Закон Вольфа

Закон Вольфа , разработанный немецким анатомом и хирургом Юлиусом Вольфом (1836–1902) в XIX веке, гласит, что кость здорового животного адаптируется к нагрузкам, которым она подвергается. ^{[ 1 ]} Если нагрузка на конкретную кость увеличивается, кость со временем реконструируется и становится более прочной, чтобы противостоять такого рода нагрузкам. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Внутренняя архитектура трабекул претерпевает адаптивные изменения, за которыми следуют вторичные изменения внешней кортикальной части кости. ^{[ 4 ]} возможно, в результате он становится толще. Верно и обратное: если нагрузка на кость уменьшится, кость станет менее плотной и слабой из-за отсутствия стимула, необходимого для продолжения ремоделирования . ^{[ 5 ]} Такое снижение плотности костной ткани ( остеопения ) известно как защита от стресса и может произойти в результате замены тазобедренного сустава (или другого протеза). ^{[ нужна ссылка ]} Нормальная нагрузка на кость защищена от этой кости путем 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 клеточной передачи сигналов. ^{[ 6 ]} Механотрансдукция, приводящая к ремоделированию кости, включает этапы механосочетания, биохимического взаимодействия, передачи сигнала и клеточного ответа. ^{[ 7 ]} Конкретное воздействие на структуру кости зависит от продолжительности, величины и скорости нагрузки, и было обнаружено, что только циклическая нагрузка может вызвать костеобразование. ^{[ 7 ]} При нагрузке жидкость оттекает из областей высокой сжимающей нагрузки в костном матриксе. ^{[ 8 ]} Остеоциты являются наиболее распространенными клетками в кости, а также наиболее чувствительны к такому потоку жидкости, вызванному механической нагрузкой. ^{[ 6 ]} Воспринимая нагрузку, остеоциты регулируют ремоделирование кости, передавая 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 условий нагрузки. ^{[ 9 ]}

Вычислительные модели показывают, что механические петли обратной связи могут стабильно регулировать ремоделирование кости путем переориентации трабекул в направлении механических нагрузок. ^{[ 10 ]}

Сопутствующие законы

Что касается мягких тканей, закон Дэвиса объясняет, как мягкие ткани реконструируются в соответствии с навязанными требованиями.
Уточнение закона Вольфа: Юта-парадигма физиологии костей ( механостата теорема ) Гарольда Фроста . ^{[ 11 ]}

Примеры

, становятся Кости руки теннисиста, удерживающей ракетку сильнее, чем кости другой руки. Их тела укрепили кости руки, держащей ракетку, поскольку она обычно подвергается более высоким, чем обычно, нагрузкам. Наиболее критические нагрузки на руки теннисиста возникают во время подачи. Существует четыре основных фазы подачи в теннисе, причем наибольшие нагрузки возникают во время внешнего вращения плеч и удара по мячу. Сочетание высокой нагрузки и вращения руки приводит к искажению профиля плотности кости. ^{[ 12 ]}
Тяжелоатлеты часто демонстрируют увеличение плотности костей в результате тренировок. ^{[ 13 ]}
Астронавты часто страдают от обратного: находясь в условиях микрогравитации, они имеют тенденцию терять плотность костей. ^{[ 14 ]}
Деформирующее влияние кривошеи на черепно-лицевое развитие детей. ^{[ 15 ]}

См. также

Ссылки

^ Анахад О'Коннор (18 октября 2010 г.). «Утверждение: после того, как кости сломаны, они могут стать еще крепче. Юлиус Вольф написал свои трактаты о костях после того, как изображения срезов костей были описаны Кульманном и фон Мейером» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 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 заживет и станет сильнее, чем была раньше.
^ Фрост, HM (1994). «Закон Вольфа и структурная адаптация кости к механическому использованию: обзор для врачей». Угол Ортодонт . 64 (3): 175–188. ПМИД 8060014 .
^ Рафф, 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 . ПМИД 16425178 .
^ Медицинский словарь Стедмана ( Машина Wayback PDF )
^ Вольф Дж. «Закон ремоделирования костей». Берлин Гейдельберг Нью-Йорк: Springer, 1986 (перевод немецкого издания 1892 года)
^ Jump up to: ^а ^б Хуан, Чэньюй; Рей Огава (октябрь 2010 г.). «Механотрансдукция в восстановлении и регенерации костей» . ФАСЕБ Дж . 24 (10): 3625–3632. дои : 10.1096/fj.10-157370 . ПМИД 20505115 . S2CID 3202736 .
^ Jump up to: ^а ^б Дункан, РЛ; CH Тернер (ноябрь 1995 г.). «Механотрансдукция и функциональная реакция кости на механическое напряжение». Кальцифицированная ткань International . 57 (5): 344–358. дои : 10.1007/bf00302070 . PMID 8564797 . S2CID 8548195 .
^ Тернер, Швейцария; г-н Форвуд; М.В. Оттер (1994). «Механотрансдукция в кости: действуют ли костные клетки как датчики потока жидкости?» . ФАСЕБ Дж . 8 (11): 875–878. дои : 10.1096/fasebj.8.11.8070637 . ПМИД 8070637 . S2CID 13858592 .
^ Jump up to: ^а ^б Чен, Ян-Хунг; Чао Лю; Лидан Ю; Крейг А. Симмонс (2010). «Обвалка костей по закону Вольфа: механическая регуляция клеток, которые образуют и поддерживают кость». Журнал биомеханики . 43 (1): 108–118. doi : 10.1016/j.jbiomech.2009.09.016 . ПМИД 19818443 .
^ Хейскес, 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 . ПМИД 10864330 . S2CID 4391634 .
^ Фрост, HM (2003). «Механостат Боуна: обновление 2003 года» . Анатомические записи, часть A: открытия в молекулярной, клеточной и эволюционной биологии . 275 (2): 1081–1101. дои : 10.1002/ar.a.10119 . ПМИД 14613308 .
^ Тейлор Р.Э.; Чжэн c; Джексон РП; Кукла Джей Си; Чен Дж. К.; Хольцбар КР; Безье Т; Куль Э (2009). «Феномен искривленного роста: перекрут плечевых суставов доминирующих рук у высокопрофессиональных теннисистов». Вычислительные методы Биомех Биомед Энгин . 12 (1): 83–93. дои : 10.1080/10255840802178046 . ПМИД 18654877 . S2CID 113868949 .
^ Персонал клиники Мэйо (2010). «Силовые тренировки: станьте сильнее, стройнее, здоровее» . Фонд Мэйо по образованию и медицинским исследованиям. Архивировано из оригинала 22 сентября 2012 года . Проверено 19 октября 2012 г.
^ «Предотвращение потери костной массы в космических полетах с помощью профилактического использования бисфосфоната: укрепление здоровья пожилых людей с помощью технологий космической медицины» . 27 мая 2015 г.
^ Оппенгеймер, AJ; Тонг, Л; Бухман, СР (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/s-0028-1098963 . ПМЦ 3052728 . ПМИД 22110789 .

Закон трансформации костей – 1892 г. Перепечатка: Pro Business, Берлин 2010 г., ISBN 978-3-86805-648-8 .
Вольф, Дж. (апрель 2010 г.). «Классика: о внутренней архитектуре костей и ее важности для роста костей» . Клин Ортоп Релат Рес . 468 (4): 1056–1065. дои : 10.1007/s11999-010-1239-2 . ПМЦ 2835576 . ПМИД 20162387 .

Внешние ссылки

Институт Юлиуса Вольфа , Шарите – Университет медицины Берлина, основными направлениями исследований являются регенерация и биомеханика опорно-двигательного аппарата, а также улучшение замены суставов.

[1] Анахад О'Коннор (18 октября 2010 г.). «Утверждение: после того, как кости сломаны, они могут стать еще крепче. Юлиус Вольф написал свои трактаты о костях после того, как изображения срезов костей были описаны Кульманном и фон Мейером» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 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 заживет и станет сильнее, чем была раньше.

[2] Фрост, HM (1994). «Закон Вольфа и структурная адаптация кости к механическому использованию: обзор для врачей». Угол Ортодонт . 64 (3): 175–188. ПМИД 8060014 .

[3] Рафф, 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 . ПМИД 16425178 .

[4] Медицинский словарь Стедмана ( Машина Wayback PDF )

[Wolff1-5] Вольф Дж. «Закон ремоделирования костей». Берлин Гейдельберг Нью-Йорк: Springer, 1986 (перевод немецкого издания 1892 года)

[Huang_2010-6] Jump up to: ^а ^б Хуан, Чэньюй; Рей Огава (октябрь 2010 г.). «Механотрансдукция в восстановлении и регенерации костей» . ФАСЕБ Дж . 24 (10): 3625–3632. дои : 10.1096/fj.10-157370 . ПМИД 20505115 . S2CID 3202736 .

[Duncan_1995_344–358-7] Jump up to: ^а ^б Дункан, РЛ; CH Тернер (ноябрь 1995 г.). «Механотрансдукция и функциональная реакция кости на механическое напряжение». Кальцифицированная ткань International . 57 (5): 344–358. дои : 10.1007/bf00302070 . PMID 8564797 . S2CID 8548195 .

[8] Тернер, Швейцария; г-н Форвуд; М.В. Оттер (1994). «Механотрансдукция в кости: действуют ли костные клетки как датчики потока жидкости?» . ФАСЕБ Дж . 8 (11): 875–878. дои : 10.1096/fasebj.8.11.8070637 . ПМИД 8070637 . S2CID 13858592 .

[Chen_2010-9] Jump up to: ^а ^б Чен, Ян-Хунг; Чао Лю; Лидан Ю; Крейг А. Симмонс (2010). «Обвалка костей по закону Вольфа: механическая регуляция клеток, которые образуют и поддерживают кость». Журнал биомеханики . 43 (1): 108–118. doi : 10.1016/j.jbiomech.2009.09.016 . ПМИД 19818443 .

[10] Хейскес, 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 . ПМИД 10864330 . S2CID 4391634 .

[11] Фрост, HM (2003). «Механостат Боуна: обновление 2003 года» . Анатомические записи, часть A: открытия в молекулярной, клеточной и эволюционной биологии . 275 (2): 1081–1101. дои : 10.1002/ar.a.10119 . ПМИД 14613308 .

[12] Тейлор Р.Э.; Чжэн c; Джексон РП; Кукла Джей Си; Чен Дж. К.; Хольцбар КР; Безье Т; Куль Э (2009). «Феномен искривленного роста: перекрут плечевых суставов доминирующих рук у высокопрофессиональных теннисистов». Вычислительные методы Биомех Биомед Энгин . 12 (1): 83–93. дои : 10.1080/10255840802178046 . ПМИД 18654877 . S2CID 113868949 .

[13] Персонал клиники Мэйо (2010). «Силовые тренировки: станьте сильнее, стройнее, здоровее» . Фонд Мэйо по образованию и медицинским исследованиям. Архивировано из оригинала 22 сентября 2012 года . Проверено 19 октября 2012 г.

[14] «Предотвращение потери костной массы в космических полетах с помощью профилактического использования бисфосфоната: укрепление здоровья пожилых людей с помощью технологий космической медицины» . 27 мая 2015 г.

[Oppenheimer-2008-15] Оппенгеймер, AJ; Тонг, Л; Бухман, СР (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/s-0028-1098963 . ПМЦ 3052728 . ПМИД 22110789 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]