Fall 3: Ben, brosk och bindväv

a) Osteoprogenitorer utvecklas från mesenkymala stamceller och kommer vidare att differentiera till osteoblaster ifall stimulerade med tillväxtfaktorer. De finns vid periosteum (tangerar utsidan av kompakt ben) och kan där differentiera till osteoblaster vid benmetabolisms återuppbyggande fas.

b) Osteoblaster är de celler som syntetiserar (blast => bygg) nytt kompakt ben genom att utsöndra kollagen och oorganiska ämnen (kalcium och fosfat i form av hydroxyapatit), vilka utgör den ECM som det ben består av. När osteoblaster nått sin kvot av producerad ECM så differentierar de vidare till osteocyter.

c) Osteocyterna har hand om renhållning och näringsdistribution i benet. Genom etablera kanaler som formar ett nätverk mellan flera osteocyter (via canaliculi) kan de forsla näring från den innersta (närmast Haverska kanalen) till den yttersta (längst från Haverska) och tvärtom med slaggprodukter.

d) Osteoklaster är stora celler med flera kärnor som kan bryta ner kalcifierat ben och därmed frisätta kalcium i blodet. Dessa celler differentierar från hematopoetiska stamceller istället för osteoprogenitorer.

De olika typerna av ben: Långa, Korta/Små, Platta & Oregelbundna.

Långa – ändarna kallas för epifyser och den längre delen däremellan benämns som diafysen. 

Lagren som bygger upp ett ben (i tvärsnitt, diafys) är utifrån till in:
Periosteum -> Kompakt ben -> Endosteum -> Spongiöst ben -> Medullary cavity.

• Periosteum: ”Benhinnan”. Utanpå bens kompakta del. Består av två lager, ett med mer bindväv och fibroblaster och det andra med osteoprogenitorceller, som då kan öka bredd på kompakt ben/läka benfraktur. Finns inte vid långa bens leder (där är hyalint brosk istället).
• Kompakt: Fullständigt kalcifierat ECM (producerat från osteoblaster) och innehåller osteocyter som bildar lamellae runt Haverska kanaler.
• Endosteum: Likt periosteum men återfinns på innersidan av kompakt ben. Täcker insidan av medullary cavity.
• Epifysen:  Innehåller framförallt röd märg medan diafysen innehåller till stor del gul märg (desto mer gul märg desto äldre man blir) som innesluts i medullary cavity. Medullary cavity samt den röda märgen ut mot epifyserna omsluts av spongiöst ben. Epifyserna täcks av hyalint brosk vid ledanslutningar.
• Epifysplattan: Plats varifrån bentillväxt utgick/utgår från postnatalt (indirekt/endochondral). Kan stängas pga förhöjda nivåer av könshormon.

Direkt (intramembranös -> ex. skallens ben) och indirekt (endochondral -> övriga ben) benbildning.

Direkt benbildning

1. Mesenkymala stamceller differentierar till osteoblaster som börjar producera ECM (icke-kalcifierat osteiod).
2. När en osteoblast är helt omringad av ECM kommer den att vidare differentiera till en osteocyt.
3. Ut mot kanterna av den växande ECM finns fler mesenkymala stamceller som kommer att differentiera till osteoblaster.
4. På grund av att det finns blodkärl och osteocyter utigenom den nyligen producerade ECM (och att sekretionen är lite på måfå) ger detta trabekulära kaviteter i benet, vilket sedan fylls med benmärg (röd -> gul) och utgör det spongiösa benet.

Indirekt benbildning är en process där brosk stegvis övergår till benvävnad. De fem zonerna vid indirekt benbildning:

1. Vilozon; broskceller med låg aktivitet.
2. Tillväxtzon; broskceller (kondroblaster och -cyter) proliferar och radar upp sig.
3. Hypertrofisk zon; cellerna sväller.
4. Förkalkningszon; cellerna genomgår apoptos och kalcium binds upp.
5. Förbeningszon; ossifikation ger spongiöst ben.

Ifall koncentrationen av kalcium i blodplasma är för låg:

1. PTH frisätts från sköldkörteln (thyroid gland)
2. PTH ökar benkatabolismen (nedbrytning av kompakt ben) genom att aktivera osteoklastceller -> oorganiska ämnen såsom kalcium frisätts ut i blodet (från hydroxyapatit i benet)
3. PTH omvandlar även Calcidiol (vitamin D3-derivat) till Calcitriol som ytterligare ökar benkatabolismen samt tarmens upptag av kalcium. Calcitriol hämmar PTH och tar över dess uppgifter.

D-vitamin: När ett visst kolesterol i huden träffas av UV-ljus från solen görs det om till vitamin D3 som sedan blir Calcidiol.

Ifall koncentrationen av kalcium i blodplasma är för hög frisätts istället Calcitonin som verkar motsatt PTH (dränerar kalcium från plasma till ex. kompakt ben).

Då mycket av kroppens kalcium är lagrat i ben (kompakt) och tänder har skelettet en viktig roll när det kommer till reglering av mängden kalcium som finns i plasma (blod, vävnader; övriga kroppen helt enkelt). Genom att PTH kan stimulera nedbrytningen av kompakt ben använder kroppen skelettet som en reserv för kalcium och andra mineraler såsom fosfat.

Benmetabolismen:

• PTH/Calcitriol leder till rekrytering och stimulering av pre-osteoklaster så att de aktiveras på en specifik plats.
• Med hjälp av att utsöndra sura jonföreningar (ex. HCl) bryter osteoklasterna ner både organiska och oorganiska ämnen och strukturer i det kompakta benet (ämnen och näring frisätts i blodet).
• När osteoklasterna är färdiga kan osteoblaster återuppbygga benet genom att producera ECM, bestående av kollagen och hydroxyapatit (ämnen och näring tas upp från blodet och lagras i benet).
• Osteoblasterna differentierar sedan till osteocyter.

Appositionell broskbildning

• Brosket fortsätter att byggas på från det yttersta lagret (perichondrium) av kondroblaster.
• Kondroblaster förflyttar sig.

Interstitiell broskbildning

• Sker tvärt emot från insidan (ett produktionscentrum medialt) och brosket trycks utåt därifrån.
• Kondroblaster har en fast position.
• Ex. epifysplattan.

För att C-vitamin krävs vid produkion av kollagen.

• I & III: Ben (främst I), dermis.
  • Synliga fibrer med högt dragmotstånd.
• II: Brosk (ex. epiglottis).
  • Osynliga fibrer (i mikroskop) med högt tryckmotstånd.