby se stala silnější, aby odolávala tomuto druhu zatížení.[2][3] Vnitřní architektura trabeculae prochází adaptivními změnami, následovanými sekundárními změnami vnější kortikální části kosti,[4] možná se díky tomu zesílí. Platí také inverze: pokud se zatížení kosti sníží, kost bude méně hustá a slabší kvůli nedostatku stimulu potřebného pro pokračování předělávání.[5] Toto snížení hustoty kostí (osteopenie ) je známý jako stínění stresu a může nastat v důsledku náhrady kyčelního kloubu (nebo jiné protézy).[Citace je zapotřebí ] Normální napětí na kosti je chráněno před touto kostí umístěním na protetický implantát.

Mechanotransdukce

Remodelace kosti v reakci na zatížení je dosaženo pomocí mechanotransdukce, proces, jehož prostřednictvím jsou síly nebo jiné mechanické signály převáděny na biochemické signály v buněčné signalizaci.[6] Mechanotransdukce vedoucí k remodelaci kostí zahrnuje kroky mechanocouplingu, biochemické vazby, přenosu signálu a buněčné odpovědi.[7] Specifické účinky na kostní strukturu závisí na délce, rozsahu a rychlosti zatížení a bylo zjištěno, že pouze cyklické zatížení může vyvolat tvorbu kostí.[7] Při zatížení tekutina odteče z oblastí s vysokým tlakovým zatížením v kostní matrici.[8] Osteocyty jsou nejhojnějšími buňkami v kosti a jsou také nejcitlivější na tok tekutin způsobený mechanickým zatížením.[6] Po snímání zátěže regulují osteocyty remodelaci kostí signalizací do jiných buněk signálními molekulami nebo přímým kontaktem.[9] Kromě toho jsou osteoprogenitorové buňky, které se mohou diferencovat na osteoblasty nebo osteoklasty, také mechanosenzory a budou se lišit v závislosti na podmínkách zatížení.[9]

Výpočtové modely naznačují, že smyčky mechanické zpětné vazby mohou stabilně regulovat remodelaci kostí přeorientováním trabekul ve směru mechanické zátěže.[10]

Související zákony

Příklady

Tenis hráči často používají jednu ruku více než druhou
  • The raketa - držet paže kosti tenis hráči se stanou silnějšími než ti na druhé paži. Jejich těla posílila kosti v paži, která drží raketu, protože je běžně vystavena vyššímu než normálnímu namáhání. Nejkritičtější zátěž na pažích tenisty nastává během podání. Existují čtyři hlavní fáze tenisového podání a nejvyšší zátěž nastává při vnější rotaci ramen a dopadu míčku. Kombinace vysokého zatížení a rotace paže má za následek zkroucený profil hustoty kostí.[12]
  • Vzpěrači často zobrazují zvýšení v hustota kostí v reakci na jejich školení.[13]
  • Deformační účinky torticollis o kraniofaciálním vývoji u dětí.[14]
  • Astronauti často trpí opakem: v prostředí mikrogravitace mají tendenci ztrácet hustotu kostí. [15]

Viz také

Reference

  1. ^ Anahad O'Connor (18. října 2010). „Nárok: Po zlomení mohou být kosti ještě silnější“. New York Times. Citováno 2010-10-19. Tento koncept - že kost se přizpůsobuje tlaku nebo jeho nedostatku - je znám jako Wolffův zákon. ... neexistují důkazy o tom, že by se zlomená kost uzdravila, aby byla silnější než předtím.
  2. ^ Frost, HM (1994). „Wolffův zákon a strukturní adaptace kostí na mechanické použití: přehled pro lékaře“. Úhlový ortodontista. 64 (3): 175–188. doi:10.1043 / 0003-3219 (1994) 064 <0175: WLABSA> 2.0.CO; 2 (neaktivní 9. 9. 2020). PMID  8060014.CS1 maint: DOI neaktivní od září 2020 (odkaz)
  3. ^ Ruff, Christopher; Holt, Brigitte; Trinkaus, Erik (duben 2006). „Kdo se bojí velkého zlého Wolffa ?:„ Wolffův zákon „a funkční přizpůsobení kostí“. American Journal of Physical Anthropology. 129 (4): 484–498. doi:10.1002 / ajpa.20371. PMID  16425178.
  4. ^ Stedmanův lékařský slovník (Wayback Machine PDF )
  5. ^ Wolff J. „Zákon přestavování kostí“. Berlin Heidelberg New York: Springer, 1986 (překlad německého vydání z roku 1892)
  6. ^ A b Huang, Chenyu; Rei Ogawa (říjen 2010). "Mechanotransdukce při opravě a regeneraci kostí". FASEB J. 24 (10): 3625–3632. doi:10.1096 / fj.10-157370. PMID  20505115.
  7. ^ A b Duncan, RL; CH Turner (listopad 1995). "Mechanotransdukce a funkční reakce kosti na mechanické namáhání". Kalcifikovaná tkáňová mezinárodní. 57 (5): 344–358. doi:10.1007 / bf00302070. PMID  8564797. S2CID  8548195.
  8. ^ Turner, CH; MR Forwood; Vydra MW (1994). „Mechanotransdukce v kosti: fungují kostní buňky jako senzory toku tekutin?“. FASEB J. 8 (11): 875–878. doi:10.1096 / fasebj.8.11.8070637. PMID  8070637. S2CID  13858592.
  9. ^ A b Chen, Jan-Hung; Chao Liu; Lidan You; Craig A Simmons (2010). „Vylepšení Wolffova zákona: Mechanická regulace buněk, které tvoří a udržují kost“. Journal of Biomechanics. 43 (1): 108–118. doi:10.1016 / j.jbiomech.2009.09.016. PMID  19818443.
  10. ^ Huiskes, Rik; Ruimerman, Ronald; van Lenthe, G. Harry; Janssen, Jan D. (8. června 2000). "Účinky mechanických sil na udržování a přizpůsobování formy v trabekulární kosti". Příroda. 405 (6787): 704–706. Bibcode:2000Natur.405..704H. doi:10.1038/35015116. PMID  10864330. S2CID  4391634.
  11. ^ Frost, HM (2003). „Bone's mechanostat: a 2003 update“. Anatomický záznam Část A: Objevy v molekulární, buněčné a evoluční biologii. 275 (2): 1081–1101. doi:10,1002 / ar.a.10119. PMID  14613308.
  12. ^ Taylor RE; Zheng c; Jackson RP; Doll JC; Chen JC; Holzbar KR; Besier T; Kuhl E (2009). „Fenomén zkrouceného růstu: torze humeru v dominantních ramenech vysoce výkonných tenistů“. Výpočtové metody Biomech Biomed Engin. 12 (1): 83–93. doi:10.1080/10255840903077212. PMID  18654877.
  13. ^ Zaměstnanci kliniky Mayo (2010). „Silový trénink: Buďte silnější, štíhlejší a zdravější“. Mayo Foundation for Education and Medical Research. Archivovány od originál dne 22. září 2012. Citováno 19. října 2012.
  14. ^ Oppenheimer, AJ; Tong, L; Buchman, SR (listopad 2008). „Kraniofaciální štěpování kostí: Wolffův zákon se vrátil“. Craniomaxillofacial Trauma & Reconstruction. 1 (1): 49–61. doi:10.1055 / s-0028-1098963. PMC  3052728. PMID  22110789.
  15. ^ https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/benefits/bone_loss.html

externí odkazy

  • Institut Julia Wolffa, Charité - Universitätsmedizin Berlin, hlavními oblastmi výzkumu jsou regenerace a biomechanika muskuloskeletálního systému a zlepšení náhrady kloubů.