Закон Вольфа
Закон, гласящий, что кость адаптируется к механической нагрузке

Закон Вольфа , разработанный немецким анатомом и хирургом Юлиусом Вольфом (1836–1902) в 19 веке, гласит, что кость у здорового животного будет адаптироваться к нагрузкам, которым она подвергается. [1] Если нагрузка на определенную кость увеличивается, кость со временем перестраивается, чтобы стать прочнее и противостоять такой нагрузке. [2] [3] Внутренняя архитектура трабекул претерпевает адаптивные изменения, за которыми следуют вторичные изменения во внешней кортикальной части кости, [4] возможно, в результате чего она становится толще. Обратное также верно: если нагрузка на кость уменьшается, кость становится менее плотной и слабее из-за отсутствия стимула, необходимого для продолжения ремоделирования . [5] Это снижение плотности кости ( остеопения ) известно как экранирование стресса и может возникнуть в результате замены тазобедренного сустава (или другого протеза). [ необходима цитата ] Нормальная нагрузка на кость экранируется от этой кости посредством размещения на протезном имплантате.

Механотрансдукция

Ремоделирование кости в ответ на нагрузку достигается посредством механотрансдукции , процесса, посредством которого силы или другие механические сигналы преобразуются в биохимические сигналы в клеточной сигнализации. [6] Механотрансдукция, приводящая к ремоделированию кости, включает этапы механосопряженности, биохимической связи, передачи сигнала и клеточного ответа. [7] Конкретные эффекты на структуру кости зависят от продолжительности, величины и скорости нагрузки, и было обнаружено, что только циклическая нагрузка может вызвать образование кости. [7] При нагрузке жидкость оттекает от областей высокой компрессионной нагрузки в костном матриксе. [8] Остеоциты являются наиболее многочисленными клетками в кости и также наиболее чувствительны к такому потоку жидкости, вызванному механической нагрузкой. [6] При ощущении нагрузки остеоциты регулируют ремоделирование кости, подавая сигналы другим клеткам с помощью сигнальных молекул или прямого контакта. [9] Кроме того, остеопрогениторные клетки, которые могут дифференцироваться в остеобласты или остеокласты, также являются механосенсорами и будут дифференцироваться в зависимости от состояния нагрузки. [9]

Вычислительные модели предполагают, что механические петли обратной связи могут стабильно регулировать ремоделирование костей путем переориентации трабекул в направлении механических нагрузок. [10]

Сопутствующие законы

Примеры

Теннисисты часто используют одну руку больше, чем другую.
  • Кости руки, держащей ракетку, у теннисистов становятся прочнее костей другой руки. Их тела укрепили кости руки, держащей ракетку, поскольку она обычно подвергается более высоким, чем обычно, нагрузкам. Самые критические нагрузки на руки теннисистов возникают во время подачи. Существует четыре основные фазы подачи в теннисе, и самые высокие нагрузки возникают во время внешнего вращения плеча и удара мяча. Сочетание высокой нагрузки и вращения руки приводит к искривленному профилю плотности костей. [12]
  • У тяжелоатлетов часто наблюдается увеличение плотности костей в ответ на их тренировки. [13]
  • Астронавты часто страдают от обратного: находясь в условиях микрогравитации, они, как правило, теряют плотность костей. [14]
  • Деформирующее воздействие кривошеи на развитие черепно-лицевой области у детей. [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Anahad O'Connor (18 октября 2010 г.). «Утверждение: сломанные кости могут стать еще прочнее». Юлиус Вольф написал свои трактаты о костях после того, как изображения сечений костей были описаны Кульманном и фон Мейером». New York Times . Получено 19 октября 2010 г. Эта концепция — что кость адаптируется к давлению или его отсутствию — известна как закон Вольфа. ... нет никаких доказательств того, что сломанная кость срастется и станет прочнее, чем была раньше.
  2. ^ Frost, HM (1994). «Закон Вольфа и структурная адаптация кости к механическому использованию: обзор для врачей». The Angle Orthodontist . 64 (3): 175–188. PMID  8060014.
  3. ^ Рафф, Кристофер; Холт, Бригитта; Тринкаус, Эрик (апрель 2006 г.). «Кто боится большого плохого Вольфа?: «Закон Вольфа» и функциональная адаптация костей». Американский журнал физической антропологии . 129 (4): 484–498. doi :10.1002/ajpa.20371. PMID  16425178.
  4. ^ Медицинский словарь Стедмана ( Wayback Machine PDF )
  5. ^ Вольф Дж. «Закон ремоделирования костей». Берлин Гейдельберг Нью-Йорк: Springer, 1986 (перевод немецкого издания 1892 года)
  6. ^ ab Huang, Chenyu; Rei Ogawa (октябрь 2010 г.). «Механотрансдукция при восстановлении и регенерации костей». FASEB J . 24 (10): 3625–3632. doi : 10.1096/fj.10-157370 . PMID  20505115. S2CID  3202736.
  7. ^ ab Duncan, RL; CH Turner (ноябрь 1995 г.). «Механотрансдукция и функциональная реакция кости на механическую деформацию». Calcified Tissue International . 57 (5): 344–358. doi :10.1007/bf00302070. PMID  8564797. S2CID  8548195.
  8. ^ Тернер, CH; MR Форвуд; MW Оттер (1994). «Механотрансдукция в кости: действуют ли костные клетки как датчики потока жидкости?». FASEB J . 8 (11): 875–878. doi : 10.1096/fasebj.8.11.8070637 . PMID  8070637. S2CID  13858592.
  9. ^ ab Chen, Jan-Hung; Chao Liu; Lidan You; Craig A Simmons (2010). «Костная пластика по закону Вольфа: механическая регуляция клеток, которые создают и поддерживают кость». Журнал биомеханики . 43 (1): 108–118. doi :10.1016/j.jbiomech.2009.09.016. PMID  19818443.
  10. ^ Хуйскес, Рик; Руимерман, Рональд; ван Лент, Г. Гарри; Янссен, Ян Д. (8 июня 2000 г.). «Влияние механических сил на поддержание и адаптацию формы трабекулярной кости». Природа . 405 (6787): 704–706. Бибкод : 2000Natur.405..704H. дои : 10.1038/35015116. PMID  10864330. S2CID  4391634.
  11. ^ Frost, HM (2003). «Механостат кости: обновление 2003 года». The Anatomical Record Часть A: Открытия в молекулярной, клеточной и эволюционной биологии . 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). «Феномен скрученного роста: кручение плечевой кости в доминирующих руках высокоэффективных теннисистов». Comput Methods Biomech Biomed Engin . 12 (1): 83–93. doi :10.1080/10255840802178046. PMID  18654877. S2CID  113868949.
  13. ^ Mayo Clinic Staff (2010). «Силовые тренировки: станьте сильнее, стройнее, здоровее». Mayo Foundation for Education and Medical Research. Архивировано из оригинала 22 сентября 2012 года . Получено 19 октября 2012 года .
  14. ^ «Профилактика потери костной массы во время космического полета с помощью профилактического использования бисфосфонатов: укрепление здоровья пожилых людей с помощью технологий космической медицины». 27 мая 2015 г.
  15. ^ Оппенгеймер, А. Дж.; Тонг, Л.; Бухман, С. Р. (ноябрь 2008 г.). «Пересадка костей черепа и лица: новый взгляд на закон Вольфа». Черепно-максиллофациальная травма и реконструкция . 1 (1): 49–61. doi : 10.1055/s-0028-1098963. PMC 3052728. PMID  22110789 . 
  • Das Gesetz der Transformation der Knochen - 1892. Перепечатка: Pro Business, Берлин, 2010 г., 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 .
  • Институт Юлиуса Вольфа, Шарите - Университетская клиника Берлина, основными направлениями исследований являются регенерация и биомеханика опорно-двигательного аппарата, а также совершенствование эндопротезирования суставов.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wolff%27s_law&oldid=1216108013"