Bone
Bone ECM
Mineral & Collageen type I zijn de belangrijkste elementen van bot. Botweefsel is taai →
sterk, hoge rek en kan veel energy opnemen
Mineraal (hydroxyapatite) Collageen type I
Hard & rigid (brittle) Flexible(lijkt op pees) & resilient
Inorganisch (geen koolstof atomen) organisch
60% van totaalgewicht 27% van totaalgewicht
Collageen
Collagen fiber → makkelijk te zien met elektronen microscoop. Deel donker en deel licht →
herkenning
Donkere en lichte delen → gap- en overlap region.
Gap region → ruimte die gevuld kan worden met mineraal.
Mineralized Collagen
Triple helices worden in de cel gemaakt met N- en C-terminus om polymerisatie te voorkomen
binnen de cel. Vervolgens gaat het in een blaasje en verlaat het de cel. Daar vindt dan pas de
polymerisatie plaats. Collageen monomere oplossing is heel zuur, zo niet dan polymeriseert
het. Je verhoogt pH en temperatuur, dan schudden en zo ontstaan er collageen vezels. Het
is een passief proces. Alles gebeurt extracellulair, anders krijg je in de cel bot.
GAGs
Eiwitmoleculen, borstelachtig die sulfaatgroepen bevatten, die negatief geladen zijn. Deze
trekken positieve ionen aan, waardoor er water wordt aangetrokken om dit te neutraliseren.
GAGs zijn de hoofdcomponent van cement lines, een laagje dat makkelijk breekt/scheurt,
mechanisch zwak, zit tussen de osteonen. Het verbetert fatigue properties van bot.
Osteonen met bindingen die relatief zwak zijn. Fractuur op plekken die niet zo bijdragen aan
stabiliteit van bot → vaak bij cement lijnen. Reden waarom bot zo lang meegaat. Voor shock
absorptie & transport nutrienten. 1.5% van totaalgewicht
,Bone Cells
Slimste cel
Osteoclast
- Scheidt sterk zuur(HCl)
- Breekt bot af.
Osteoblast
Osteoid → jong bot dat isotroop is. Wordt geremodelleerd in iets wat sterk gematureerd
wordt. Maakt bot aan
1. Secretie van collageen 4. Matrix densificatie
2. Secretie van matrix vesicles(enzymen & 5. Osteoid formatie (isotroop)
hydroxyapatite) 6. Transitie in gemineraliseerd bot
3. Collageen mineralisatie (anisotroop)
Bone lining cell
- Osteoblast in matrix wordt osteocyte, erbuiten wordt het een bone lining cell
- Niet perse bone lining cell nodig om signaal te ontvangen
- Propageert activatie signaal voor remodeling
Osteocyte
‘Bone sensor’. Heeft lange uitlopers die contact met elkaar hebben
,Osteocyte Mechanotransductie
Osteocyten werken met basis van mechanotransductie. Activeren door:
- Femur comprimeren bij staan → mechanische belasting
- Activeren van spieren, biceps, spier dat aan radius aanhecht
- Bloeddruk
- Lymphatisch systeem
Vloeistofstromingen signaleren voor signaal, maar mechanische belasting is
belangrijkste. Bijv. wanneer je iemand de ruimte in schiet, bloeddruk blijft dan gelijk, botmassa
verminderd dan.
Mechanische belasting van bot, bijv. buiging zorgt voor vloeistofstroom.
Manieren om mechanische inputs te signaleren
1. Connexines → poortjes tussen cellen. Uitlopers die elkaar raken. Domino effect.
2. Ion kanalen → bij rek, kanaal open
3. Primary cilium → als een celtype primaire cilia heeft, heeft het er 1. Soort haartje, bij
vloeistofstroom buigt het haartje, dat haartje dat ergens mee is verbonden signaleert
verder
4. Cytoskelet/integrines → matrix rek. integrines zijn transmembraan, zitten intra- en
extracellulair.
Wanneer collageen denatureerd, verminderd het de sterkte van het bot.
Bone types
Microscopisch:
Woven bone na fractuur Lamellar bone
Osteoid Remodeled woven bone
Immature (net gevormd, bij baby’s, tumor) Mature bone (1 maand na geboorte)
Fetal bone Structured
Fracture repair bone Fully healed
Isotropic Anisotropic
Weak Strong en meest stijf in compressie
Compositie
- Canaliculi van osteon gaan niet over een cementlijn
- Alle botten zijn omringt door een laagje fibreus membraan → periosteum. Bedekt
hele bot behalve bij de gewrichtsoppervlakte → articulair kraakbeen
ECM remodeling
1. Microcracks in het bot → belasting bot, continue
2. Levende osteocyten blijven continue signalen uitzenden. Door microcracks worden
uitlopers van osteocyte verbroken + lining cell. Osteocyte gaat in apoptose.
Signalering stopt.
3. Bloedbaan brengt cellen naar regio → wordt osteoclasten.
4. Als osteoclasten hebben ‘gegraven’ dan signaleert het naar osteoblasten om nieuw
bot aan te maken
5. Osteoblasten maken eerst osteoid. Dat wordt gematureerd bot
6. Osteoblast wordt dan nieuw osteocyte als het in bot bevind. Anders bot lining cell.
, Bone development
1. Stamcellen
2. Kraakbeen cellen met perichondrium: vliesje met capaciteit om stamcellen te
voeren aan het weefsel
3. Bot wordt groter. Lange bot komt in verschillende zones
a. Resting zone, chondrocyten rest
b. Proliferatie, sterke deling
c. Zwel fase.
4. Afstand in kop tot bloedvaten groter. Cellen gaan in apoptose, er wordt dan daar
VEGF uitgescheiden waardoor er bloedvaten daar worden aangetrokken. Zo ontstaat
er een center van bloedvaten.
5. Op oppervlak bot Hyaline articular kraakbeen → functioneel, dat doet geen pijn.
Geen zenuwen en bloedvaten.
6. In groeiplaat → kraakbeen. Wanneer je uitgegroeid bent geen activiteit meer hierin.
Bij groei → groeiplaat groeit mee met bot
Cortical bot
Ligt in de lengterichting van bot, m.u.v. in het midden. Iemand in de
ruimte schieten, verliest diegene botmassa doordat voedingstoffen niet
meer bij de osteocyten komen die dan in apotose gaan.
Osteon afstand 100 microm. Afstand voor nutrienten. Osteon →
Haversian system: longitudinal osteon central bloevat. Volksmann
canal: dwarsrichting van osteon. In osteon zit osteocyten. In
lengterichting is het sterkst door 3 lagen is niet aanwezig in woven bot
waardoor bot niet sterk is. Alternerende orientatie van het collageen
lamellae voor taaiheid
- Dicht in weefsel
- Basis component: osteon en bevat haversian kanaal voor
nutrienten
- Osteocyten in de osteon communiceren via canaliculi: uitwisseling voedingsstoffen.
Wel belasting nodig
- Osteonen → structuur waardoor belasting in alle richtingen gedragen wordt. Voor
stijfheid.
- Corticaal bot zit altijd om trabeculair bot, hoeveelheid verschilt per bot
Cement lines
- Zitten om osteonen, daarin zitten GAGs.
- Bij hoge belasting als een dempingsmechanisme
- Faciliteert crack propagatie. Vermakkelijkt spreiding van
scheurtjes
Trabecular bot
- In de matrix zitten geen bloedvaten tov corticaal bot
- Weinig matrix, structuur laag in dichtheid → wel sterk. Groeien geen bloedvaten,
voedingstoffen bereiken het bot via gaatjes. Om matrix veel bloedvaten, pompend effect.
- Wordt apositioneel aangemaakt en afgebroken.
- Osteoblasten kunnen osteocyten of lining cell worden
- Heeft ook lamellare structuur
- Communicatie via canaliculi, nutrienten gaan hier in, uitwisseling wordt gefaciliteerd via
belasting. Ook voor signalen doorgeven
Bone ECM
Mineral & Collageen type I zijn de belangrijkste elementen van bot. Botweefsel is taai →
sterk, hoge rek en kan veel energy opnemen
Mineraal (hydroxyapatite) Collageen type I
Hard & rigid (brittle) Flexible(lijkt op pees) & resilient
Inorganisch (geen koolstof atomen) organisch
60% van totaalgewicht 27% van totaalgewicht
Collageen
Collagen fiber → makkelijk te zien met elektronen microscoop. Deel donker en deel licht →
herkenning
Donkere en lichte delen → gap- en overlap region.
Gap region → ruimte die gevuld kan worden met mineraal.
Mineralized Collagen
Triple helices worden in de cel gemaakt met N- en C-terminus om polymerisatie te voorkomen
binnen de cel. Vervolgens gaat het in een blaasje en verlaat het de cel. Daar vindt dan pas de
polymerisatie plaats. Collageen monomere oplossing is heel zuur, zo niet dan polymeriseert
het. Je verhoogt pH en temperatuur, dan schudden en zo ontstaan er collageen vezels. Het
is een passief proces. Alles gebeurt extracellulair, anders krijg je in de cel bot.
GAGs
Eiwitmoleculen, borstelachtig die sulfaatgroepen bevatten, die negatief geladen zijn. Deze
trekken positieve ionen aan, waardoor er water wordt aangetrokken om dit te neutraliseren.
GAGs zijn de hoofdcomponent van cement lines, een laagje dat makkelijk breekt/scheurt,
mechanisch zwak, zit tussen de osteonen. Het verbetert fatigue properties van bot.
Osteonen met bindingen die relatief zwak zijn. Fractuur op plekken die niet zo bijdragen aan
stabiliteit van bot → vaak bij cement lijnen. Reden waarom bot zo lang meegaat. Voor shock
absorptie & transport nutrienten. 1.5% van totaalgewicht
,Bone Cells
Slimste cel
Osteoclast
- Scheidt sterk zuur(HCl)
- Breekt bot af.
Osteoblast
Osteoid → jong bot dat isotroop is. Wordt geremodelleerd in iets wat sterk gematureerd
wordt. Maakt bot aan
1. Secretie van collageen 4. Matrix densificatie
2. Secretie van matrix vesicles(enzymen & 5. Osteoid formatie (isotroop)
hydroxyapatite) 6. Transitie in gemineraliseerd bot
3. Collageen mineralisatie (anisotroop)
Bone lining cell
- Osteoblast in matrix wordt osteocyte, erbuiten wordt het een bone lining cell
- Niet perse bone lining cell nodig om signaal te ontvangen
- Propageert activatie signaal voor remodeling
Osteocyte
‘Bone sensor’. Heeft lange uitlopers die contact met elkaar hebben
,Osteocyte Mechanotransductie
Osteocyten werken met basis van mechanotransductie. Activeren door:
- Femur comprimeren bij staan → mechanische belasting
- Activeren van spieren, biceps, spier dat aan radius aanhecht
- Bloeddruk
- Lymphatisch systeem
Vloeistofstromingen signaleren voor signaal, maar mechanische belasting is
belangrijkste. Bijv. wanneer je iemand de ruimte in schiet, bloeddruk blijft dan gelijk, botmassa
verminderd dan.
Mechanische belasting van bot, bijv. buiging zorgt voor vloeistofstroom.
Manieren om mechanische inputs te signaleren
1. Connexines → poortjes tussen cellen. Uitlopers die elkaar raken. Domino effect.
2. Ion kanalen → bij rek, kanaal open
3. Primary cilium → als een celtype primaire cilia heeft, heeft het er 1. Soort haartje, bij
vloeistofstroom buigt het haartje, dat haartje dat ergens mee is verbonden signaleert
verder
4. Cytoskelet/integrines → matrix rek. integrines zijn transmembraan, zitten intra- en
extracellulair.
Wanneer collageen denatureerd, verminderd het de sterkte van het bot.
Bone types
Microscopisch:
Woven bone na fractuur Lamellar bone
Osteoid Remodeled woven bone
Immature (net gevormd, bij baby’s, tumor) Mature bone (1 maand na geboorte)
Fetal bone Structured
Fracture repair bone Fully healed
Isotropic Anisotropic
Weak Strong en meest stijf in compressie
Compositie
- Canaliculi van osteon gaan niet over een cementlijn
- Alle botten zijn omringt door een laagje fibreus membraan → periosteum. Bedekt
hele bot behalve bij de gewrichtsoppervlakte → articulair kraakbeen
ECM remodeling
1. Microcracks in het bot → belasting bot, continue
2. Levende osteocyten blijven continue signalen uitzenden. Door microcracks worden
uitlopers van osteocyte verbroken + lining cell. Osteocyte gaat in apoptose.
Signalering stopt.
3. Bloedbaan brengt cellen naar regio → wordt osteoclasten.
4. Als osteoclasten hebben ‘gegraven’ dan signaleert het naar osteoblasten om nieuw
bot aan te maken
5. Osteoblasten maken eerst osteoid. Dat wordt gematureerd bot
6. Osteoblast wordt dan nieuw osteocyte als het in bot bevind. Anders bot lining cell.
, Bone development
1. Stamcellen
2. Kraakbeen cellen met perichondrium: vliesje met capaciteit om stamcellen te
voeren aan het weefsel
3. Bot wordt groter. Lange bot komt in verschillende zones
a. Resting zone, chondrocyten rest
b. Proliferatie, sterke deling
c. Zwel fase.
4. Afstand in kop tot bloedvaten groter. Cellen gaan in apoptose, er wordt dan daar
VEGF uitgescheiden waardoor er bloedvaten daar worden aangetrokken. Zo ontstaat
er een center van bloedvaten.
5. Op oppervlak bot Hyaline articular kraakbeen → functioneel, dat doet geen pijn.
Geen zenuwen en bloedvaten.
6. In groeiplaat → kraakbeen. Wanneer je uitgegroeid bent geen activiteit meer hierin.
Bij groei → groeiplaat groeit mee met bot
Cortical bot
Ligt in de lengterichting van bot, m.u.v. in het midden. Iemand in de
ruimte schieten, verliest diegene botmassa doordat voedingstoffen niet
meer bij de osteocyten komen die dan in apotose gaan.
Osteon afstand 100 microm. Afstand voor nutrienten. Osteon →
Haversian system: longitudinal osteon central bloevat. Volksmann
canal: dwarsrichting van osteon. In osteon zit osteocyten. In
lengterichting is het sterkst door 3 lagen is niet aanwezig in woven bot
waardoor bot niet sterk is. Alternerende orientatie van het collageen
lamellae voor taaiheid
- Dicht in weefsel
- Basis component: osteon en bevat haversian kanaal voor
nutrienten
- Osteocyten in de osteon communiceren via canaliculi: uitwisseling voedingsstoffen.
Wel belasting nodig
- Osteonen → structuur waardoor belasting in alle richtingen gedragen wordt. Voor
stijfheid.
- Corticaal bot zit altijd om trabeculair bot, hoeveelheid verschilt per bot
Cement lines
- Zitten om osteonen, daarin zitten GAGs.
- Bij hoge belasting als een dempingsmechanisme
- Faciliteert crack propagatie. Vermakkelijkt spreiding van
scheurtjes
Trabecular bot
- In de matrix zitten geen bloedvaten tov corticaal bot
- Weinig matrix, structuur laag in dichtheid → wel sterk. Groeien geen bloedvaten,
voedingstoffen bereiken het bot via gaatjes. Om matrix veel bloedvaten, pompend effect.
- Wordt apositioneel aangemaakt en afgebroken.
- Osteoblasten kunnen osteocyten of lining cell worden
- Heeft ook lamellare structuur
- Communicatie via canaliculi, nutrienten gaan hier in, uitwisseling wordt gefaciliteerd via
belasting. Ook voor signalen doorgeven
