3.1 Fysiologie van het bot Flashcards
Wat zijn de mechanische functies van het bot?
- Structuur
- Beweging (Spieren en pezen zitten er aan)
- Bescherming (Van vitale organen zoals bijvoorbeeld het hart)
Wat zijn de synthetische functies van het bot?
- Vorming van bloedcellen (In het beenmerg)
- Vorming van cellen van het afweersysteem
Wat zijn de metabole functies van het bot?
- Opslag van mineralen
- Opslag van groeifactoren
- Endocrien (Hormonen hebben invloed en maakt zelf ook hormonen aan)
Wat is de samenstelling van het bot?
Botmatrix
- 60% mineraal: Hydroxyapatiet (Ca10(PO4)6(OH)2)
- 30% extracellulaire eiwitmatrix (ECM, osteoid)
Bloedvaten 8%
Cellen 2%
Waaruit bestaat het osteoïd?
Collageen type I (90% van het ECM)
Niet collageen eiwitten:
- Bio-actieve eiwitten (groeifactoren)
Welke cellen zitten er in het bot?
- Osteoclast
- Osteoblast
- Osteocyt (In het botmatrix)
Ze zijn basis van het bot
Wat is de functie van de osteoblast?
4-6% van de botcellen
Maakt bot eiwitmatrix en reguleert de mineralisatie (verkalking)
Welke 3 mogelijkheden heeft een osteoblast bij de botvorming?
Uit de mesenchymale stamcel ontstaat een osteoblast (Botvormende cel)
De osteoblast kan in apoptose gaan, lining cell vormen (Totdat het actief wordt) en als hij zich verder ontwikkeld een osteocyt worden
Pre-osteoblast -> Osteoblast -> Osteoid (Matrix) vorming -> Mineralisatie van osteoid -> Volwassen osteocyt
Wanneer wordt een osteoblast een osteocyt?
Osteoblast produceert eiwitten die de matrix vormen. Als het netwerk goed gevormd is komt de osteoblast vast te zitten in het mineraal.
Het is nu een osteocyt
Wat is een lining cell?
Een osteoblast die op een ander moment geactiveerd kan worden, ze zijn in rust. Actieve vorm wordt een osteocyt. Ze liggen in het beenmerg en aan het rand van de botmatrix
Wat is de functie van de osteocyt?
90-95% van de botcellen. Ze hebben lange uitlopers en lopen naar de kanalen (Canaliculi). Canaliculi zorgen ervoor dat de osteocyten met elkaar in contact zijn en voedingsstoffen kunnen doorgeven
Sensor van de mechanisme belasting (Via canaliculi):
- Belasting essentieel voor gezond bot
- Immobilisatie zorgt tot de dood van osteopaten
Reguleert de botombouw:
- RANKL (Stimuleren botafbraak, activeert osteoclast activiteit)
- Sclerostine (Remmer botvorming, remt osteoclast activiteit)
Reguleert de fosfaat homeostase:
- Productie van FGF23 (stimuleert fosfaat uitscheiding in de nier)
Uit wat ontstaat de osteoclast?
Uit een hematopoietische stamcel. Osteoclasten zorgen voor de botafbraak
Hematopoietische stamcel -> Pre-osteoclast -> Fusie -> Multi nucleaire osteoclast -> Osteoclast (Met meerdere kernen, vanwege de fusie)
RANK zit op de pre-osteoclast
RANKL geproduceerd door het bot (osteocyt) en als ze binden aan pre-osteoclast ontstaat de fusie
Wat doet een osteoclast?
Het is een grote cel met veel kernen
- Het hecht aan de botmatrix
- Lost calcium op en breekt de botmatrix af (Met behulp van enzymen): Resorptie
Osteoclast kan HCL pompen (Door de CI/HCO3) wat het mineraal oplost
Het kan cathepsine K produceren (Een enzym) wat de bot eiwitmatrix (Collageen eiwitten) afbreekt
Waarom is het afgesloten compartiment van een osteoclast belangrijk?
Er is dan alleen lokaal een hele sterke zuurgraad en geen verspreiding van het zuur, want dat zou dodelijk kunnen zijn
Hoe gaat de regulatie van osteoclast vorming?
Receptor: RANK (Receptor Activator of Nuclear factor-KappaB)
Ligand: RANKL (RANK Ligand)
Decoy receptor (rondzwevende receptor): OPG (Osteoprotegerine): Alternatieve bindingsplaats voor RANKL
Als RANKL bindt op RANK op precursor mononucleare osteoclasten, kan het zich ontwikkelen tot een actieve osteoclast
Wat doet een OPG?
OPG zorgt dat RANKL niet bindt aan RANK, maar aan OPG die rond zweeft. De voorlopercellen van de osteoclast kunnen niet fuseren tot een actieve osteoclast, want RANK kan niet binden aan de RANKL waardoor je geen botresorptie hebt -> Botvorming
Wat doet veroudering met de botten?
Minder osteoblast vorming vanuit de mesenchymale cellen -> Minder bot opbouw (Meer adipocyten ontwikkeling) -> Ontstaan van meer vettige botten (Fatty bone narrowing)
Waarvan is het bot (beenmerg) een reservoir?
Stamcellen (Voorlopers van de osteoclasten en de bloedcellen)
Ze zijn ook aantrekkelijk voor ongewenste cellen (Zoals tumor), ze kunnen huishouding geven voor metastasen (Ze gebruiken dezelfde plaats gebruiken van de osteoblasten -> de niche)
Waaruit bestaat de botsamenstelling?
Epifyse (Uiteinde)
Metafyse (Midden deel)
Diafyse (Langere deel)
- Groeischijf (Bij de epifyse)
- Trabeculair bot (Ligt in metafyse)
- Corticaal bot (Meer compact)
- Periosteum (Buitenkant)
- Endosteum (Binnenkant)
Metafyse en diafyse zorgen voor vorming van kraakbeen en ossificatie van het kraakbeen (Lengtegroei, ze groeien in de lengte)
Wat is het trabeculair bot?
Een sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en -platen (trabekels) -> Efficiëntie verdeling van belasting krachten (Vanwege de sponsachtige opbouw)
- 20% van de botmassa
- Hoge ombouw (20-30% per jaar)
- Met name aan uiteinde van de botten
Wat zijn de essentiële functies van het trabeculair bot?
- Sterkte en elasticiteit
- Mineraal metabolisme (Bij deficiëntie, door de snelle ombouw)
Wat is het corticaal bot?
Dichte buitenkant van compact bot
Bepaalt de vorm van het bot
80% van de botmassa
Ombouw-activiteit: 2-3% per jaar
Wat zijn de essentiële functies van het corticaal bot?
- Verzorgt de biomechanische sterkte
- Aanhechtingsplaats voor pezen en spieren
- Bescherming van de beenmerg met de daarin zittende stamcellen
Wat zijn Havere systemen?
Ze zitten in het corticaal bot (En zijn essentieel voor de voeding en zuurstof bij corticaal bot)
Het zijn lagen (Lamellen) van het bot met een centraal kanaal (Kanaal van Haver) voor de bloedvaten, deze vormen het osteon
Wat is het periosteum (botvlies, periost)?
Buitenkant van het botweefsel (corticaal bot)
Dubbellaags:
- Buitenste laag: Bindweefsel en collageen
- Binnenste laag: Cellen (MSC’s)
Voorzien van zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten
Wat zijn de functies van het periosteum?
- Diktegroei van het bot
- Zorgen voor peesverbindingen (aanhechting spier aan bot)
Wat is het endosteum?
Endost
Binnenkant van het botweefsel, Bekleedt de mergholte, Binnenkant van de Haverse kanalen en trabeculair bot
Enkellaags:
- MSC’s
- Collageen vezels
Wat is de functie van het endosteum?
Rol in groei en ontwikkeling van het bot
Wanneer start de botvorming?
6e/8e week van de embryonale ontwikkeling. Nu start de osteogenese
Wat zijn de 2 processen voor botvorming?
Endochondrale botvorming: Vervanging kraakbeen door bot
- Vorming van bijna alle botten
Intramembraneuze botvorming: Directe botvorming vanuit osteoblasten
- Vorming van schedel en sleutelbeen botten
Hoe gaat de endochondrale botvorming?
MSC’s (Dus eigenlijk bij de kraakbeenlaag)-> Chondrocyten -> Kraakbeenmatrix (Er komen bloedvaten bij en die zorgen voor de aanvoer van cellen zoals osteoclasten en opening kunnen maken)
Bloedvaten in het kraakbeen en zorgen voor cellen die komen in de 2 centra:
- Primaire ossificatiecentrum: Diafyse
- Secundaire ossificatiecentrum: Epifyse
Gaat door tot de groeischijf is verbeend, er is dan geen lengtegroei meer
Hoe gaat de intramembraneuze botvorming?
- Vorming van ossificatiecentrum (Mesenchymale cellen vormen de osteoblasten, osteoblasten vormen het Osteoid)
- Mineralisatie (Osteoid wordt gemineraliseerd door calciumfosfaat)
- Vorming van trabekels (Bloedvaten belangrijk hierbij, want ze vervoeren osteoclasten, zodat bot wordt afgebroken van wordt gevuld met beenmerg)
- Vorming van het corticaal bot (Periost vormen osteoblasten en geven een laag corticaal bot)
Lacunae ligt precies tussenin in het bod
Hoe gaat het groei (Modeling) van het bot?
Appositioneel: Afbraak (binnen), Opbouw (buiten)
Groei/modeling vindt plaats voorafgaand aan het sluiten van de groeischrijven
Botafbraak en botvorming zijn fysiek gescheiden: Beide op andere plaatsen in het bot
Hoe gaat de reparatie van het bot?
Reparatie/ Remodeling
- Gebeurd het hele leven door
- 5-10% van het skelet per jaar (Botvervanging)
- Botafbraak en botvorming in hetzelfde gebied, kleine reparaties
- Bone Remodeling Unit (BMU) is het gebied
Wat is bot remodeling?
Bot dat ter vervanging is verwijderd moet aangevuld worden om het bot gezond en sterk te houden
Duurt 6-9 maanden
Wat vereist een gezond bot?
Een balans tussen botopbouw (Osteoblasten) en -afbraak (Osteoclasten)
Koppeling tussen osteoblast/osteocyt en osteoclast activiteit
Waartoe leidt disbalans tussen botafbraak en botopbouw?
Meer afbraak dan opbouw -> Osteoporose
- Afgenomen mineraaldichtheid (Zwakkere botten)
- Verstoring microarchitectuur (Geen verbonden trabekels meer)
- Toegenomen fractuur risico
Hoe gaat botopbouw in osteoporose?
Toegenomen activatie van BMU’s maar:
- Onvolledige vulling van resorptie lacune
- Perforatie van trabekels
- Verlies van structuur
Wat is sclerosteosis/van Buchem syndroom?
Meer botopbouw dan botafbraak
Verlaagde sclerotine expressie (Genetisch) in osteocyten dus meer osteoblast activiteit -> Teveel en te zwaar bot
Bij mechanische belasting is er verminderde sclerotine expressie in de osteocyten
Wat is de Wolff’s law?
De botvorming en resorptie gebeurt door mechanische stress en kan zich daardoor aanpassen (Meer of minder worden)
Het bot past zijn externe vorm en de interne trabeculaire structuur aan in respons op de krachten die erop worden uitgeoefend
Intensieve belasting verhoogd de botmassa
Wat gebeurd er als de bot niet gebruikt wordt en bij wie komt dit voor?
Verlies van botmassa
Komt voor bij:
- Patiënten met wervelkolom beschadigingen
- Langdurig bedlegerige patiënten
- Ouderen met verminderde mobiliteit
- Astronauten blootgesteld aan microzwaartekracht
Hoe verandert de corticale bot geometrie tijdens de veroudering?
Botvorming aan de buitenzijde om verlies aan de binnenzijde te compenseren
Grotere diameter -> Dezelfde botsterkte
Grotere diameter -> Groter oppervlakte beschikbaar voor resorptie (Corticale porositeit, vaker bij ouderen)
Door welke hormonen wordt het bot beïnvloedt (9)?
- PTH
- Vitamine D
- Oestradiol
- Testosteron
- Insuline
- Leptine
- Ghreline
- TSH
- FSH
Welke hormonen maakt het bot (6)?
- PHEX
- FGF23
- Osteocalcine
- Vitamine D
- Oestradiol
- Cortisol
Door welke cytokines wordt het bot beïnvloedt en welke invloed heeft het zelf op de afweer?
Bot wordt beïnvloedt door:
- Interleukines
- Interferonen
- Toll-like receptoren
Heeft invloed op:
- Controle van hematopoiëtische stamcel differentiatie
Bij welke productie en opslag speelt het bot een rol?
- TGFbèta
- IGF’s
- Activine/Follistatine
- BMP’s
En bot wordt beïnvloedt door het sympathische zenuwstelsel door middel van leptine
