Закон Вольфса - Wolffs law

Эта статья о медицинском законе. Для альбома The Joy Formidable см. Закон волка.

Закон Вольфа, разработанный немецким анатомом и хирургом Юлиус Вольф (1836–1902) в 19 веке утверждает, что кость здорового человека или животного адаптируется к нагрузкам, которым они подвергаются.[1] Если нагрузка на определенную кость увеличивается, кость со временем реконструируется, чтобы стать сильнее, чтобы противостоять такой нагрузке.[2][3] Внутренняя архитектура трабекулы претерпевает адаптивные изменения с последующими вторичными изменениями во внешней корковой части кости,[4] 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 реконструкция.[5] Это снижение плотности костей (остеопения ) известен как защита от напряжений и может возникнуть в результате замены бедра (или другого протеза).[нужна цитата ] Нормальная нагрузка на кость экранируется от этой кости путем размещения на протезном имплантате.

Механотрансдукция

Ремоделирование кости в ответ на нагрузку достигается за счет механотрансдукция, процесс, посредством которого силы или другие механические сигналы преобразуются в биохимические сигналы клеточной передачи сигналов.[6] Механотрансдукция, ведущая к ремоделированию кости, включает этапы механосцепления, биохимического связывания, 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 вытекает из областей высокой сжимающей нагрузки в костном матриксе.[8] Остеоциты - это самые многочисленные клетки в кости, которые также наиболее чувствительны к потоку жидкости, вызванному механической нагрузкой.[6] При ощущении нагрузки остеоциты регулируют ремоделирование кости, передавая сигналы другим клеткам с помощью сигнальных молекул или прямого контакта.[9] Кроме того, клетки-остеопрогениторы, которые могут дифференцироваться в остеобласты или остеокласты, также являются механосенсорами и будут дифференцироваться в зависимости от условий нагрузки.[9]

Вычислительные модели предполагают, что петли механической обратной связи могут стабильно регулировать ремоделирование кости путем переориентации трабекулы в направлении механических нагрузок.[10]

Связанные законы

Примеры

Теннис игроки часто используют одну руку больше, чем другую
  • В ракетка -содержание костей рук теннис игроки становятся сильнее, чем игроки другой руки. 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.[12]
  • Тяжелоатлеты часто показывает увеличение плотность костной ткани в ответ на их обучение.[13]
  • Деформирующие эффекты кривошея по черепно-лицевому развитию у детей.[14]
  • Астронавты часто страдают от обратного: в условиях микрогравитации они склонны терять плотность костей. [15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Анахад О'Коннор (18 октября 2010 г.). «Утверждение: после перелома кости могут стать еще крепче». Нью-Йорк Таймс. Получено 2010-10-19. Эта концепция - что кость адаптируется к давлению или его отсутствию - известна как закон Вольфа. ... нет никаких доказательств того, что сломанная кость заживет и станет сильнее, чем была раньше.
  2. ^ Фрост, HM (1994). «Закон Вольфа и структурные адаптации костей для механического использования: обзор для клиницистов». Угловой ортодонт. 64 (3): 175–188. Дои:10.1043 / 0003-3219 (1994) 064 <0175: WLABSA> 2.0.CO; 2 (неактивно 09.09.2020). PMID  8060014.CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на сентябрь 2020 г. (связь)
  3. ^ Ерш, Кристофер; Холт, Бриджит; Тринкаус, Эрик (апрель 2006 г.). «Кто боится большого плохого Вольфа ?:« Закон Вольфа »и функциональная адаптация костей». Американский журнал физической антропологии. 129 (4): 484–498. Дои: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 г.)
  6. ^ а б Хуанг, Чэньюй; Рей Огава (октябрь 2010 г.). «Механотрансдукция в восстановлении и регенерации костей». FASEB J. 24 (10): 3625–3632. Дои:10.1096 / fj.10-157370. PMID  20505115.
  7. ^ а б Дункан, Р.Л .; CH Тернер (ноябрь 1995 г.). «Механотрансдукция и функциональный ответ кости на механическое напряжение». Calcified Tissue International. 57 (5): 344–358. Дои:10.1007 / bf00302070. PMID  8564797. S2CID  8548195.
  8. ^ Тернер, Швейцария; MR Forwood; MW Otter (1994). «Механотрансдукция в кости: действуют ли костные клетки как датчики потока жидкости?». FASEB J. 8 (11): 875–878. Дои:10.1096 / fasebj.8.11.8070637. PMID  8070637. S2CID  13858592.
  9. ^ а б Чен, Ян-Хунг; Чао Лю; Лидан Ю; Крейг А. Симмонс (2010). «Использование закона Вольфа: механическое регулирование клеток, которые создают и поддерживают кость». Журнал биомеханики. 43 (1): 108–118. Дои:10.1016 / j.jbiomech.2009.09.016. PMID  19818443.
  10. ^ Хуйскес, Рик; Руймерман, Рональд; ван Ленте, Г. Гарри; Янссен, Ян Д. (8 июня 2000 г.). «Влияние механических сил на поддержание и адаптацию формы губчатой ​​кости». Природа. 405 (6787): 704–706. Bibcode:2000Натурал.405..704H. Дои:10.1038/35015116. PMID  10864330. S2CID  4391634.
  11. ^ Мороз, HM (2003). «Костяной механостат: обновление 2003 года». Анатомическая запись, часть A: открытия в молекулярной, клеточной и эволюционной биологии. 275 (2): 1081–1101. Дои:10.1002 / ar.a.10119. PMID  14613308.
  12. ^ Тейлор RE; Чжэн с; Джексон РП; Кукла JC; Chen JC; Holzbar KR; Besier T; Kuhl E (2009). «Феномен скрученного роста: перекрут плечевой кости в доминирующих руках у профессиональных теннисистов». Вычислительные методы Biomech Biomed Engin. 12 (1): 83–93. Дои:10.1080/10255840903077212. PMID  18654877.
  13. ^ Персонал клиники Мэйо (2010). «Силовые тренировки: стань сильнее, стройнее, здоровее». Фонд Мэйо по образованию и медицинским исследованиям. Архивировано из оригинал 22 сентября 2012 г.. Получено 19 октября 2012.
  14. ^ Оппенгеймер, AJ; Тонг, L; Бухман, SR (ноябрь 2008 г.). "Черепно-лицевая костная пластика: новый взгляд на закон Вольфа". Черепно-челюстно-лицевая травма и реконструкция. 1 (1): 49–61. Дои:10.1055 / с-0028-1098963. ЧВК  3052728. PMID  22110789.
  15. ^ https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/benefits/bone_loss.html

внешняя ссылка

  • Институт Юлиуса Вольфа, Шарит - Universitätsmedizin Берлин, основные направления исследований являются восстановлением и биомеханики опорно-двигательного аппарата и улучшение эндопротезирования.