week 12 HC1 fysiologie van het bot

Question 1

Wat zijn de functies van het bot?

Answer 1

• Mechanisch: Structuur, Beweging, Bescherming
• Synthetisch: Vorming van bloedcellen, Vorming van cellen van het afweersysteem
• Metabool: Opslag van mineralen, Opslag van groeifactoren, Endocrien orgaan

Question 2

hoe is de samenstelling van bot?

Answer 2

Botmatrix
- Mineraal: hydroxyapatiet (Ca10(PO4)6(OH)2) 60%
- Extracellulaire eiwit matrix (ECM / osteoid) 30%
- Collageen type 1 (belangrijkste samenstelling)
- Niet collagene eiwitten:
- bio-actieve eiwitten (groeifactoren)

Verder: Bloedvaten 8%, Cellen 2%

Question 3

waaruit ontstaat botvorming?

Answer 3

Mesenchymale stamcel → Osteoblast (Apoptose / Lining cell) → Osteocyt

Question 4

wat doet de osteoblast?

Answer 4

• 4-6% van de botcellen
• Maakt de bot eiwitmatrix en reguleert de mineralisatie (verkalking)

Question 5

wat doet de osteocyt?

Answer 5

• 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 stimuleert osteoclast activiteit: minder bot
  Sclerostine remt osteoblast activiteit: minder bot
• Reguleert fosfaat homeostase
  productie van FGF23 (stimuleert fosfaatuitscheiding nier)

Question 6

hoe verloopt botafbraak?

Answer 6

Hematopoietische stamcel → Osteoclast

Question 7

wat is een osteoclast?

Answer 7

• Grote cel met veel kernen
• Hecht aan de botmatrix → Lost het calcium op en breekt de botmatrix af: resorptie

Question 8

hoe zorgt een osteoclast voor botafbraak?

Answer 8

• Osteoclast zorgt voor een afgesloten resorptie compartiment
  Protonen pomp: verzuring (HCL)
  Enzymen: afbraak bot eiwitmatrix (Cathepsine K)
• Een afgesloten compartiment is heel belangrijk:
• Lokaal hele sterke zuurtegraad
• Geen verspreiding van zuur

Question 9

hoe is de regulatie van osteoclast vorming via het RANKL - RANK - OPG systeem

Answer 9

• Stimulering resorptie:
  RANK zit op de pre-osteoclasten en RANK ligand wordt geproduceerd door het bot (osteocyten) → bij binding start de fusie van pre-osteoclasten tot multinucleaire osteoclast
• Remming resorptie:
  OPG (zelfde als RANK) geproduceerd door osteoblasten, als RANKL bindt aan OPG, kan het niet meer binden aan RANK

Receptor: RANK (Receptor Activator of Nuclear factor-KappaB)
Ligand: RANKL (RANK Ligand)
Decoy Receptor: OPG (Osteoprotegerine)
alternatieve bindingsplaats voor RANK Ligand

Question 10

wat verandert er tijdens veroudering in de celsamenstelling?

Answer 10

Minder osteoblast vorming vanuit de mesenchymale stamcellen (meer adipocyten)

Question 11

wat is een nadeel van het bot als reservoir voor stamcellen?

Answer 11

Het bot (beenmerg) is een reservoir voor stamcellen, maar ook aantrekkelijk voor ongewenste cellen, dan is er competitie tussen tumorcellen en stamcellen.

Question 12

wat is trabeculair bot, waar bevindt het zich en wat zijn de essentiële functies?

Answer 12

• Een sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en- platen (trabekels) → Efficiënte verdeling van belastingskrachten
• 20% van de botmassa
• Hoge ombouw (20-30% per jaar)
• Met name aan de uiteinden van de botten
• Essentiële functies:
  
  • Sterkte en elasticiteit
  • Mineraal metabolisme (bij deficiëntie)

Question 13

wat is corticaal bot, waar bevindt het zich, wat zijn de essentiële functies en wat zit erin?

Answer 13

• 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
• In het corticaal bot Haverse systemen: lagen van bot met een centraal kanaal voor de bloedvaten, deze vormen een osteon

Question 14

wat is het periosteum (botvlies, periost), waar bestaat het uit en wat is de functie?

Answer 14

• 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)

Question 15

wat is het endosteum (endost), waar bestaat het uit en wat is de functie?

Answer 15

• Binnenkant van botweefsel, bekleedt de mergholte, binnenkant Haverse kanalen en trabeculair bot
• Enkellaags: Mesenchymale stamcellen (MSC’s) en collageen vezels
• Rol in groei en ontwikkeling van bot

Question 16

welke twee soorten groei zijn er in het bot (6e/8e week embryonale ontwikkeling: start van osteogenese)?

Answer 16

1. Endochondrale botvorming:
   - Vervanging van kraakbeen door bot
   Vorming van bijna alle botten
   MSCs → Chondrocyten → Kraakbeenmatrix
   Primair ossificatie centrum in de diafyse en secundair ossificatie centrum in epifyse
2. Intramembraneuze botvorming:
   - Directe botvorming
   Vorming van schedel en sleutelbeen botten

Question 17

wat is het verschil tussen groei ‘modeling’ en reparatie ‘remodeling’ in bot?

Answer 17

• Groei ‘modeling’
  Botafbraak en botvorming: fysiek gescheiden
  Voorafgaand aan het sluiten van groeischijven
  bijv. appositionele groei:
  Afbraak binnenin en opbouw aan de buitenkant
• Reparatie ‘Remodeling’
  Botafbraak en botvorming: in hetzelfde gebied, kleine reparaties
  Bone remodeling unit
  Gehele leven (5-10% van het skelet per jaar)

Question 18

waarvoor is er bot remodeling en hoe lang duurt dit?

Answer 18

• 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, dit duurt 6-9 maanden

Question 19

wat gebeurt er bij meer botafbraak dan botopbouw?

Answer 19

osteoporose

Afgenomen botmineraaldichtheid
Verstoring van de microarchitectuur
Toegenomen fractuur risico

Question 20

wat is er bijzonder aan het ontstaan van osteoporose?

Answer 20

Bij het ontstaan in osteoporose eerst toegenomen activatie van BMUs, maar:
- Onvolledig vulling van resorptie lacune
- Perforatie van trabekels
- Verlies van structuur

Question 21

wat gebeurt er bij meer botopbouw dan botafbraak?

Answer 21

Sclerosteosis/ van Buchem syndroom

Verlaagde sclerostine expressie (genetisch) in osteocyten

Question 22

hoe past het bot zich aan bij mechanische belasting?

Answer 22

• Eigenschappen van bot kunnen aangepast worden (Wolff’s law 1892)
• Het bot past zijn externe vorm en de interne trabeculaire structuur aan in respons op de krachten die erop worden uitgeoefend
• Mechanische belasting: verlaagde sclerostine expressie in osteocyten

Question 23

hoe past het bot zich aan bij weinig mechanische belasting?

Answer 23

• Niet ‘gebruiken’ van bot leidt tot minder botmassa
• Patiënten met wervelkolom beschadigingen
• Langdurig bedlegerige patiënten
• Ouderen met verminderde mobiliteit
• Astronauten blootgesteld aan microzwaartekracht

Question 24

hoe verandert de corticale bot geometrie tijdens veroudering en hoe heet dit?

Answer 24

• Botvorming aan de buitenzijde om verlies aan de binnenzijde te compenseren
• Grotere diameter: dezelfde botsterkte
• maar groter oppervlak helaas beschikbaar voor resorptie
  → corticale porositeit