Ben, brosk och bindväv

Detta inlägg behandlar följande kursmål:

• Redogöra för fysiologi, struktur och tillväxt av ben, brosk och övrig stödjevävnad

---

Bindväv

Bindväv, typ av vävnad som ger stadga och har en sammanhållande funktion åt andra vävnader och organ i kroppen. Har även en försvarsfunktion eftersom det innehåller immunceller och fungerar som fysisk barriär mot bakterier. Består av celler och extracellulär matrix, som består av grundsubstans och fibertrådar.

Grundsubstans, består av proteoglykaner, adhesiva proteiner, vätska och mineraler. Proteoglykanerna har negativt laddade sidokedjor (GAGs) som drar till sig natriumjoner, vilket för med sig vatten varvid viskoelasticitet erhålls. Exempel på två huvudvarianter av proteoglykaner är versican och decorin. Adhesiva proteiner binder till celler, fibrer och till andra adhesiva proteiner. Exempel på adhesiva proteiner är laminin och fibronektin.

Bindväv kan delas upp i följande undergrupper:

• Ospecialiserad bindväv (egentlig bindväv):
  • Lucker bindväv, innehåller mycket grundsubstans, få fibrer och många celler:
    • Areolär bindväv, finns under epitelceller och omkring kapillärer
    • Adipös bindväv, kallas även fettvävnad och finns under huden, runt njurar och i bröst
    • Retikulär bindväv, finns i lymfkörtlar, benmärg och mjälten
  • Tät bindväv, innehåller mindre grundsubstans, fler fibrer som är tätare packade och färre celler jämfört med lucker bindväv:
    • Oregelbunden bindväv, kollagenfibrer löper i oregelbundna nätverk i många olika riktningar, vilket gör det stöttåligt. Förekommer i dermis hos läderhuden och ger hållfasthet i flera riktningar.
    • Regelbunden bindväv, kollagenfibrer arrangeras tätt och parallellt. Förekommer hos senor och ligament som bidrar med draghållfasthet i en riktning.
• Specialiserad bindväv, vilket inkluderar ben, brosk och blod

Bindväven innehåller olika typer av celler beroende på vilken typ av bindväv det är:

• Ospecificerad bindväv: fibroblast/fibrocyt
• Brosk: kondroblast/kondrocyt
• Ben: osteoblast/osteocyt
• Blod: hematopoetiska stamceller/blodceller
• Övriga celler: fettceller, leukocyter (neutrofiler, eosinofiler, mastceller, makrofager), lymfocyter (plasmaceller)

Bindväven innehåller även olika typer av fibrer. Beroende på i vilka proportioner dessa fibrer produceras och hur fibrerna är strukturerade får bindväven olika egenskaper som gör den lämplig för olika uppgifter i kroppen.

• Kollagenfibrer, kraftigt tjocka och ogrenade fibrer med hög draghållfasthet som finns i nästan all bindväv. Består av kollagen typ I (vanligast) och typ II.
• Elastiska fibrer, tunna och långa fibrer med elasticitet som finns i urinblåsa, hud och blodkärl. Består av elastin och fibrillin.
• Retikulinfibrer, mycket tunna fibrer som bildar nätverk och finns i benmärg, lymfkörtlar och mjälte. Består av kollagen typ III.

Brosk

Brosk, en typ av vävnad som ger stadga åt kroppen. Brosk saknar blodkärl och nerver, vilket gör att det inte får någon cirkulation och blir beroende av diffusion av näringsämnen. Brosk måste därför belastas, eftersom det då ändrar form och tillåter näring att diffundera in. Brosk består främst av grundsubstans (huvudsakligen vatten), fibrer (kollagenfibrer och elastiska fibrer) och celler (kondroblaster/kondrocyter).

Kondroblaster, celler som producerar fibrer och proteoglykaner, vilket bildar grundsubstansen i brosk. Vid interstitionell tillväxt av brosk differentierar kondroblaster till kondrocyter när de fastnar i den matrix som de själva producerar. De är då placerade i hålrum som kallas lacunae och det finns endast en kondrocyt per lacuna.

Det finns tre typer av brosk:

• Hyalint brosk, finns vid leder, struphuvud och binder ihop costae och sternum. Består av kollagen typ II.
• Elastiskt brosk, finns i örat och epiglottis (struplocket), eftersom det är väldigt flexibelt. Består av elastiska fibrer och kollagen typ II.
• Fibröst brosk, finns i symfys och används vid viktbärande strukturer, som discus intervertebralis (diskarna mellan kotor i ryggraden) och menisk. Består av både kollagen typ I och II.

Brosk kan växa på två olika sätt:

• Appositionell tillväxt, sker då brosk växer från utsidan. Då utsöndrar kondroblasterna ny broskvävnad på redan existerande brosk.
• Interstitionell tillväxt, sker då brosk växer inifrån. Då utsöndrar kondrocyter som har fastnat i lacunae broskvävnad inne i det redan existerande brosket.

Ben

Benvävnad, typ av vävnad som bygger upp skelettet. Benvävnad är den hårdaste och fastaste stödjevävnaden. Benvävnad består av organiska benceller och osteoid, men även oorganiska mineralsalter som hydroxylapatit (kalcium och fosfat). Sammanfattningsvis består benvävnad av bindväv, blod- och lymfkärl samt nerver.

Osteoid, oförkalkad benvävnad som benceller producerar under benbildning bestående av kollagenfibrer (typ I) och grundsubstans.

Skelettet har flera olika funktioner:

• Skydd: Skelettet skyddar våra inre organ
• Stöd: Skelettet ger kroppen stadga
• Motorik: Skelettet fungerar som en fästpunkt för muskler via senor
• Förvaring: Benvävnad lagrar mineraler, tillväxtfaktorer och triglycerider som kan användas vid behov
• Hematopoes: Benmärgen fungerar som ett utvecklingsområde för blodceller

Benvävnad innehåller olika typer av celler:

• Osteoprogenitor, benvävnadens stamceller. Utvecklas från mesenkymalceller och kan differentiera till osteoblaster.
• Osteoblast, benbildande cell som som syntetiserar den organiska komponenten av benvävnad, det vill säga osteoid. Vid mineralisering/förkalkning av benvävnaden kan dessa bli omslutna av mineraliserad benvävnad och differentierar då till osteocyter.
• Osteocyt, inaktiva osteoblaster placerade i varsin kavitet i benvävnaden vid namn lacuna. Kommunicerar med andra osteocyter och tar emot näring via utskott som ligger i kanaler som kallas canalculi. Dessa upprätthåller benvävnaden, reagerar på mekanisk stress och skador i vävnaden samt kontrollerar benreparation
• Osteoklast, bryter ner mineraliserad benvävnad. Dessa härrör från monocyter som cirkulerar i kroppen efter bildning i benmärgen, vilka fuserar vid aktivering och bildar stora, flerkärniga celler som utsöndrar enzymer som bryter ner benvävnad.

Ben klassificeras utifrån olika aspekter:

• Sammansättning:
  • Kortikal benvävnad (kompakt), yttre benvävnad som är kompakt och starkt. Består främst av ett ”haveranskt system” som utgörs av cylindriska osteoner och kanaler för kärl och nerver.
  • Trabekulär benvävnad (spongiös), inre benvävnad som är porös och har en svampaktig struktur. Består främst av trabeculae, vilka är balk- eller strålliknande strukturer av benmassa. Innehåller även benmärg.
• Lokalisation:
  • Axiellt skelett, utgör centralaxeln, vilket inkluderar huvud, ryggrad och bröstkorg
  • Appendikulärt skelett, associerat till centralaxeln, vilket inkluderar de övre och nedre extremiteterna
• Makrostruktur:
  • Långa rörben, vilket inkluderar t.ex. överarmsben, strålben, lårben. Mitten på benet benämns diafys och har en inre hålighet med gul benmärg. De två ändarna på benet benämns epifys och innehåller röd benmärg. Hos en vuxen finns en linje mellan diafys och varje epifys som kallas fys, vilket är en kvarleva från epifysplattan (en disk av brosk som växte under barndomen för att förlänga benet).
  • Korta ben, kubformade ben, vilket inkluderar handlovsben och mellanfotsben. Deras uppgift är att öka avståndet mellan senor och ledcentrum, vilket ökar senans hävarm.
  • Platta ben, tunna och platta, vilket inkluderar bröstben, majoriteten av kraniets ben och skulderblad
  • Oregelbundna ben, ben med komplicerad struktur, vilket inkluderar kotor och bäcken

Osteon, cylindriska strukturer i kortikal benvävnad. Består av koncentriska lager som kallas lamellae bestående av kollagenfibrer. Riktningen på dessa fibrer alternerar och går alltid ortogonalt (vinkelrätt) mot intilliggande lamella. Denna struktur motstår vridmoment bättre än med parallella fibrer. Centralt i varje osteon finns en kanal som kallas Haversk kanal och mellan dessa finns Volkmann’s kanaler. Tillsammans står de för benvävnadens cirkulation och innehåller blod- och lymfkärl samt nerver. Utrymmet mellan osteoner består av interstitiella lamellae, som är kvarlevor från tidigare osteoner som endast delvis har brutits ner under benmetabolism (bone remodeling)

Det finns två typer av benmärg i trabekulär benvävnad:

• Röd benmärg, finns i epifys på långa ben. Bildar blodceller via en process som kallas hematopoes.
• Gul benmärg, finns i diafys på långa ben. Innehåller stor mängd adipocyter som innehåller triglycerider.

Periosteum, bilaminärt membran som täcker den yttre ytan på alla ben, förutom vid lederna på långa ben. Det yttre, fibrösa lagret består av oregelbunden tät bindväv dit senor och ligament binder. Det inre, cellulära lagret består osteoprogenitorer och är rik på blod- och lymfkärl samt nervfibrer. Om man bryter benet är det främst skador på periosteum som orsakar smärta.

Endosteum, tunt membran som täcker den inre ytan av märghålan i långa ben.

Det finns två olika sorters benbildning (ossifikation):

• Ektodermal ossifikation (direkt), kallas även intramembranös benbildning. Mesenkymala stamceller (från ektoderm) bildar ett litet, tätt kluster av celler och differentierar sedan till osteoprogenitorer. Osteoprogenitorer differentierar till osteoblaster som bildar benvävnad. Osteoblaster som inkorporeras i benvävnaden blir till osteocyter. Kortikalt ben bildas på utsidan och blodkärl nästlar sig på insidan, där det även bildas benmärg. Gäller bildning av nyckelben, käke och platta ben i kraniet.
• Endokondral ossifikation (indirekt), benvävnad bildas av specialiserad bindväv: kompakt och segt hyalint brosk. Allteftersom mineralämnen lagras i bindväven hårdnar brosket till ben.

Benremodellering, kontinuerlig omsättning av benmassa och mineraler, i vilken ingår först resorption av ben (osteoklastisk aktivitet) och därpå återbildning av ben (osteoblastisk aktivitet). Processen spelar en viktig roll i kalciumhomeostasen. Obalans mellan de två motverkande processerna i benomsättningen (resorptionen och nybildning) kan leda till metaboliska bensjukdomar, som t.ex. osteoporos (benskörhet). Processen sker enligt följande:

1. Osteoblaster producerar RANK-L (receptor activator of nuclear factor kappa-β ligand) som binder till RANK-receptorer på monocyter. Dessa aktiveras och fuserar, vilket bildar osteoklaster.
2. Osteoklaster utsöndrar enzymer som bryter ner kollagen i benvävnaden och hydroxyapatit till kalcium och fosfat, vilket utsöndras i blodet.
3. Osteoblaster utsöndrar osteoid som sedan mineraliseras, genom att kalcium och fosfat deponeras, vilket bildar hydroxyapatit.

Wolff’s law, ben anpassar sig efter mekanisk stress. Om påfrestningen på benet ökar kommer det att genomgå remodellering för att bli starkare. Även motsatsen gäller: ben som inte används förlorar massa och blir svagare.

Reglering av benremodellering:

• Parathyroidhormon (PTH), utsöndras vid låga kalciumnivåer och stimulerar osteoblaster till att producera mer RANK-L, vilket ökar benresorptionen och därmed även kalciumnivåerna i blodet.
• Kalcitonin, inhiberar benresorption och stimulerar kalcium att deponeras i benvävnad, vilket sänker kalciumnivåerna i blodet.
• D-vitamin, bidrar till ökad absorption av kalcium i tunntarmen.