HC3.1: Fysiologie van het bot Flashcards
functies van bot:
- mechanisch: structuur, beweging en bescherming
- synthetisch: vorming van bloedcellen, vorming van cellen van het afweersysteem
- metabool: opslag van mineralen, opslag van groeifactoren, endocrien orgaan
microscopische organisatie:
- op microscopisch beeld is het harde bot roze.
- tussen dat harde bot liggen osteocyten
- tussen het bot en het beenmerg liggen de osteoblasten, de bot-vormende cellen
- en in de buurt van die osteoblasten liggen osteoclasten, de bot-afbrekende cellen
samenstelling van het bot:
- botmatrix (geeft stevigheid). het bestaat uit mineraal (60%) en eiwitten (30%).
- mineraal, vooral calcium en fosfaat, ook wel hydroxyapatiet (dit is het kalk deel).
- maar het kalk zou nooit op zijn plaats blijven, als het niet bij elkaar zou worden gehouden door een sterke eiwitmatrix, die zowel stevig als flexibel is.
- de eiwitmatrix bestaat voor 90% uit collageen type 1 en voor 10% uit niet-collagene eiwitten.
- bestaat ook nog uit bloedvaten (8%)
- bestaat ook nog uit cellen (2%)
botvorming, rijpingsproces tot osteocyt:
- vanuit mesenchymale stamcel vormt zich een pre-osteoblast
- dat vormt zich tot osteoblast (ligt aan de rand van het bot)
- de osteoblast begint met het uitscheiden van eiwitten.
- eerst maakt de osteoblast de extracellulaire matrix, die vooral uit collageen type 1 bestaat.
- de osteoblast komt eigenlijk vast te zitten in de matrix die hij maakt
- vanaf het moment dat hij vastzit, noem je het een osteocyt.
- die matrix gaat mineraliseren en uiteindelijk komt die osteocyt te liggen in een gemineraliseerde matrix
osteoblast:
- 4-6% van de botcellen in het lichaam
- het maakt de bot eiwit matrix en reguleert de mineralisatie (verkalking)
- het zijn eerst lining cells, en wanneer ze actief worden veranderen ze van vorm en gaan ze eiwitmatrix produceren
osteocyt:
- door alle vertakkingen die de osteocyt heeft, dient hij als een soort sensor van mechanische belasting in het bot.
- immobilisatie leidt tot dood van osteocyten
- reguleren verhouding tussen bot aanmaak en bot afbraak. dat doen ze door het uitscheiden van een aantal eiwitten, waaronder RANKL en Sclerostine
- het reguleert de fosfaat homeostase, door productie van het hormoon FGF23 en dat hormoon stimuleert de fosfaat uitscheiding in de nier
RANKL:
stimulator van de botafbraak
Sclerostine:
remmer van de botvorming
vorming van osteoclast:
- een hematopoietische stamcel verandert naar een monocyt
- vanuit die monocyt worden pre-osteoclasten gevormd
- die pre-osteoclasten fuseren en dat vormt uiteindelijk de osteoclast (een cel met meerdere kernen)
osteoclast:
- is een grote cel met veel kernen
- het hecht aan de botmatrix
- door die hechting lost het calcium op en breekt de botmatrix af
bot resorptie (door osteoclast):
- de osteoclast zorgt voor verzuring door HCL, waardoor het kalk oplost
- de osteoclast heeft een aantal enzymen, waaronder Cathepsine K, om de bot eiwitmatrix op te lossen.
Het is een afgesloten compartiment en dat is heel belangrijk voor: - lokaal hele sterke zuurtegraad
- geen verspreiding van zuur
er zijn een aantal eiwitten betrokken bij de regulatie van de osteoclast vorming:
- RANK, een receptor op de osetoclast
- RANKL, een RANK ligand. die komt uit osteoblasten en osteocyten
- een decoy receptor, een los stukje RANK: het OPG (osteoprotegerine) en dat is eigenlijk een alternatieve bindingsplaats voor RANK ligand
alleen na binding van RANK ligand aan de RANK receptor op de pre-osteoclasten, kunnen die gaan fuseren en een osteoclast gaan vormen.
maar de osteoblasten vormen dat OPG en dat bindt dus aan het RANK voordat het de pre-osteoclast kan bereiken. er kunnen dan geen osteoclasten gevormd worden en stopt dus de resorptie van bot.
tijdens veroudering is er minder osteoblast vorming vanuit de mesenchymale stamcel:
- normaal ligt in het bot de nadruk op het maken van osteoblasten uit de mesenchymale stamcellen en minder op het vormen van adipocyten
- bij veroudering verandert die verhouding en worden er juist meer adipocyten gevormd en minder osteoblasten (osteoporose/ fatty bone marrow)
het beenmerg is een reservoir voor stamcellen, maar het is ook aantrekkelijk voor tumor cellen vanuit de circulatie.
opbouw bot (dijbeen bot):
- het lange stuk van het bot, het corpus, wordt de diafyse genoemd
- het uiteinde wordt de epifyse genoemd
- en het stuk tussen de diafyse en epifyse heet de metafyse
- binnenste deel van het bot: het trabeculaire bot
- daaromheen zit de ‘bot schors’, het corticale bot
- aan de buitenkant liggen dunne vliezen langs het bot: het periosteum
- aan de binnenkant liggen dunne vliezen langs het bot: het endosteum
- en nog de groeischijf, die ligt tussen epifyse en metafyse
trabeculair bot:
- een sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en botplaten
- het omvat 20% van de totale botmassa
- er vindt regelmatig bot afbraak en opbouw plaats, het wordt regelmatig vernieuwd
- het bevindt zich met name aan de uiteinden van de botten
essentiële functies van trabeculair bot:
- efficiëntie verdeling van belastingskrachten
- zorgt voor sterkte en elasticiteit
- het is betrokken bij het mineraal metabolisme (vooral bij calcium deficiëntie)
corticaal bot:
- het vormt de dichte buitenkant van bot
- het is compact bot
- het bepaalt vooral de vorm van het bot
- 80% van de botmassa
- de ombouw activiteit ligt laag (dus weinig vernieuwing)
essentiële functies van corticaal bot:
- verzorgt biomechanische sterkte van het bot
- daarnaast is het een aanhechtingsplaats voor pezen en spieren
- bescherming van beenmerg met daarin de stamcellen
het corticale bot is net als het trabeculaire bot opgebouwd uit laagjes. alleen zitten er tussen die laagjes, bij corticaal bot:
openingen, de Haverse kanalen. die kanalen lopen in de lengte. in de breedte lopen de kanalen van Volkmann.
door die Haverse kanalen lopen bloedvaten. en die voorzien de osteocyten van zuurstof
om die bloedvaten in de Haverse kanalen, bevinden zich allemaal lagen, in cirkels er omheen. en al die cirkels bij elkaar die om 1 bloedvat heen liggen, noemen we:
een osteon
periosteum:
- botvlies aan de buitenkant van het botweefsel
- dubbellaags: buitenste laag is bindweefsel en collageen en de binnenste laag bestaat uit cellen (mesenchiale stamcellen).
- ze zijn voorzien van zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten
- ze zorgen voor diktegroei van het bot
- zorgen voor peesverbindingen (aanhechtingen spier aan bot)
endosteum:
- zit aan de binnenkant van het botweefsel
- het bekleedt de mergholte, de binnenkant van de Haverse kanalen en het trabeculaire bot
- het is enkellaags en bevat mesenchymale stamcellen en collageen vezels
- rol in groei en ontwikkeling van bot
de botvorming start al vroeg in de embryonale ontwikkeling, in de 6e/8e week
2 processen voor bot vorming:
- endochondrale botvorming
- intramembraneuze botvorming
endochondrale botvorming:
vervanging van kraakbeen door bot.
bijna alle botten zijn op deze manier ontstaan.
proces van endochondrale botvorming:
- het begint met mesenchymale stamcellen, maar ze differentiëren nu naar chondrocyten (kraakbeencellen)
- die chondrocyten maken een kraakbeenmatrix
- op een gegeven moment komen er bloedvaten door die matrix heen
- door die bloedvaten komen er osteoclasten in die matrix en die maken een opening in dat bot
- tegelijk komen er via het periosteum ook mesenchymale stamcellen bij en die zorgen voor de aanmaak van osteoblasten
- je krijgt dan osteoclasten die de weg vrij maken en osteoblasten die bot vormen
- je krijgt dan een primair ossificatie centrum in het diafyse van het bot
- daar begint de verbening van het kraakbeen
- uiteindelijk is er ook een secundair ossficiatie centrum, wat zich in de epifyse (uiteinde) van het bot bevindt
- daar gebeurt hetzelfde, dus met osteoclasten en osteoblasten
- het verbeningsproces stopt wanneer de groeischijf ook verbeend is
intramembraneuze botvorming:
directe botvorming
vorming van schedel en sleutelbeen botten
zonder kraakbeen, maar gewoon direct uit osteoblasten
proces van intramembraneuze botvorming:
- vanuit mesenchymale stamcellen naar osteoblasten
- de osteoblasten produceren het osteoïd/de extracellulaire matrix
- die extracellulaire matrix wordt verkalkt/mineralisatie
- de osteoblasten worden osteocyt en die liggen in dat verkalkte stuk
- de bloedvaten gaan daar doorheen
- daardoor weer aanvoer van osteoclasten
- daardoor ontstaan er weer gaten/holtes
corticale porositeit (treedt op bij veroudering):
- bot groeit in de breedte, door afbraak van binnen en nieuwvorming van buiten
- daardoor wordt het bot groter, maar de schors wordt dunner
- doordat er een grotere diameter is van het bot is er dus ook een groter oppervlak beschikbaar voor resorptie
- daardoor worden de botten van ouderen brozer
Groei: ‘modeling’
voorafgaand aan het sluiten van groeischijven
botafbraak en botvorming zijn fysiek van elkaar gescheiden, het gebeurt op een andere plek
reparatie: ‘remodeling’
gebeurt het gehele leven
het zijn steeds kleine reparaties aan het bot
(5-10% van het skelet per jaar, dus na 10 jaar heel nieuw skelet)
botafbraak en botvorming gebeuren in hetzelfde gebied. dat gebied heet een Bone Remodeling Unit (BMU)
RANKL stimuleert osteoclast activiteit
Sclerostine remt de osteoblast activiteit
ze zorgen allebei voor minder bot
osteoporose:
- afgenomen botmineraaldichtheid
- verstoring van de microarchitectuur
- toegenomen fractuur risico
botombouw bij osteoporose:
- er is een toegenomen activatie van BMU’s
- maar de afbraak wordt niet volledig opgevuld door nieuw bot
- verlies van structuur van het bot
sclerosteosis / van Buchem syndroom:
- een verlaagde expressie van sclerostine (genetisch) in osteocyten
- daardoor dus meer botopbouw dan botafbraak
meer belasting van een bot zorgt voor vergroting van het bot.
na belasting is er een verlaagde sclerostine expressie in osteocyten, waardoor er meer bot gevormd wordt
