Bindweefsels Flashcards
Bespreek de opbouw van de grondsubstantie
Grondsubstantie bestaat in feite uit vaste componenten, de proteoglycanen en glycoproteïnen, en de watermoleculen die aan deze grondsubstantie gebonden zijn.
Proteoglycanen bestaan uit centrale eiwitketens met hierop gebonden ‘glycosaminoglycanen (GAGs)’. Deze GAGs zijn een familie van niet vertakte polysacchariden opgebouwd uit lange ketens van disacchariden. De verschillende GAGs vind je terug in specifieke bindweefseltypen. Zo zllen chnondroïtine-4-sulfaat en chroïtine-6-sulfaat voornamelijk trug te vinden zijn in kraakbeen, terwijl dermatansulfaat een belangrijk GAG is dat voorkomt in de huid (=dermis).
Door de densiteit aan suikermoleculen en hun negatieve lading zullen GAGs kationen aantrekken, zoals bijvorbeerd Na+, wat dat op zijn beurt watermoleculen aantrekt. Deze inding van water aan GAGs(hydrofiel) bepaalt de reisstentie van bindweefsels tegen drukkrachten.
De in de grondsubstantie aanwezige glycoproteïnen (complexen van voornamelijk eiwitten en weinig koolhydraten) spelen een rol bij de interacties tussen cellen en de hechting van cellen aan vezls of andere componenten van de extracellulaire matrix. Zo speelt fibronectine een grote rol in de hechting van bindweefselvezels aan bindweefselcellen en zal laminine mee zorgen voor vasthechting van epitheelcellen aan de basale membraan. In kraakbeen zal chrondronectine een belangrijke hechtende rol spelen.
Bespreek de verschillende vezeltypen die voorkomen in bindweefsels.
Elastische vezels: deze zijn zeer uitrekbaar. Hiervoor is het amorfe rubberachtie glycoproteïne elastine verantwoordelijk. Elastine bevat twee kenmerkende aminozuren, het desmosine en isodesmosine (afgeleid va lysine), dewelke in vivo zorgen voor de typische gele kleur van het elastine.
Wanneer je op elektronenmiscroscopisch niveau naar elastische vezels kijkt zie je dat elke vezel bestaat uit een schede van 10nm dikke tubulaire microfibrillen waarbinnen elastine als amorfe massa gelegen is. De vorming van elastische vezels is dan ook een proces waarbij in een eerste fase de microfibrillen samenbundelen tot zogeheten ‘oxytalanvezels’. Hiertussen zal dan elastine worden afgezet waardoor je dunne elauninevezels krijgt die dan uiteindelijk ‘echte’elastische vezels zullen worden.
Collageen vormt de grootste eiwitcomponent in bindweefsels. Het wordt geproduceerd in verschillende celtypes. Momenteel zijn er zo 30-tal collageentypen gekarakteriseerd. (95% type I-IV). Alle collagenen bestaan voornamelijk uit glycine (35%), proline (12%), hydroxyproline (10%) en hydroxylysine (<10%).
De biosynthese van collageen gebeurt eerst door de vorming van polypeptide--ketens ter hoogte van het ruw endoplasmatisch reticulum (RER). Na deze synthese worden de ketens ‘gevlochten’ tot een drievoudige helix, het ‘procollageen’. In het RER zullen proline en lysine gehydroxyleerd worden. Voor deze hydroxylering is vitamine C nodig als cofactor (bij afwezigheid slechte collageensynthese cfr. scheurbuik !). Vervolgens wordt het procollageen getransporteerd naar het golgi-apparaat, waar de inbouw van suikers gebeurt. Verder transport naar de celmembraan gebeurt dan via vesikels waardoor tijdens de secretiefase procollageen kan vrijgesteld worden door exocytose.
Extracellulair wordt dan met behulp van procollageenpeptidase een eindstukje van het procollageen afgesplitst waardoor het tropocollageen ontstaat. Deze tropocollageenmoleculen (die dus uit een drievoudige helix bestaan) vormen de basis van collageen.
Collageen type I: Stevige/dikke vezels. Fibrillen vormen vezels die bundels vormen.
Type II: losse fibrillen (geen vezels)
Type III: dunne ezels/reticulaire vezels
Type IV: dunne amorfe membranen (deel van de lamina basalis, gesynthtiseerd door epitheelcellen)
Bespreek de vaste en vrije cellen die voorkomen in bindweefsel strictu sensu
A. Vaste cellen: fibroblasten en fibrocyten
Fibroblasten zijn de belangrijkste en meest voorkomende cellen in bindweefsel s.s.. De grote ovale kern met fijn verdeeld euchromatine en grote nucleolus wijst op een hoge transcriptie-activiteit. Het goed ontwikkelde ruw endoplasmatisch reticulum (RER) en golgi-apparaat wijzen op actieve eiwitproductie. Door de aanwezigheid van overvloedig RER zal het cytoplasma relatief basofiel aankleuren.
Belangrijk in bindweefsel s.s. is dat het gesecreteerde materiaal wordt afgezet rondom de cel zodat ze volledig wordt ingesloten door het materiaal dat ze zelf produceert!
Wanneer de cel volledig ingesloten is wordt de fibroblast een fibrocyt genoemd, een cel die voornamelijk de matrix in stand houdt, en zich eerder in een ‘rustend’ stadium bevindt. Fibrocyten zijn kleiner dan fibroblasten en hebben een langwerpige eerder donkergekleurde kern.
B. Vaste cellen: Mestcellen
Een tweede celtype dat frequent voorkomt in bindweefsel s.s. zijn de mestcellen. Deze cellen bevatten onder andere heparine en histamine, en bij sommige soorten ook serotonine. Mestcellen spelen een belangrijke rol in allergische reacties. Wanneer mestcellen geactiveerd worden kunnen ze hun producten, zoals bv. histamine, vrijstellen. Histamine is een mooi voorbeeld, aangezien dit product zorgt voor verwijding van bloedvaten zodat de typische roodheid van de huid zal optreden. Bovendien zorgt histamine voor een verhoogde permeabiliteit van bloedvaten voor plasma, zodat door het verhoogde gehalte aan weefselvloeistof het bindweefsel zal gaan zwellen.
Aangezien de secretieproducten voornamelijk in vesikels verpakt zit, kan je mestcellen gemakkelijk herkennen door de aanwezigheid van deze grana (0,3-0,5µm in doormeter). De vesikels zijn echter wel moeilijk kleurbaar met een routine hematoxyline eosine (HE) kleuring. Met AZAN lukt dit wel.
Vrijstelling van secretieproducten uit vesikels gebeurt doordat een antigeen bindt aan twee naastliggende immuunglobuline E moleculen (IgE; een antilichaam gericht tegen dit antigen) die op hun beurt gebonden zijn aan IgE receptoren op de mestcel. Door deze binding vindt een intracellulaire cascade plaats waardoor de secretieproducten uiteindelijk vrijgesteld zullen worden door exocytose. Naast granulaire mediatoren (bv. histamine, heparine,…), kunnen mestcellen ook lipide mediatoren (zoals leukotriënen) en cytokines vrijstellen.
C. Macrofagen
Macrofagen (gemiddelde doormeter 10-30µm) worden zowel tot de vaste als vrije cellen gerekend. De belangrijkste eigenschap van macrofagen is dat ze een deel zijn van het complexe vitale verdedigingsmechanisme van het lichaam. Macrofagen zullen (lichaamsvreemde) deeltjes fagocyteren, waardoor de cellen herkenbaar zijn door hun talrijke uitstulpingen aan het oppervlak (endocytose). Vervolgens zullen de deeltjes door het lysosomaal apparaat verteerd worden tot kleine peptidenfragmenten. Deze fragmenten binden vervolgens aan receptormoleculen, het major histocompatibility complex (MHC), zodat het peptidenfragment als antigeen aan het oppervlak van de macrofaag aan andere immuuncellen (T-lymfocyten) kan ‘gepresenteerd’ worden. Macrofagen spelen, als antigeen-presenterende cellen, dus een belangrijke rol in afweer en weefselherstel.
Terwijl macrofagen in TEM te herkennen zijn aan hun onregelmatige vorm, talrijke lysosomen en goed ontwikkeld GA en RER, zie je in de LM meestal enkel de ovale tot niervormige kern. Om macrofagen specifiek te kunnen onderscheiden van andere bindweefsel s.s. cellen wordt meestal gebruik gemaakt van hun fagocyterende eigenschappen. Systemisch geïnjecteerde kleurstofpartikels kunnen hierbij teruggevonden worden in het cytoplasma van de macrofagen.
D. Vrije cellen: plasmacellen
Plasmacellen (doormeter 10-15µm) zijn in feite ontstaan uit geactiveerde B-lymfocyten en worden soms ook ‘memory B-cellen’ genoemd. Plasmacellen produceren één welbepaald type antilichamen die vrijgesteld worden in de extracellulaire matrix en vrije antigenen neutraliseren. Op die manier vormen plasmacellen een belangrijke eerstelijns-verdedigingslinie tegen binnendringende organismen en schadelijke stoffen.
Plasmacellen vertonen een sterk ontwikkeld ruw endoplasmatisch reticulum, waardoor het cytoplasma van de cellen eerder basofiel is. In de kern vind je heterochromatine terug tegen de kernmembraan aan, zodat het lijkt alsof de kern de vorm heeft van het wiel van een fiets (spaakvormig patroon). De kern ligt meestal excentrisch.
E. Vrije cellen: leukocyten
Wanneer het epitheel wordt doorbroken en bindweefsel wordt blootgesteld aan antigenen, bacteriën,… is het nodig om afweermechanismen in werking te stellen. Hierin zijn de witte bloedcellen belangrijk. Verschillende typen van leukocyten kunnen dan ook in meer of mindere mate in bindweefsel s.s. worden teruggevonden.
Bespreek vetweefsel
Vetweefsel is bindweefsel dat voornamelijk opgebouwd is uit vetcellen (adipocyten) en slechts geringe hoeveelheden matrix, vezels, fibroblasten, macrofagen en mestcellen bevat. Omdat snelle afzetting en recrutering van vetten noodzakelijk zijn, zullen we veel bloedvaten terugvinden rondom de adipocyten. Het sterk schokbrekende effect van vetweefsel wordt gebruikt om delicate organen extra te beschermen. Bovendien zal vetweefsel thermoregulerend werken. Univacuolaire adipocyten (doorsnede tot 100µm, varieert naargelang meer of minder vet is opgeslagen) komen het meeste voor. Bij deze vetcellen vind je één centrale vetdruppel terug die nagenoeg de volledige cel opvult. Hierdoor worden het cytoplasma, inclusief celorganellen, en de kern volledig weggedrukt tegen de celmembraan aan. De cel ziet er dan uit als een zegelring. Wanneer univacuolaire adipocyten solitair voorkomen zijn ze rond van vorm, in vetweefsel zijn ze opeengepakt en zijn ze eerder veelhoekig van vorm. Univacuolaire adipocyten zijn het voornaamste bestanddeel van wit vetweefsel. Dit vinden we verspreid over het lichaam terug. De verdeling staat onder invloed van geslachtshormonen en bijnierschorshormoon. Vanaf de puberteit is het aantal vetcellen in het lichaam constant. Toename van vetweefsel betekent dan dat een grotere hoeveelheid vet in de adipocyt wordt opgeslagen. Pluri- of multivacuolaire adipocyten vormen bruin vetweefsel. Bruin vetweefsel wordt gevonden thv de schouderbladen, rond de trachea, t.h.v. de okselregio en langs het verloop van de dorsale aorta in de meeste zoogdieren, en vooral in knaagdieren die een winterslaap houden. In deze multivacuolaire adipocyten vind je veel kleinere vetdruppels die verspreid liggen in het cytoplasma. Kenmerkend is dat deze cellen zeer veel mitochondria bevatten. De grote hoeveelheid cytochromen aanwezig in de mitochondria is verantwoordelijk voor de bruine kleur
Bespreek de kraakbeenmatrix en de kraakbeencellen
De kraakbeenmatrix bestaan uit een grondsubstantie met zeer grote aggregaten van proteoglycanen. Deze aggregaten bestaan uit lineair hyaluronzuur, waarop via verbindingseiwitten proteoglycanen zijn gebonden. In de proteoglycanen zijn aan het centrale as-eiwit glycosaminoglycanen (GAGs) gebonden. In kraakbeen zijn deze GAGs voornamelijk chondroïtine-4-sulfaat, chondroïtine-6-sulfaat en keratansulfaat. Aangezien de zijketens van chondroïtine-sulfaten op hun beurt elektrostatisch gebonden zijn aan bindweefselvezels wordt een stevige matrix bekomen. In kraakbeen zijn de bindweefselvezels meestal collageen (voornamelijk type II) en elastische vezels.
De veerkracht van de kraakbeenmatrix wordt gewaarborgd doordat ongeveer 75% van de weefselvloeistof gebonden is aan de GAGs. Merk op dat kraakbeenmatrix niet verkalkt is waardoor voedingsstoffen en afvalstoffen door diffusie via de weefselvloeistof de kraakbeencellen kunnen bereiken.
Kraakbeencellen: chondroblasten en chondrocyten
Chondroblasten zijn de kraakbeencellen die zeer actief de extracellulaire matrix aanmaken en de matrixcomponenten vlak rondom zichzelf afzetten. Wanneer ze zichzelf volledig hebben ingesloten met matrix worden ze chondrocyten genoemd. Aangezien chondroblasten actief matrixmateriaal produceren zullen ze een uitgebreid RER en GA hebben.
Omdat kraakbeenmatrix relatief stevig is, zullen we de kraakbeencellen terugvinden in kleine holtes in deze matrix, de lacunes, dewelke nog onvolledig zijn bij chondroblasten. Typisch voor kraakbeen is dat de chondrocyten nog kunnen delen. De ontstane dochtercellen kan je nog lange tijd terugvinden als isogene groepjes, omdat de gevormde cellen niet doorheen de matrix kunnen migreren
Bespreek de verschillende kraakbeentypen
Elastisch kraakbeen
Op een aantal plaatsen in het lichaam is het nodige dat er én een zeer stevige structuur aanwezig is én dat die bovendien bijzonder buigbaar en vervormbaar is. Mooie voorbeelden hierin zijn bijvoorbeeld de uitwendige gehoorschelp, of het strotklepje (hetwelk de voedselbrok van de larynx naar de slokdarm begeleid en zorgt dat de voedselbrok niet in de luchtpijp terechtkomt).
Om deze functie te vervullen zullen in de kraakbeenmatrix, naast collageen type II fibrillen ook zeer veel elastische bindweefselvezels aanwezig zijn. We spreken dan ook van elastisch kraakbeen.
Hyalien kraakbeen is een type kraakbeenweefsel dat bestaat uit cellen, de chondrocyten, en een schijnbaar homogene, lichtblauwe, half doorschijnende intercellulaire matrix. De vezelcomponent van hyalien kraakbeen is miniem en bestaat uit enkele strengen Type II collageen. Deze zijn klein (10 tot 20 nm in diameter) en niet samengebonden; normaal gezien kan je ze lichtmicroscopisch niet waarnemen. De ruimten in het netwerk van de Type II-vezels worden opgevuld door de matrix.
Vezelig kraakbeen
In kraakbeen dat heel sterk en duurzaam moet zijn en bovendien bestand moet zijn aan zeer grote trekkrachten is een zeer stevige kraakbeenmatrix noodzakelijk. Om die reden zijn de stevige collageen type I vezels in dit kraakbeen aanwezig. Aangezien deze vezels veel dikker zijn kunnen ze wél worden waargenomen met behulp van de lichtmicroscoop en spreken we van vezelig kraakbeen (Eng.: fibrocartilage).
De type I collageenvezels liggen parallel in bundels, en bepalen op die manier de richting waarin chondrocyten die delen zich oriënteren. We vinden de isogene groepen dan ook terug in rijtjes parallel aan de collageenbundels.
Structuren waar we vezelig kraakbeen terugvinden zijn bv. de symphysis pubica, menisci en tussenwervelschijven. Het vezelig kraakbeen in tussenwervelschijven vinden we terug in een stevige ring (annulus fibrosus) rondom een dik-vloeibaar centrum (nucleus pulposus). Bij toenemende ouderdom zal de volledige tussenwervelschijf uit vezelig kraakbeen bestaan.
bespreek de botmatrix
De uitzonderlijke stevigheid en hardheid van bot is het resultaat van de opbouw van de botmatrix die bestaat uit organische en anorganische componenten.
Net zoals in bindweefsel strictu sensu (s.s.) en kraakbeen is de organische component van botweefsel opgebouwd uit bindweefselvezels en amorfe grondsubstantie. Aangezien de matrix hier moet weerstaan aan zeer grote trek- en drukkrachten zal ze voornamelijk bestaan uit stevige collageen type I vezels (voor 95%) en voor een klein percentage uit amorfe grondsubstantie (chondroïtinesulfaat, keratansulfaat, proteoglycanen,…). De organische componenten dragen op die manier aanzienlijk bij tot de stevigheid en sterkte van het bot, maar zorgen ook voor een zekere plasticiteit zodat inwerkende krachten niet resulteren in beschadigingen of breuken. De organische component van botweefsel wordt afgezet door botcellen onder de vorm van osteoïd.
De hardheid van bot is het resultaat van de afzetting van calcium en fosfaat tegen de organische matrix aan. Deze afzetting gebeurt onder de vorm van hydroxy-apatiet kristallen, een proces dat mineralisatie of verkalking wordt genoemd. De naaldvormige kristallen (ongeveer ± 30nm lang en ±2nm dik) zijn goed te zien in TEM preparaatjes als kleine zwarte ‘naaldjes’. Om de botmineralisatie op een goede manier te laten gebeuren zullen organische glycoproteïnen zoals alkalisch fosfatase, osteonectine, osteopontine,… belangrijk zijn. Wanneer onvoldoende calcium en fosfaationen aanwezig zijn zullen botten zacht zijn en hun stevigheid verliezen. Als belangrijke anorganische componenten worden verder ook natrium en magnesium aangetroffen in de botmatrix
Bespreek de botcellen
De osteoblasten staan in voor de aanmaak van het botweefsel. Omdat ze actief osteoïd (dus vnl. collageen type I) produceren zullen ze beschikken over een uitgebreid ruw endoplasmatisch reticulum (RER) en Golgi apparaat (GA). Osteoblasten differentiëren vanuit osteoprogenitorcellen (mesenchymcellen) en zijn ‘gepolariseerd’. Dit betekent dat de cellen in één cellaag liggen en allemaal langs dezelfde zijde osteoïd afzetten. Meestal vind je ze dan ook terug als een osteoblastenzoom in een vormend botstukje. Inactieve osteoblasten noem je botrandcellen.
Osteocyten: Wanneer deze volledig omgeven worden door hun eigen botmatrix, spreken we van volwassen botcellen of osteocyten, gelegen in lacunes. Omdat botmatrix echter verkalkt is en diffusie hierdoor dus niet mogelijk is, vormen de osteocyten uitloper of canaculi, waarmee ze via nexusverbindingen (gap junctions) contact maken met de uitlopers van naburige osteocyten (en osteoblasten) en zo voedingstoffen uitwisselen via diffusie door de aanwezigheid van vloeistof in de canaculi en de ergholte. Bloedvaten die in de mergholten aanwezig zijn zullen zorgen voor aan- en afvoer van voedingsstoffen en afvalstoffen. De vloeistof in de canaliculi kan zelfs efficiënt voortbewogen en verdeeld worden door pompbewegingen
Hoewel osteocyten niet instaan voor een directe vermeerdering van de botmatrix staan ze wel in voor het behoud en de vervanging ervan. Osteocyten produceren glycosaminoglycanen, die als een laagje de wanden van lacunae en canaliculi bezetten. Deze laag lijkt zeer belangrijk voor behoud van de botstructuur. Wanneer osteocyten afsterven zal de omliggende botmatrix worden afgebroken
Merk op dat botweefsel steeds wordt opgebouwd en afgebroken. Om die reden vind je op heel veel plaatsen in botweefsel ook osteoclasten (botafbrekende cellen tot 100µm met soms tot 30 kernen!) terug. Deze veelkernige reuzencellen zijn in feite fagocyten, ontstaan uit de fusie van monocyten. Wanneer de osteoclasten de botmatrix afbreken, zullen deze de ionen (Ca+ en P) vrij voor resorptie in het bloed.
Osteoclasten ontstaan in het beenmerg door fusie van monocyten zodat grote. De vorming van osteoclasten staat onder invloed van osteoblasten en beenmergcellen.
Inactieve osteoclasten bevatten grote hoeveelheden mitochondriën en zure vesikels. Wanneer de osteoclast zich vasthecht aan de botmatrix door een complex geheel van eiwitten (integrinen, actine, osteopontine) zal een afsluitende zone (sealing zone) gevormd worden, zodat tussen de osteoclast en de botmatrix een zeer specifiek compartiment ontstaat, het subosteoclastcompartiment. Tegelijk wordt het deel van de osteoclast dat naar dit compartiment gericht is sterk vergroot, zodat de typische ‘ruffled border’ ontstaat. Op dat moment kan de botresorptie starten waarbij eerst de anorganische component wordt afgebroken doordat de zure vesikels die in grote mate aanwezig zijn in de osteoclast een ATP-afhankelijke protonenpomp in de plasmamembraan incorporeren en het milieu in het subosteoclastcompartiment op een lagere pH brengen. Voor deze protonenpomp is veel energie (ATP) vereist, die aangeleverd wordt door de grote hoeveelheid mitochondriën in het cytoplasma van de osteoclast. In het subosteoclastcompartiment worden vervolgens lysosomale enzymen (collagenasen, cathepsin K,…) gesecreteerd die bij lage pH werken, en de organische matrix zullen verteren.
Bespreek de microscopisch bouw van compact lamellair bot
Microscopisch zullen volwassen compact bot en spongieus bot echter allebei opgebouwd zijn uit lamellair bot. Zoals we verder zullen zien wordt dit bot ‘in tweede instantie’ gevormd, zodat we ook wel spreken over secundair lamellair bot. Lamellen zijn platte platen (3-7µm) die bestaan uit verkalkte botmatrix waarbij per lamel de collageenbundels evenwijdig aan elkaar verlopen.
Compact lamellair is opgebouwd uit cilindervormige structurele eenheden: de osteonen of systemen van Havers. Centraal in elk osteon ligt een kanaal van Havers (central canal), welk in de lengterichting verloopt en bloedvaten, lymfevaten, zenuwen,… bevat. Kanalen van Havers zijn met elkaar, met de mergholte en met het periost verbonden door kanalen van Volkmann (perforating channel), waarin ook bloedvaten, lymfevaten en zenuwen lopen. Een stukje compact bot is met andere woorden rijkelijk voorzien van bloedvaten. Vanuit de kanalen van Havers kunnen via de vloeistof in de canaliculi voedingsstoffen naar osteocyten in lacunes worden gebracht en afvalstoffen worden afgevoerd. Osteocyten die verder liggen dan 0,2mm kunnen echter niet efficiënt bereikt worden, hetgeen beperkingen oplegt aan de dikte van botstukjes en de doormeter van osteonen. Elk osteon is omgeven door een soort van ‘cementlaagje’ of ‘kitlijn’, botmatrix met iets andere samenstelling die ervoor zorgt dat alle osteonen aan elkaar vastzitten. Omdat bot continu wordt afgebroken en terug opgebouwd vind je tussen de restanten van vroegere osteonen de insterstitiële lamellen. Tegen het periost en endost aan vind je respectievelijk de buitenste en binnenste generale lamellen.
bespreek het verschil tussen lamellair en spongieus bot
Microscopisch zullen volwassen compact bot en spongieus bot echter allebei opgebouwd zijn uit lamellair bot. Zoals we verder zullen zien wordt dit bot ‘in tweede instantie’ gevormd, zodat we ook wel spreken over secundair lamellair bot. Lamellen zijn platte platen (3-7µm) die bestaan uit verkalkte botmatrix waarbij per lamel de collageenbundels evenwijdig aan elkaar verlopen. Terwijl in compact bot de lamellen concentrisch gerangschikt zijn rond een centraal kanaal, zullen in spongieus bot de lamellen evenwijdig verlopen met het oppervlak van de botbalkjes. Omdat de collageenvezels van lamel tot lamel een wisselende (loodrechte) oriëntatie aannemen krijg je een bijzonder sterke botstructuur
Spongieus lamellair bot is in feite een netwerkje van botbalkjes (trabeculae) waarin de lamellen niet rond een centrale holte liggen, maar evenwijdig liggen met het oppervlak van de balkjes. Osteocyten liggen in lacunes in de botmatrix van de botbalkjes, waarbij de canaliculi tot aan het oppervlak van de botbalkjes reiken.
Bespreek de diktegroei en lengtegroei van een lang pijpbeen
Diktegroei van lange pijpbeenderen
Zoals reeds eerder vermeld zal je ter hoogte van de diafyse van een lang pijpbeen het periost terugvinden. Deze laag van bindweefsel bestaat uit een buitenste vezelrijke ‘fibreuze’ laag en een celrijke ‘osteogene’ laag die tegen gevormd bot aanligt. Vanuit de osteogene laag zullen de precursorcellen (fibroblasten) differentiëren tot osteoblasten die bot zullen aanmaken. Hierdoor wordt extra bot afgezet tussen reeds gevormd bot en het periost. Omdat het uitermate belangrijk is dat het been zeer licht blijft van structuur zal de diameter van de mergholte vergroot worden doordat ter hoogte van het endost osteoclasten botmatrix afbreken.
Bij de overgang van diafyse naar epifyse zal de specifieke vorm behouden blijven omdat ter hoogte van het endost botmatrix wordt afgezet en ter hoogte van het periost botmatrix geresorbeerd wordt.
Lengtegroei van lange pijpbeenderen
Bij onvolwassen lange pijpbeenderen zal je een epifysaire terugvinden tussen de diafyse en epifyse. Dit is een laagje hyalien kraakbeen dat onontbeerlijk is voor de lengtegroei van het botstuk en een mooi voorbeeld is van de manier waarop kraakbeenweefsel vervangen wordt door botweefsel.
Primair aan de groei van een lang pijpbeen is de stimulering van deling van de chondrocyten in het hyalien kraakbeen onder invloed van hormonen. Door interstitiële deling zullen chondrocyten in een rijtje achter elkaar komen te liggen, mee met de lengterichting van het uiteindelijke bot. Deze chondrocyten produceren vervolgens kraakbeenmatrix waardoor de dikte van het kraakbeenstukje toeneemt. In een volgende fase zullen de chondrocyten zwellen (hypertrofie). Hiervoor is het nodig extra plaats te creëren rondom de chondrocyten zodat ze de kraakbeenmatrix zullen resorberen. De chondrocyten zullen hiervoor enzymen produceren. Op die manier worden ook de lacunes waarin deze chondrocyten zitten sterk vergroot op deze plaatsen zodat slechts smalle kraakbeentussenschotten overblijven. Kraakbeentussenschotten die meelopen met de lengterichting van het bot zullen vervolgens verkalken doordat chondrocyten hiervoor het nodige materiaal aanleveren. Hierdoor zullen de chondrocyten door gebrek aan voedingsstoffen sterven. De niet-verkalkte dwarse tussenschotten worden doorboord, waardoor enkel septa van verkalkte kraakbeenmatrix overblijven. Bij het begin van de eigenlijke botvorming zullen osteoblasten vanuit bloedvaten in het beenmerg worden aangevoerd. Ze zullen botmatrix synthetiseren en tegen de verkalkte kraakbeensepta afzetten. Je kan in histologische coupes dan ook soms net gevormde trabeculae terugvinden met een centraal verkalkt kraakbeenmatrixstukje. Deze zones worden bij verdere botvorming en hermodellering afgebroken. Omdat de kraakbeenmatrix verankerd zit in vormend bot, heb je hier een zeer stevig geheel!
bespreek de enchondrale botvorming
Botweefsel ontstaat doordat het tijdelijke skelet van het hyalien kraakbeen vervangen wordt door het uiteindelijke botweefsel. Kraakbeen dient hier als model om de botmatrix tegen af te zetten.
Er vinden 2 processen plaats: 1) de verkalking van kraakbeen 2) de afzetting van bot tegen kraakbeen en get vervangen van volledig verkalkt KB.
Dit is het best bestudeerbaar thv de epifysaire schijf of groeischijf.
Tijdens de groeiperioden zullen epifysaire kraakbeencellen prolifereren, wat leidt tot verdikking van de epifysaire schijf. Hierop volgt enchondrale botvorming aan de zijde van de diafyse. De beenderen worden langer.
Een epifysaire schijf is opgebouwd uit 4(/5) lagen:
1) Rustzone: deze ligt het dichtst bij de epifyse, bevat normaal hyalien kraakbeen zonder tekenen van groei of degeneratie
2) Proliferatiezone (groeizone): bestaat uit actief delende chondrocyten. De dochtercellen liggen in rijden volgens de lengterichting van het bot. Dit zorgt ervoor dat de hele epifysaire schijf dikker wordt.
3) Hypertrofiezone (zwellingszone): De kraakbeencellen zijn sterk gezwollen door resorptie van de kraakbeenmatrix. De kraakbeenmatrix wordt gereduceerd tot dunne balkjes tussen grote lacunes.
4) Verkalkingszone: deze ligt het dichts tegen de diafyse. Hier wordt de kraakbeenmatrix verkalkt, waardoor destructie van de chondrocyten optreedt door gebrek aan voedingsstoffen.
5) (botvormingszone): de verkalkte kraakbeenmatrix septa worden in de lengterichting doorbroken, zodat longitudinale tunnels ontstaan. Deze ruimten worden ingenomen door bloedvaten en osteoblasten die nieuw (primair) bot afzetten tegen de resterende kraakbeenbalkjes.
bespreek de vorming van een lang pijpbeen
Voorstelling van de verschillende zones in een epifysaire groeischijf van een lang pijpbeen.
De laag die het dichtst bij de epifyse gelegen is bestaat uit normaal hyalien kraakbeen, zonder tekenen van groei of degeneratie – de rustzone. Verder in de richting van de diafyse bestaat de tweede laag uit kraakbeencellen die actieve delingen ondergaan – de proliferatiezone. De dochtercellen liggen typisch in rijen die georiënteerd zijn in de lengterichting van het bot. In de hypertrofiezone (zwellingszone) vind je vergrootte chondrocyten terug waartussen de matrix voor het grootste gedeelte verdwenen is. In de verkalkingzone zal de kraakbeenmatrix verkalken, waardoor de chondrocyten afsterven.
In de ruimten die op die manier ontstaan zullen via bloedvaten osteoblasten worden aangevoerd zodat op deze plaats bot wordt gevormd. In de meeste handboeken wordt deze botvormingszone niet tot de epifysaire groeischijf gerekend.
Onmiddellijk na het ontstaan van de botmanchet zal in de diafyse hypertrofie van de chondrocyten optreden en zal de kraakbeenmatrix verkalken, wat aanleiding geeft tot verkalkte kraakbeensepta. Via bloedvaten die binnendringen vanuit het periost worden osteoblasten aangevoerd die in deze zone in feite enchondrale botvorming uitvoeren. De diafyse is met andere woorden de plaats waar tijdens de ontwikkeling eerst bot gevormd wordt: het primair botvormingscentrum. Vanuit het middenste gedeelte breidt de enchondrale botvorming zich uit in de richting van elke epifyse. Al gauw na het ontstaan van de primaire botvormingskern beginnen osteoclasten in het centrum met botafbraak; de hierdoor ontstane mergholte breidt zich eveneens uit in de lengterichting.
Nadien zullen in de beide epifysen secundaire botvormingskernen ontstaan. Hierbij worden de osteoblasten aangevoerd via kleine bloedvaten die de epifysaire kraakbeenmassa binnendringen. De groei van het bot zal zich uitbreiden van het centrum naar de periferie. Omdat hierbij geen botmanchet gevormd wordt zullen het gewrichtskraakbeen en de epifysaire groeischijf blijven bestaan
