HC 12.1 Fysiologie van het bot Flashcards
Wat zijn de functies van het bot?
- Mechanisch: structuur, beweging (spieren en pezen zitten vast aan het bot) en bescherming
- Synthetisch: vorming van bloedcellen, vorming van cellen van het afweersysteem
- Metabool: opslag van mineralen, opslag van groeifactoren, endocrien orgaan (orgaan waar hormonen invloed op hebben en het synthetiseert ook zelf hormonen)
Wat is de samenstelling van het bot?
Harde laag die wordt afgezet op een netwerk van eiwitten.
- 60% van het bot bestaat uit mineraal: hydroxyapatiet (harde laag)
- 30% bestaat uit extracellulaire eiwitmatrix (ECM, osteoid). Belangrijkste eiwit uit die laag is collageen type 1, hier bestaat het voor 90% uit. Niet collagene eiwitten: bioactieve eiwitten (groeifactoren)
- 8% bloedvaten
- 2% cellen
Waaruit ontstaan de cellen die nodig zijn voor de botvorming en welke cellen zijn dit?
De cellen voor de botvorming komen uit de mesenchymale stamcellijn. Dit ontwikkelen zich tot een osteoblast (botvormende cel). De osteoblast kan zich door ontwikkelen tot een osteocyt, hij kan dood gaan (apoptose) of hij kan als lining cell aan de rand van het bot blijven. Daar blijft die liggen totdat die geactiveerd wordt tot een osteoblast en zich verder kan ontwikkelen naar een osteocyt.
De osteoblast vormt extracellulaire matrix (osteoïd), als het zichzelf daarmee heeft ingesloten dan noem je het een osteocyt en als er dan mineralisatie heeft plaatsgevonden van het osteoïd dan is het een volwassen osteocyt.
Wat zijn de kenmerken van osteoblasten?
Osteoblast (4-6% van de botcellen): maakt de bot eiwitmatrix en reguleert de mineralisatie (verkalking). Als de osteoblasten dat niet doen, ze zijn in rust dan zijn ze een lining cell: bedekt het botoppervlak. Als ze actief zijn geweest en ingebed in het bot dan zijn het osteocyten.
Wat zijn de kenmerken van osteocyten?
Osteocyt (90-95% van de botcellen):
- Sensor van mechanische belasting (via canaliculi): belasting is essentieel voor gezond bot, immobilisatie leidt tot dood van osteocyten.
- Reguleert botombouw (meer bot of minder bot): RANKL (stimulator botafbraak), Sclerostine (remmer van botvorming)
- Reguleert fosfaat homeostase: productie van het hormoon FGF23 (stimuleert fosfaat uitscheiding nier)
Wat zijn de canaliculi van het bot?
De canaliculi zijn de kanaaltjes waar de uitlopers van de osteocyten doorheen lopen. Via die uitlopers zijn de osteocyten de sensoren van het bot.
Wat zijn osteoclasten en waaruit ontstaan ze?
Osteoclasten zorgen voor de botafbraak, deze ontstaan uit de hematopoietische stamcel. Je krijgt eerst een monocyt dan een pre-osteoclast die samen fuseren tot een osteoclast. Hierdoor krijg je dus een grote cel met veel kernen. Het hecht zich aan de botmatrix, lost het calcium op en breekt de botmatrix af met behulp van enzymen die ze uitscheiden: resorptie.
Hoe werkt de botresorptie?
De osteoclast vormt een afgesloten compartiment omdat die zich zo strak hecht aan de botmatrix. Voor de afbraak gebruikt de osteoclast een protonen pomp: dit zorgt voor verzuring (HCl) en daarnaast gebruikt het ook enzymen die zorgen voor de afbraak van de bot eiwitmatrix, zoals cathepsine K. Een afgesloten compartiment is erg belangrijk omdat je zo lokaal een hele sterke zuurgraad creëert en je krijgt op die manier geen verspreiding van het zuur.
Welke ligand, receptor en decoy receptor spelen een rol bij de osteoclast vorming?
Receptor, ligand en een decoy receptor (receptor die als het ware vrij rond zweeft in het lichaam).
- Receptor: RANK
- Ligand: RANK ligand (RANKL)
- Decoy receptor: OPG (osteoprotegerine): alternatieve bindingsplaats voor RANK ligand
Hoe wordt de osteoclast vorming gereguleerd?
RANK zit op de pre-osteoclasten. Het RANK ligand wordt geproduceerd door het bot en met name de osteocyten. Als het RANK ligand bindt op de RANK receptor dan begint de fusie van de pre-osteoclasten. OPG wordt geproduceerd door de osteoblasten, als het RANKL bindt aan OPG kan het niet meer binden aan RANK en vindt er geen fusie plaats. En dan kan het bot weer worden hersteld.
Wat gebeurt er tijdens veroudering met het beenmerg?
Tijdens veroudering vindt er vervetting plaats van het beenmerg. Er ontstaan dan meer adipocyten dan osteoblasten uit de mesenchymale stamcellen. Bij jongere leeftijd is dit andersom. Dit leidt op oudere leeftijd tot osteoporose.
Welke cellen kunnen zich nog meer bevinden in het botweefsel en wat is hiervan het gevolg?
Het botweefsel is preferentieel voor metastasen van tumorcellen van verschillende origine. De tumorcellen maken gebruik van dezelfde niches waarvan de hematopoietische stamcellen gebruik maken, hierdoor krijg je competitie tussen tumorcellen en stamcellen. De tumorcellen kunnen het bot in zoverre ontregelen dat er een vermeerdering is van resorptie, er een verminderde botvorming is en het bot gaat groeifactoren stimuleren voor de tumorcellen
In welke drie delen kunnen we het bot verdelen en welke twee soorten bot kennen we?
Het lange deel van het bot noemen we de diafyse, het eind noemen we de epifyse en daartussen zit de metafyse. Tussen de epifyse en de metafyse zit de groeischijf. Het sponsachtige bot heet het trabeculaire bot en het wat meer compacte bot aan de zijkant heet het corticale bot.
Bij het trabeculaire bot en het corticale bot zitten vliezen aan de buitenkant zit het periosteum en aan de binnenkant het endosteum.
Wat zijn de kenmerken van trabeculair bot?
Een sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en -platen (trabekels). Het is minder stevig dan het corticale bocht. Door het sponsachtige netwerk kan het heel goed de belastingskrachten verdelen.
- 20% van de botmassa
- Hoge ombouw (20-30% per jaar wordt vernieuwd)
- Bevindt zich met name aan de uiteinden van de botten (metafyse en epifyse)
- Essentiële functies: sterkte, elasticiteit en mineraal metabolisme (bij deficiëntie). Als er een deficiëntie is wordt er als eerst mineralen gehaald uit het trabeculaire bot omdat het een hoge ombouw heeft.
Wat is de opbouw van trabeculair bot?
Het trabeculaire bot is aangelegd in lamellen. De canaliculi zorgen ervoor dat de osteocyten in contact staan met elkaar en kunnen ook voedingsstoffen doorgeven.
Wat is de opbouw van corticaal bot?
Het corticale bot is ook opgebouwd uit lamellen maar er zit een kanaaltje in het midden, het kanaal van Haver waar bloedvaten doorheen lopen. Een kanaal van Haver met daarom heen het gevormd bot wordt een osteon genoemd.
Hoe werkt endochondrale botvorming?
Uit de mesenchymale stamcellen ontstaan chondrocyten die zorgen voor kraakbeenmatrix. Die matrix verhard en er komen bloedvaten bij. Die bloedvaten zorgen voor aanvoer van onder andere osteoclasten die kunnen zorgen voor openingen in die matrix. Vanuit het periost gaan osteoblasten die daar zijn ontstaan uit de MSC’s bot vormen, waar dit gebeurt noemen we het primair ossificatie centrum, dat is in de diafyse. Dit gaat door en er ontstaat ook zo’n zelfde fenomeen in de epifyse, dit noemen we het secundair ossificatie centrum. Hier komen dus weer bloedvaten die cellen meenemen en vanuit het periost wordt dan ook weer bot gevormd. Dit gaat door tot het moment dat er nog maar een dun laagje kraakbeen over is: de groeischijf. De lengtegroei stopt als de groeischijf ook verbeend is.
Wat is intramembraneuse botvorming en hoe werkt het?
- Intramembraneuse botvorming: directe botvorming –> vorming van schedel en sleutelbeen botten.
De MSC’s vormen osteoblasten die osteoid gaan vormen. Dan vindt er mineralisatie plaats.
Hoe vindt de vorming van trabekels en corticaal bot plaats bij intramembraneuse botvorming?
Vorming van trabecels komt door via bloedvaten aanvoeren van osteoclasten die zorgen voor het vormen van de holten. Deze holten kunnen zich gaan vormen met beenmerg. En het corticale bot komt door osteoblasten vanuit het periost.
Hoe ziet het proces van remodeling eruit?
Er vindt resorptie plaats door de osteoclasten, als dit stopt komen de osteoblasten naar deze plek toe, het duurt even totdat deze actieve osteoblasten zijn gevormd door fusering en voordat ze ECM kunnen produceren (dit noemen we tijdelijke ontkoppeling). Dan wordt er nieuw bot gevormd. En dat wordt gevolgd door een rustfase.
Dit hele proces duurt 6 tot 9 maanden.
Wat zijn de kenmerken van osteoporose?
Meer botafbraak dan botopbouw. Afgenomen botmineraaldichtheid: hierdoor zijn de botten zwakker. Verstoring van de microarchitectuur: minder botbalkjes. Toegenomen fractuur risico.
Wat we eerst zien bij osteoporose is een toegenomen activatie van BMU’s (toegenomen activiteit van osteoclasten en osteoblasten). Maar uiteindelijk krijg je onvoldoende vulling van resorptie lacune, perforatie van trabekels en verlies van structuur.
Het effect van osteoporose is sterker op het trabeculaire bot omdat daarvan de ombouw hoger is.
Wat gebeurt er bij ouderen met de geometrie van het bot?
Corticale bot geometrie verandert tijdens veroudering.
- Botvorming aan de buitenzijde om verlies aan de binnenzijde te compenseren
- Je krijgt hierdoor een grotere diameter, maar je behoudt dezelfde botsterkte
Maar door de grotere oppervlakte, is er ook een groter oppervlak beschikbaar voor resorptie door osteoclasten, dit noemen we corticale porositeit. Over de tijd vindt er meer botresorptie plaats.
