week 12 Flashcards
Wat zijn de functies van het bot?
- Mechanisch
→ Structuur
→ Beweging
→ Bescherming
· Synthetisch
→ Vorming van bloedcellen
→ Vorming van cellen van het afweersysteem
· Metabool
→ Opslag van mineralen
→ Opslag van groeifactoren
→ Endocrien orgaan
Wat is de samenstelling van het bot?
Botmatrix
· Mineraal: hydroxyapaptiet 60%
· Extracellulaire eiwitmatrix (ECM, osteoid) 30%
→ Collageen type 1
→ Niet collagene eiwitten: bio-actieve eiwitten (groeifactoren) - BMP-2, TGFbeta
Bloedvaten 8%
Cellen 2%
Wat doet de osteoblast?
Osteoblast (4’6% van de botcellen) maakt de bot eiwitmatrix en reguleert de mineralisatie (verkalking)
Wat is een lining cel?
osteoblast die aan het oppervlak van het bot zit en niet actief is
Wat zijn de functies van de 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
→ RANKL (stimulator botafbraak)
→ Sclerostine (remmer van botvorming)
· Reguleert fosfaat homeostase
→ Productie van FGF23 (stimuleert fosfaat uitscheiding nier)
Wat zijn de kenmerken van de osteoclast?
· Grote cel met veel kernen
· Hecht aan de botmatrix
· Lost het calcium op en breekt de botmatrix af: resorptie
Osteoclast is afkomstig van de hematopoietische stamcel.
Hoe kan de osteoclast zorgen voor botafbraak?
Afgesloten resorptie compartiment –> protonen pomp: verzuring (HCL) –> oplossen mineraal
Enzymen: afbraak bot eiwitmatrix (cathepsine K)
Waarom is een afgesloten compartiment heel belangrijk?
· Lokaal hele sterke zuurtegraad
· Geen verspreiding van zuur
Hoe gaat de regulatie van de osteoclast vorming?
· Receptor: RANK (receptor activator of nuclear factor-kappaB)
· Ligand: RANKL (RANK ligand)
· Decoy receptor: OPG (Osteoprotegerine) –> alternatieve bindingsplaats voor RANK ligand
Wat doet OPG?
Als OPG bindt aan RANKL dan is er geen osetoclastvorming en dus geen botafbraak, want RANKL kan dan niet binden aan RANK.
Vooral osteoblasten scheiden OPG uit.
Wat is het beenmerg?
Het bot (beenmerg) is een reservoir voor stamcellen, maar ook aantrekkelijk voor ongewenste cellen (tumorcellen).
Wat gebeurt er tijdens veroudering?
Minder osteoblast vorming vanuit de mesenchymale stamcellen, tijdens de veroudering ligt de nadruk op ontstaan van adipocyten –> minder botvorming
Wat zijn de kenmerken van trabeculair bot?
· Een sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en -platen (trabekels)
· 20% van de botmassa
· Hoge ombouw (20-30% per jaar)
· Met name aan de uiteinden van de botten
· Essentiële functies:
→ Efficiënte verdeling van belastingskrachten
→ Sterkte en elasticiteit
→ Mineraal metabolisme (bij de deficiëntie)
Wat zijn de kenmerken van corticaal bot?
· Dichte buitenkant van compact bot
· Bepaalt de vorm van het bot
· 80% van de botmassa
· Ombouw-activiteit: 2-3% per jaar
· Essentiële functies:
→ Verzorgt biomechanische sterkte
→ Aanhechtingsplaats voor pezen en spieren
→ Bescherming van beenmerg met daarin de stamcellen
Wat zijn haverse systemen?
Haverse systemen: lopen door corticaal bot
Lagen van bot met een centraal kanaal voor de bloedvaten, deze vormen een osteon –> anders osteocyten geen toevoer van nutriënten etc.
Wat zijn de kenmerken van het periosteum (botvlies, periost)?
· Buitenkant van botweefsel (corticaal bot)
· Dubbellaags:
→ Buitenste laag: bindweefsel en collageen
→ Binnenste laag: cellen (MSC’s)
· Voorzien van zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten
· Diktegroei van het bot
· Zorgen voor peesverbindingen (aanhechting spier aan bot)
Wat zijn de kenmerken van het endosteum (endost)?
· Binnenkant van botweefsel, bekleedt de mergholte, binnenkant Haverse kanalen en trabeculair bot
· Enkellaags: MSC’s en collageen vezels
· Rol in groei en ontwikkeling van bot
Welke 2 processen zijn er voor bot vorming?
Embryonale ontwikkeling: 6e/8e week: start van osteogenese
2 processen voor bot vorming
· Endochondrale botvorming
· Intramembraneuse botvorming
Wat is endochondrale botvorming?
Vervanging van kraakbeen door bot
–> vorming van bijna alle botten
Wat is intramembraneuse botvorming?
Directe botvorming
–> vorming van schedel en sleutelbeen botten
Wat zorgt voor de lengtegroei?
Vorming van kraakbeen zorgt voor de lengtegroei door de ossificatie van kraakbeen.
Wat is appositionele groei?
afbraak (binnen) en opbouw (buiten)
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 oppervlak beschilbaar voor resorptie –> corticale porositeit
Wat zijn de kenmerken van groei?
‘modeling’
–> voorafgaand aan het sluiten van groeischijven
–> botafbraak en botvorming: fysiek gescheiden
Wat zijn de kenmerken van reparatie?
‘remodelling’
–> gehele leven (5-10% van het skelet per jaar)
–> botafbraak en botvorming: in hetzelfde gebied, kleine reparaties. Bone remodelling unit (BMU basic multivellular unit)
Wat zijn de kenmerken van bot remodelling?
Bot dat ter vervanging is verwijderd moet ook weer aangevuld worden –> essentieel om bot gezond en sterk te houden
Gezond bot vereist een balans tussen botopbouw en botafbraak: koppeling tussen osteoblast/osteocyt en osteoclast activiteit
Wat doen RANKL en sclerostine?
Geproduceerd door osteocyten
RANKL: stimuleert osteoclast activiteit –> minder bot
Sclerostine: remt osteoblast activiteit –> minder bot
–> minder sclerostine productie door osteocyten ligt ten grondslag aan BMU
Wat gebeurt er als er meer botafbraak is dan botopbouw?
Disbalans: meer botafbraak dan botopbouw: osteoporose
· Afgenomen botmineraaldichtheid
· Verstoring van de microarchitectuur
· Toegenomen fractuur risico
Hoe gaat de botombouw in osteoporose?
· Toegenomen activatie van BMU’s
· Maar:
· Onvolledige vulling van resorptie lacune –> bot miner snel opgebouwd
· Perforatie van trabekels
· Verlies van structuur
Wat gebeurt er als er meer botopbouw is dan botafbraak?
Disbalans: meer botopbouw dan botafbraak
Verlaagde slerostine expressie (genetisch) in osteocyten –> sclerosteosis / van Buchem syndroom
Hoe kunnen eigenschappen van bot aangepast worden?
Eigenschappen van bot kunnen aangepast worden
Het bot past zijn externe vorm en de interne trabeculaire structuur aan in respons op de krachten die erop worden uitgeoefend
–> met name trabeculaire bot, die daar met veel ombouw het meest gevoelig voor is
Wat doet intensieve belasting voor bot?
Intensieve belasting verhoogt de botmassa
Wat doet mechanische belasting voor bot?
Mechanische belasting: verlaagde slerostine expressie in osteocyten –> minder remming, dus meer bot
Waar leidt het ‘niet gebruiken’ van bot toe?
‘niet’ gebruiken van bot leidt tot minder botmassa
· Patiënten met wervelkolom beschadigingen
· Langdurig bedlegerige patiënten
· Ouderen met verminderde mobiliteit
· Astronauten blootgesteld aan microzwaartekracht
Wat zijn de kenmerken van calcium?
- Bot (hydroxyapatiet)
- Klein deel in plasma
- Van belang voor o.a membraanpotentiaal, signaaltransductie, spiercontractie en bloedstolling
Wat zijn de kenmerken van fosfaat?
- Bot (hydroxyapatiet)
- Kleine fractie in serum als inorganisch fosfaat
- DNA, RNA, ATP, ADP
- Fosforylering receptoren en eiwitten
Wat gebeurt er als er een laag calcium is?
Laag calcium? PTH uitgescheiden door bijschildklier
pTH heeft invloed op 1alfa-hydroxylase in nier –> zorgt voor omzetten inactief vitamine D in actief vitamine D –> meer calcium en fosfaat opgenomen in de darmen
PTH zorgt ook voor actiever worden osteoclasten –> meer botresorptie –> meer calcium en fosfaat vrijgemaakt
PTH heeft een remmende werking op SLC34A1 en SLC34A3 –> fosfaat reabsorptie omlaag (meer uitplassen) en calcium reabsorptie omhoog
–> calciumconcentratie weer omhoog en normaliseren
Wat gebeurt er als er een stijging van fosfaat is?
Stijging fosfaat? –> actief vitamine D ook omhoog –> bot meer FGF23 produceren –> remt 1alfa-hydroxylase –> minder omzetting inactief vitamine D in actief vitamine D –> minder calcium en fosfaat reabsorptie in de darm
FGF23 heeft een remmende werking op SLC34A1 en SLC34A3 –> fosfaat reabsorptie omlaag (meer uitplassen)
FGF23 remt ook PTH
Wat zijn de fracties van calcium in de circulatie?
- Geïoniseerd calcium (ong 50%)
- Eiwit gebonden (ong 40%), pH afhankelijk
- Gecomplexeerd calcium (ong 10%) bv citraat, sulfaat, fosfaat
Routine bloedtesten meten de 3 vormen samen
Alleen het geïoniseerde calcium is biologisch actief
Je moet calcium corrigeren voor albumine.
Welke hormonen zijn betrokken bij de extracellulaire calciumhuishouding?
- Bijschildklierhormoon (PTH)
- (actief) vitamine D
- Calcitonine
Wat zijn de effecten van PTH bij de calciumhuishouding?
- Mobilisatie Ca en P uit skelet via stimulatie osteoclastaire botresorptie
- Verhoging renale Ca-drempel en verlaging P-drempel
- Stimulatie 1alfa-hydroxylase nier
Belangrijkste effect is constant houden serum Ca2+
Calcium heel laag?
Calcium heel hoog?
Calcium heel laag? PTH hoog
Calcium heel hoog? PTH laag
Hoe gaat de intestinale absorptie van calcium?
- Actief transport
→ Afhankelijk van actief vitamine D
→ Verzadigbaar
· Passief transport
→ Afhankelijk gradiënt calcium lumen vs bloed
Wat zijn de effecten van calcitonine?
· Directe remming osteoclastaire botresorptie
· Receptoren in de hersenen (pijn?)
· Maar:
· Geen duidelijke effecten calcium huishouding bij verwijdering schildklier
· Geen duidelijke effecten calcium huishouding bij medullair schildkliercarcinoom
PTH en vitamine D veel belangrijker dan calcitonine in calcium huishouding
Waar is fosfaat voor nodig en waar bevindt het zich?
· PO4 is oa nodig voor:
→ Bot (mineralisatie)
→ DNA
→ Fosforylering van receptoren, eiwitten
→ Energie opslag (ATP)
→ Zuur-base buffer
· Bevindt zich in bot, intracellulair (veel meer dan calcium) en extracellulair
Welke hormonen zijn betrokken bij fosfaathuishouding?
· Bijschildklierhormoon (PTH)
· (actief )vitamine D
· Fibroblast groeifactor 23 (FGF23)
Wat zijn de effecten van PTH bij de fosfaathuishouding?
· Remt de NaPi transporter in nier, waardoor remming P reabsorptie
· Stimuleert 1alfa-hydroxylase waardoor verhoogde productie actief vitamine D
· Stimuleert osteoclastaire botresorptie via de osteoblast (stimulatie RANKL, remming OPG)
Wat zijn de effecten van vitamine D bij de fosfaathuishouding?
· Stimuleert de calcium en fosfaat absorptie in de darm
· Stimuleert osteoclastaire botresorptie
· Stimuleert de productie van FGF23
Wat doet FGF23?
· Fosfatonine = fosfaturische factor
· Leidt tot fosfaatverlies via de nier
· Soms aangeboren verhoogde spiegels van FGF23 (X-linked hypofosfatemie)
· Soms verworven (tumor induced osteomalacie)
Wat zijn de klachten van hypofosfatemie?
· Skelet: rachitis (jeugd), osteomalacie (ouderen) met verkrommingen, botpijnen en breuken
· Spieren: spierpijn en spierzwakte (waggelgang)
· Vermoeidheid
· Dysfunctie van hart en hersenen
Wat zijn de kenmerken van een vitamine D tekort?
· Risicogroepen voor vitamine D deficiëntie in NL zijn mensen op leeftijd en/of met een migratieachtergrond
· Vitamine D deficiëntie leidt tot mineralisatie defect skelet en secundaire hyperparathyreoïdie (verhoogde ombouw)
· Een lage inneming van calcium doet bij vitamine D tekort de ernst van de secundaire hyperparathyeroïdie toenemen
Welke 3 vormen van hyperparathyeroïdie zijn er en wat houden ze in?
· Primaire hyperparathyreoïdie
→ Toegenomen PTH-afgifte op basis van primaire bijschildklierziekte
· Secundaire hyperparathyreoïdie
→ Toegenomen PTH-afgifte als gevolg van langdurige hypocalciëmie
· Tertiaire hyperparathyreoïdie
→ Autonome PTH-overproductie in plaats van toegenomen PTH-afgifte in het kader van een secundaire hyperparathyreoïdie