Μορφολογικές διαφοροποιήσεις οστών λόγω μηχανικών πιέσεων και παθήσεων Δρ. Μαρία-Ελένη Χοβαλοπούλου
Σκελετός και μηχανικές πιέσεις Τα οστά έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόζουν τη μορφή τους ανάλογα με τις μηχανικές πιέσεις που δέχονται Με τον όρο «ένθεση» ένθεση νοείται το σημείο στο οποίο προσφύονται οι μύες πάνω στα οστά. Οι ενθέσεις ανήκουν σε δύο διαφορετικούς τύπους: Ινώδεις: Ινώδεις Βρίσκονται συχνότερα στις διαφύσεις των μακρών οστών, όπου υπάρχει μεγάλη επιφάνεια πρόσφυσης και ο μαλακός ιστός δεν κινείται σημαντικά κατά τη χρήση των αρθρώσεων Ινοχονδρικές: Ινοχονδρικές Βρίσκονται κοντά στις επιφύσεις, έτσι χαρακτηρίζονται από περιορισμένη επιφάνεια πρόσφυσης και σημαντική κινητικότητα του μαλακού ιστού κατά τη χρήση των αρθρώσεων
Ενθέσεις σκελετού άνω άκρων
Ενθέσεις σκελετού κάτω άκρων
Αλλοιώσεις των ενθέσεων Η επιφάνεια του οστού στην περιοχή των ενθέσεων μπορεί να εκδηλώσει ποικίλες μορφολογικές αλλοιώσεις Αιτιολογικοί μηχανισμοί αλλοιώσεων: όταν οι ενθέσεις δέχονται μηχανική πίεση, η κυκλοφορία του αίματος αυξάνεται και δραστηριοποιούνται τα οστεοβλαστικά κύτταρα, γεγονός που οδηγεί σε υπερτροφία του οστού και αυξημένες αλλοιώσεις στην επιφάνεια των ενθέσεων το φύλο, η ηλικία, το μέγεθος του σώματος και άλλοι παράγοντες επίσης επηρεάζουν την εκδήλωση αλλοιώσεων στις ενθέσεις Αλλοιώσεις στην ένθεση του δικέφαλου (περιορισμένη αλλοίωση-αριστερά, εκτενής αλλοίωση-δεξιά)
Σκελετός και παθολογία Οι ασθένειες που πλήττουν έναν πληθυσμό εξαρτώνται από: από γενετικούς παράγοντες φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον Δίνουν περισσότερες πληροφορίες για το πώς έζησαν οι άνθρωποι παρά για το πώς πέθαναν Θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη ότι: διαφορετικές παθήσεις εμφανίζουν παραπλήσια εκδήλωση στα σκελετικά κατάλοιπα πλήθος παθήσεων δεν αφήνουν μακροσκοπικά ίχνη στον σκελετό Παρακάτω παρουσιάζονται συνοπτικά ορισμένες από τις παθήσεις που εντοπίζονται συχνότερα σε σκελετικά κατάλοιπα, η εκδήλωσή τους και η ερμηνεία τους
Α. Μεταβολικές ασθένειες - Αναιμία Είναι ουσιαστικά σύμπτωμα και όχι πάθηση Η πιο κοινή μορφή είναι η σιδηροπενική αναιμία και μπορεί να οφείλεται: χαμηλά επίπεδα σιδήρου στη διατροφή αδυναμία να απορροφηθεί ο σίδηρος από το έντερο υπερβολική απώλεια σιδήρου από τον οργανισμό λόγω εντερικών διαταραχών διαταραχές του μεταβολισμού του σιδήρου λόγω μολύνσεων ή άλλων παραγόντων ο ανθρώπινος οργανισμός έχει τη δυνατότητα να κρατά τα επίπεδα σιδήρου χαμηλά ώστε να προστατεύεται από παθογόνους μικροοργανισμούς και νεοπλαστικά κύτταρα Οι δύο βασικές εκδηλώσεις της αναιμίας στον σκελετό είναι: η πορωτική υπερόστωση τα cribra orbitalia
Πορωτική υπερόστωση: υπερόστωση οδηγεί σε λέπτυνση και συχνά σε παντελή καταστροφή του εξωτερικού συμπαγούς ιστού των οστών του κρανίου λόγω της υπερτροφίας της αιματοποιητικής διπλόης ώστε να παραχθούν περισσότερα ερυθρά αιμοσφαίρια και να αντισταθμιστεί η υποξία στους ιστούς. Ο κρανιακός θόλος στα σημεία που έχουν προσβληθεί εμφανίζει πορότητα, συνήθως αμφιπλευρικά συμμετρική. Cribra orbitalia: orbitalia όταν αντίστοιχες αλλοιώσεις με αυτές τις πορωτικής υπερόστωσης παρατηρηθούν στις οφθαλμικές κόγχες. Έχουν τη μορφή πορότητας στην οροφή των οφθαλμικών κογχών Τα οστά που πλήττονται πρωτίστως είναι τα βρεγματικά, το μετωπιαίο και το ινιακό Πρόσφατες έρευνες έδειξαν πως σε ορισμένες περιπτώσεις η ιστολογική δομή των οστών δεν υποστηρίζει τη διάγνωση της αναιμίας αλλά φαίνεται πως τα cribra orbitalia και η πορωτική υπερόστωση οφείλονται σε άλλους στρεσογόνους παράγοντες
Β. Αρθροπάθειες Φλεγμονή των αρθρώσεων μπορεί να προκληθεί ως αποτέλεσμα τραυματισμού, μόλυνσης ή άλλων παραγόντων Η πιο κοινή πάθηση των αρθρώσεων είναι οστεοαρθρίτιδα Χαρακτηρίζεται από την καταστροφή του υαλώδους χόνδρου έτσι ώστε οι αρθρικές επιφάνειες να έρχονται σε άμεση επαφή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα: τον σχηματισμό μικρών οστικών προεξοχών (οστεοφύτων) στην περίμετρο της αρθρικής επιφάνειας στην αρθρική επιφάνεια μπορεί να παρατηρηθούν μικροί σχηματισμοί νέου οστού, τα αποκαλούμενα «επιφανειακά οστεόφυτα» (surface osteophytes), καθώς επίσης και περιοχές αυξημένης πορότητας σε ακραίες περιπτώσεις, όταν σημειώνεται τριβή μεταξύ των αρθρικών επιφανειών, μπορεί να εμφανιστεί οστεοσκλήρυνση, όπου το σημείο επαφής των αρθρώσεων φαίνεταιλειασμένο Οστεοαρθρίτιδα στην επιγονατίδα
Η σπονδυλαρθρίτιδα είναι μορφή αρθρίτιδας που εμφανίζεται στη σπονδυλική στήλη και οφείλεται στον εκφυλισμό του μεσοσπονδύλιου δίσκου. Ενίοτε, τα οστεόφυτα δύο γειτονικών σπονδύλων συγχωνεύονται προκαλώντας αγκύλωση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο σχηματισμός κήλης στους μεσοσπονδύλιους δίσκους έχει ως αποτέλεσμα ανώμαλες βαθύνσεις στο κέντρο της άνω και κάτω επιφάνειας των σπονδυλικών σωμάτων, οι οποίες καλούνται όζοι του Schmorl Σπονδυλαρθρίτιδα σε αυχενικό σπόνδυλο Όζος του Schmorl σε οσφυϊκό σπόνδυλο
Γ. Μολυσματικές ασθένειες - Οστεομυελίτιδα Η μόλυνση από συγκεκριμένο παράγοντα δεν καταλήγει υποχρεωτικά σε εκδήλωση της πάθησης. Εξαρτάται από πολλές αλληλένδετες μεταβλητές: πόσο νοσογόνος είναι ο μολυσματικός παράγοντας ποια οδό μετάδοσης έχει ακολουθήσει ποιες είναι οι αντοχές του ξενιστή Όλες αυτές οι μεταβλητές επηρεάζονται με τη σειρά τους από το φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον Οστεομυελίτιδα στην κνήμη: κνήμη αποτελεί μόλυνση του μυελώδους αυλού από πυογόνα βακτηρίδια. Τα βακτηρίδια μπορεί να περάσουν στο οστό λόγω κάποιου κατάγματος ή από μόλυνση που εξαπλώθηκε εκεί από άλλη περιοχή του σώματος. Τα βασικά συμπτώματα περιλαμβάνουν: καταστροφή του οστού, υποπεριοστεϊκό σχηματισμό νέου οστού (ογκώδες και με ανώμαλο περίγραμμα) και νέκρωση του οστίτη ιστού λόγω ελλιπούς αιμάτωσης. Αρκετοί συριγγώδεις πόροι για την παροχέτευση πύου συχνά το διατρυπούν
Δ. Οδοντικές παθήσεις Περιοδοντική νόσος στην άνω γνάθο: γνάθο είναι η χρόνια φλεγμονή των περιοδοντικών μαλακών ιστών και του φατνιακού οστού. Μπορεί να πλήξει μόνο τα ούλα, να οδηγήσει σε οριζόντια απώλεια φατνιακού οστού ή σε κατακόρυφη απώλεια φατνιακού οστού ώστε να σχηματιστούν θύλακοι. Οφείλεται σε πολλούς παράγοντες, όπως γενετική προδιάθεση, περιβάλλον, συνθήκες υγιεινής, και πολιτισμικά στοιχεία. Το κύριο στοιχείο που συμβάλλει στην ανάπτυξή της είναι η βακτηριακή πλάκα που προκαλεί φλεγμονή του περιοδοντίου. Απόστημα στην κάτω γνάθο: γνάθο Ένα απόστημα εκφράζει την τοπική συσσώρευση πύου σε μια κοιλότητα που διαμορφώνεται από την αποσύνθεση του οστίτη ιστού λόγω φλεγμονής της πολφικής κοιλότητας. Το διακριτό χαρακτηριστικό του είναι η παρουσία συριγγώδους πόρου που εκτείνεται παρειακά ή γλωσσικά από το ακρορρίζιο του δοντιού μέσα στη γνάθο, μέσω του οποίου βακτήρια, αντιγόνα και τα απεκκρίματα της φλεγμονής αναδύονται. Συνήθως ένα απόστημα καταλήγει στην απώλεια του δοντιού και στην επακόλουθη επούλωση της γνάθου.
Τερηδόνα σε γομφίο της κάτω γνάθου: γνάθου χαρακτηρίζεται από τη μη αναστρέψιμη και σταδιακή χημική αποσύνθεση των οδοντικών ιστών από οξέα που εκλύονται από τη βακτηριακή ζύμωση υδατανθράκων. Το τελικό αποτέλεσμα ποικίλει από λευκά ή καστανά στίγματα στην αδαμαντίνη έως οδοντικές κοιλότητες. Δεν είναι κάθε κοιλότητα στα δόντια το αποτέλεσμα τερηδόνας: γενετικές ανωμαλίες, καταστροφή από συστατικά του εδάφους και άλλοι παράγοντες μπορεί να προκαλέσουν ανάλογες κοιλότητες. Αποθέσεις τρυγίας σε γομφίο της άνω γνάθου: γνάθου είναι ενασβεστιωμένη οδοντική πλάκα. Γενικά, η συσσώρευση τρυγίας διευκολύνεται από ένα αλκαλικό στοματικό περιβάλλον και συνακόλουθα από τροφές πλούσιες σε πρωτεΐνη διότι αυξάνουν την αλκαλικότητα του στοματικού περιβάλλοντος. Υποπλασία αδαμαντίνης σε τομέα της άνω γνάθου: γνάθου δεν είναι πάθηση αλλά ένας ευαίσθητος δείκτης περιβαλλοντικής/φυσιολογικής πίεσης. Η εκδήλωσή της ποικίλει από μικρές βαθύνσεις ή οριζόντιες αυλακώσεις έως μεγάλες περιοχές απουσίας της αδαμαντίνης. Ανάμεσα στους παράγοντες που μπορεί να προκαλέσουν υποπλασία είναι ο υποσιτισμός, μεταβολικές διαταραχές, κληρονομικές ανωμαλίες και τραύμα.
Ε. Τραύμα Ο όρος τραύμα αναφέρεται σε κάθε τραυματισμό των ιστών που προκαλείται από κάποιον εξωγενή παράγοντα: κάποιο ατύχημα βιαιοπραγία ασθένεια πολιτισμική πρακτική και άλλους Τραύματα που προκαλούνται από ξίφη και άλλα αιχμηρά αντικείμενα είναι γραμμικά, με ευδιάκριτα όρια και λεία επιφάνεια κοπής. Αντίθετα, τα τραύματα από αμβλύ αντικείμενο, όπως πέτρα ή ρόπαλο, είναι συχνότερα στο κρανίο και καταλήγουν στη συμπίεση της εξωτερικής επιφάνειας προς το εσωτερικό Επουλωμένο κάταγμα μετακαρπίου: μετακαρπίου Προκειμένου να προσδιοριστεί εάν ένα κάταγμα συνέβη προθανάτια ή μεταθανάτια θα πρέπει να αναζητηθούν ίχνη επούλωσης, υπό τη μορφή ανάπλασης του οστού. Εάν συντρέχουν σοβαροί παράγοντες που αναστέλλουν την επούλωση του κατάγματος, μπορεί η ένωση των οστών να μην πραγματοποιηθεί ποτέ.
Οστεολογικό παράδοξο Οι Wood et al. (1992) επεσήμαναν πως η αυξημένη παρουσία κακώσεων στα οστά μπορεί στην πραγματικότητα να δηλώνει βελτιωμένη ικανότητα αντιμετώπισης συγκεκριμένων νόσων Μόνο οι μακροχρόνιες νόσοι εκδηλώνονται στον σκελετό 3 βασικοί παράγοντες που περιορίζουν την ερμηνεία παλαιοπαθολογικών ευρημάτων: Δημογραφική μη στασιμότητα: περιγράφει την απόκλιση ενός πληθυσμού από τη στατική κατάσταση δείκτες όπως το προσδόκιμο ζωής ή η μέση ηλικία θανάτου αποτελούν στην πραγματικότητα μέτρα γονιμότητας και όχι θνησιμότητας Επιλεκτική θνησιμότητα: το δείγμα υπό εξέταση αποτελείται πάντοτε από τα αποθανόντα μέλη του πληθυσμού υπερεκτίμηση της συχνότητας συγκεκριμένων παθήσεων στον γενικό πληθυσμό Ετερογένεια: ο πληθυσμός από τον οποίο προέρχεται το δείγμα υπό μελέτη περιελάμβανε έναν άγνωστο αριθμό ατόμων που διέφεραν ως προς την ευπάθειά τους σε ασθένειες
Αρχές Παλαιοδημογραφίας Οι αρχές της παλαιοδημογραφίας βασίζονται στην παραδοχή ότι η δημογραφική δομή κάθε πληθυσμού παρουσιάζει περιορισμένο εύρος παρά το γεγονός ότι οι ανθρώπινες κοινωνίες εμφανίζουν αξιοθαύμαστη ποικιλομορφία Επιπλέον, οι δημογραφικές πληροφορίες που αντλούνται από σκελετικά κατάλοιπα προϋποθέτουν ότι οι υπό μελέτη πληθυσμοί είναι ομοιόμορφοι οι πληθυσμοί παραμένουν σταθεροί εμφανίζοντας ισορροπία μεταξύ εισερχόμενης μετανάστευσης και εξερχόμενης μετανάστευσης Βήματα παλαιοδημογραφικής μελέτης 1.Προσδιορισμός του φύλου και η εκτίμηση της ηλικίας θανάτου 2.Καθορισμός ηλικιακών κλάσεων στο δείγμα ή στα δείγματα Η βασική επιδίωξη είναι να καθοριστούν όσο το δυνατόν περισσότερες ηλικιακές κλάσεις 3.Επεξεργασία (Καμπύλες θνησιμότητας / Πίνακες ζωής)
Καμπύλες θνησιμότητας Καμπύλες θνησιμότητας για τα δύο νεκροταφεία Κατανομή ηλικιών σε δύο υποθετικά νεκροταφεία Κατασκευάζεται ένας πίνακας που περιέχει τα δεδομένα θνησιμότητας (αριθμός ατόμων και αντίστοιχο ποσοστό) σε κάθε ηλικιακή κλάση Τα δεδομένα του πίνακα μεταφέρονται σε διάγραμμα όπου στον οριζόντιο άξονα τοποθετούνται οι ηλικιακές κλάσεις και στον κάθετο άξονα το ποσοστό θνησιμότητας
Πίνακες ζωής Οι πίνακες ζωής αποτελούν ίσως τον συνοπτικότερο τρόπο για την παρουσίαση δημογραφικών δεδομένων και είναι βασικά εργαλεία μελέτης πληθυσμιακών συστημάτων Πίνακας ζωής για το νεκροταφείο ΙΙ Η κλάση 0 αντιστοιχεί σε ηλικιακό εύρος 0-4,9, η κλάση 5 σε ηλικιακό εύρος 5-9,9 κ.ο.κ (lx) ο αριθμός ατόμων που επιβιώνει μέχρι την συγκεκριμένη κλαση από έναν αρχικό πληθυσμό 100 επιζώντων (l 0=100) και προκύπτει από τον τύπο l x =l x n d x n (qx) - προκύπτει από τον τύπο q x =d x /l x (Lx) - προκύπτει από τον τύπο Lx =n ( l x +l x+n )/2, όπου lx+n είναι οι επιζώντες της επόμενης κλάσης μετά τη x (Τx) - προκύπτει από τον τύπο T x = ( Lx +remaining Lx ) (e0x ) - δίνεται από τον τύπο e 0 x=t x /l x
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία Bass, W.M. (1987). Human Osteology: A Laboratory and Field Manual, third edition. Special Publication No.2 of the Missouri Archeological Society. Columbia, Missouri: Missouri Archeologicall Soceity, Inc. Benjamin, M., Kumai, T., Milz, S., Boszczyk, B.M., Boszczyk, A.A. & Ralphs, J.R. (2002). The skeletal attachment of tendons tendon entheses. Comparative Biochemistry and Physiology A 133, 931 945. Buikstra, J. & Roberts, C. (2012). The Global History of Paleopathology: Pioneers and Prospects. Oxford: Oxford University Press. Grauer, A. (ed.) (2012). A Companion to Paleopathology. Malden, MA: Wiley-Blackwell. Jurmain, R. & Villotte, S. (2010). Terminology. Entheses in Medical Literature and Physical Anthropology: A Brief Review. Document published online following the Workshop in Musculoskeletal Stress Markers: limitations and achievements in the reconstruction of past activity patterns, University of Coimbra, July 2 3, 2009. Coimbra, CIAS Centro de Investigação em Antropologia e Saúde. Available: http://www.uc.pt/en/cia/msm/msm_terminology3.pdf. Accessed 27 Aug 2014. Larsen, C.S. (2015). Bioarchaeology: Interpreting Behavior from the Human Skeleton, second edition. Cambridge: Cambridge University Press Ortner, D.J. (2003). Identification of Pathological Conditions in Human Skeletal Remains, second edition. Amsterdam: Academic Press. Ortner, D.J. & Aufderheide, A.C. (eds). (1991). Human Paleopathology: Current Syntheses and Future Options. Washington DC: Smithsonian Institution Press. Shaw, H.M. & Benjamin, M. (2007). Structure-function relationships of entheses in relation to mechanical load and exercise. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports 17, 303-315. Villotte, S. & Knüsel, C.J. (2013). Understanding entheseal changes: Definition and life course changes. International Journal of Osteoarchaeology 23, 135 146. Waldron, T. (2007). Paleoepidemiology: The Measure of Disease in the Human Past. London: UCL Institute of Archaeological Publications. Waldron, T. (2008). Palaeopathology. Cambridge: Cambridge University Press.