Luiden rakenne ja kemiallinen koostumus

Luilla on ihmiskehossa tarkkaan määritelty paikka. Kuten kaikki elimet, myös luut koostuvat erityyppisistä kudoksista, joista tärkein on luukudos, joka on eräänlainen sidekudos.

Luulla on monimutkainen rakenne ja kemiallinen koostumus. Elävässä organismissa aikuisen luu sisältää jopa 50 % vettä, 28,15 % orgaanisia ja 21,85 % epäorgaanisia aineita. Epäorgaanisia aineita edustavat kalsiumin, fosforin, magnesiumin ja muiden alkuaineiden yhdisteet. Maceroitu luu koostuu 1/3 orgaanisista aineista, joita kutsutaan osseiiniksi, ja 2/3 epäorgaanisista aineista.

Luun lujuuden takaavat epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden fysikaalis-kemiallinen yhtenäisyys sekä sen rakenteen ominaispiirteet. Orgaanisten aineiden hallitsevuus varmistaa luun merkittävän elastisuuden ja joustavuuden. Epäorgaanisten yhdisteiden osuuden kasvaessa (vanhuudessa, joidenkin sairauksien yhteydessä) luusta tulee hauras ja hauras. Epäorgaanisten aineiden suhde luun koostumuksessa vaihtelee eri ihmisten välillä. Jopa samalla henkilöllä se muuttuu koko elämän ajan riippuen ravitsemuksellisista ominaisuuksista, ammatillisesta toiminnasta, perinnöllisyydestä, ympäristöolosuhteista jne.

Useimmat aikuisten luut koostuvat lamellista luukudoksesta. Se muodostaa tiiviin ja huokoisen aineen, jonka jakautuminen riippuu luun toiminnallisista kuormituksista.

Luun tiivis aine (substantia compacta) muodostaa putkiluiden diafyysit, peittää niiden epifyysit ulkopuolelta ohuen levyn muodossa, samoin kuin huokoiset ja litteät luut, jotka on rakennettu huokoisesta aineesta. Luun tiivistä ainetta lävistävät ohuet kanavat, joissa kulkee verisuonia ja hermokuituja. Jotkut kanavat sijaitsevat pääasiassa luun pinnan suuntaisesti (keskeiset eli Haversin kanavat), toiset avautuvat luun pinnalle ravintoaukkoina (foramina nutricia), joiden kautta valtimot ja hermot tunkeutuvat luun paksuuteen ja laskimot poistuvat.

Keskuskanavan (Haversin kanavan) seinämät muodostuvat 4–15 µm paksuista samankeskisistä levyistä, jotka ovat ikään kuin työnnetty toisiinsa. Yhden kanavan ympärillä on 4–20 tällaista luulevyä. Keskuskanavaa yhdessä sitä ympäröivien levyjen kanssa kutsutaan osteoniksi (Haversin järjestelmä). Osteoni on luun kompaktin aineen rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö. Osteonien väliset tilat on täytetty lomitettujen levyjen avulla. Kompaktin aineen ulkokerroksen muodostavat ulommat ympäröivät levyt, jotka ovat luukalvon luuta muodostavan toiminnan tuotetta. Luuydinonteloa rajoittavaa sisäkerrosta edustavat sisäiset ympäröivät levyt, jotka ovat muodostuneet endosteumin osteogeenisistä soluista.

Luun huokoinen (trabekulaarinen) aine (substantia spongiosa) muistuttaa sientä, joka on rakennettu luulevyistä (palkeista), joiden välissä on soluja. Luupalkkien sijainti ja koko määräytyvät luuhun kohdistuvien jännitys- ja puristuskuormien mukaan. Luupalkkien suuntaa vastaavia viivoja kutsutaan puristus- ja jännityskäyriksi. Luupalkkien sijainti toisiinsa nähden kulmassa auttaa siirtämään paineen (lihasten vedon) tasaisesti luuhun. Tämä rakenne antaa luulle lujuuden mahdollisimman pienellä luuaineen kulutuksella.

Koko luu, nivelpintoja lukuun ottamatta, on peitetty sidekudoskalvolla - luukalvolla. Luukalvo on tiukasti kiinni luussa sidekudosta lävistävien (sharpein) kuitujen ansiosta, jotka tunkeutuvat syvälle luuhun. Luukalvossa on kaksi kerrosta. Ulompi kuitukerros muodostuu kollageenikuiduista, jotka antavat luukalvolle erityisen lujuuden. Verisuonet ja hermot kulkevat sen läpi. Sisäkerros on kasvukerros, jämbiaalikerros. Se on suoraan luun ulkopinnan vieressä ja sisältää osteogeenisiä soluja, joiden ansiosta luu paksuuntuu ja uusiutuu vamman jälkeen. Siten luukalvo suorittaa paitsi suojaavia ja troofisia myös luuta muodostavia tehtäviä.

Sisäpuolelta, luuytimen onteloiden puolelta, luu on peitetty endosteumilla. Endosteum (endost) ohuen levyn muodossa on tiiviisti luun sisäpinnan vieressä ja suorittaa myös osteogeenisen tehtävän.

Luille on ominaista merkittävä plastisuus. Ne rakentuvat helposti uudelleen harjoittelun ja fyysisen aktiivisuuden vaikutuksesta, mikä ilmenee osteonien määrän lisääntymisenä tai vähenemisenä sekä tiiviiden ja huokoisten aineiden luulevyjen paksuuden muutoksena. Kohtuullinen säännöllinen fyysinen aktiivisuus on suositeltavaa luun optimaalisen kehityksen kannalta. Istumatyö ja vähäinen kuormitus edistävät luun heikkenemistä ja ohenemista. Luu saa suurisoluisen rakenteen ja jopa osittain hajoaa (luun resorptio, osteoporoosi). Myös ammatti vaikuttaa luurakenteen erityispiirteisiin. Ympäristötekijöiden lisäksi myös perinnöllisillä ja seksuaalisilla tekijöillä on merkittävä rooli.

Luukudon plastisuus ja aktiivinen uudelleenjärjestely johtuvat uusien luusolujen, solujen välisen aineen, muodostumisesta olemassa olevan luukudoksen tuhoutumisen (resorption) taustalla. Resorptiota varmistaa osteoklastien toiminta. Tuhoutuneen luun tilalle muodostuu uusia luupalkkeja, uusia osteoneja.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]