1. Semester - Histologi Holdtime 10 Knoglevæv 1 1. Semester - Histologi Holdtime 10 Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Oversigt Repetition af brusk fra sidst Overblik over dagens tekst Histologisk opbygning af Compacta/spongiosa Periost/endost Matrix og mineraliseringsprocessen Repetitionspause Knoglevævets celler og deres funktion Klinik: Knogleskørhed (osteoporose) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Brusk - Repetition Vækst af brusk sker på to måder: Interstitiel vækst Appositionel vækst Chondroblaster Ligger i lacuner og udfylder disse in vivo (ses ofte som hulrum i præparaterne) Celler differentiering Chondrocytter Består af: Proteoglykaner Tiltrækker vand og salte Ekstracellulær Matrix Vand og salte (Perichondrium) Kollagen OBS: Brusk har INGEN kar og nerver men ernæres ved diffusion!!! Hyalin brusk Homogen (=strukturløs) matrix (evt. +perichondrium) Inddeles i: Elastisk brusk Netværk af elastiske fibre (+perichondrium) (På baggrund af indhold i ECM) Fibrøs brusk Tykke bundter af kollagen (intet perichondrium) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Oversigt 1 – Take home messages! Knoglevæv er et specialiseret bindevæv, hvor den ekstracellulære matrix er mættet med calciumfosfat (mineralisering). Knoglevæv udgøres af: Består af: Celler Ekstracellulær Matrix (knoglematrix) Osteoprogenitor- celler Osteoklaster Organisk: - Type-I kollagen (90%) - Grundsubstans med proteoglykaner Uorganisk: (75% af tørvægten) - Hydroxyapatit-krystaller (calciumfosfat) Osteoblaster differentiering Osteocytter Knogle-beklædende celler Funktion: Støttevæv ~ støtteorgan. Beskyttelse. Calcium depot. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Oversigt 2 – Take home messages! Cortikal knogle Ordnet i lameller der ligger som cylindre inde i hinanden (dog ikke hos spædbørn) Strukturel endhed: Haverske system = Cortikale osteon (Haverske kanaler, Volkmannske kanaler, canaliculi, cementlinjer, osteocytter…) Inderside/yderside er beklædt af endost/periost Spongiøs knogle Ordnet i lameller der ligger som plader oven på hinanden (dog ikke hos spædbørn) Strukturel enhed: Trabekulære osteon (osteocytter, knoglebeklædende celler,…) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Knoglevæv Makroskopisk Substantia spongiosa Substantia compacta Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Knoglevævets opbygning Trabekulær/spongiøs knogle: Trabekler/bjælker i netværk (tykkest svarende til vægtbelastningen). Cortical/kompakt knogle: Kompakt masse uden hulrum. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Mikroskopisk organisering af knoglevæv Non-lamellær knogle (wowen bone): Primitiv substantia spongiosa. Primitiv substantia compacta. Begge knogletyper er primitivt knoglevæv der ses i fosteret og kort efter fødsel, hvor de kollagene fibre løber tilfældigt vævede mellem hinanden. Ved senere remodellering opstår der maturt lamellært knoglevæv. Lamellær knogle: Trabekulær knogle = substantia spongiosa (lat. spongiosa svamp). Cortikal knogle = substantia compacta (lat. kompacta kompakt). Begge knogletyper har nøje organiseret kollagene fibre i lameller. Ses efter første remodellering og resten af livet. Nævn kort remodellering for forståelsen af lamellær/nonlamellær knogle – det får vi om næste gang Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Cortikal knogle Histologisk opbygning Haverske systemer = cortikalt osteon: (150 x 3000 μm) Lameller (3 µm): Kollagen og hydroxyapatit krystaller. Osteocytter i lakuner: Canaliculi => forbindelse til karførende kanaler og andre canaliculi. Haversk kanal (50 m) med kapillær eller postkapillær venole. Volkmannske kanaler forbinder de haverske kanaler og knoglens ydre og indre overflade. Cementlinier. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Cortikal knogle Histologisk opbygning Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Trabekulær knogle Histologisk opbygning Forgrenet netværk af trabekler/bjælker (mekanisk påvirkning definerer arrangementet af disse) Trabekulære osteon (70 x 600 m) Lameller (ca. 20 stk) Ingen Haverske systemer!! Ingen blodkar. Ernæring af osteocytterne sker ved diffusion fra den endostale overflade via de kommunikerende canaliculi. Rummet mellem trabeklerne (marvhulen) er udfyldt af knoglemarven Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Knogleoverfladen Periost: Det indre lag er et løst vaskulariseret bindevæv med: Osteoprogenitor celler. Osteoblaster. Knoglebeklædende celler. Det ydre lag er et tæt bindevæv med: Blodkar, der leverer grene til de Volkmannske kanaler. Sharpeyske fibre. Endost: Tyndere end periost, og primært kun bestående af knoglebeklædende celler men de samme celler kan findes som i periost. (Ledbrusk) Osteogenetisk potens!! Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Knoglematrix Den ekstracellulære knoglematrix består af: Organisk matrix: Type-I kollagen, produceret af osteoblaster, udgør 90 % af den organiske matrix. Giver knoglen dens styrke) Grundsubstans – proteoglykaner (chondroitinsulfat, hyaluronan). Uorganiske salte (75 % af tørvægten): Hydroxyapatit (calciumfosfat). Hvis de uorganiske salte fjernes (fx EDTA) beholder knoglerne stadig deres form, men er yderst bøjelige, så der på en lang tynd knogle (som fibula) let kan bindes en knude! Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Mineralisering Definition: Deponering af mineraler i organisk matrix i brusk og knoglevæv. Mineralisering = calcifikation = aflejring af hydroxyapatitkrystaller (calciumfosfat) i kollagen. Osteoblasterne secernerer organisk matrix (osteoid). Primær mineralisering 3-4 dage (80%). Calciumfosfat → hydroxyapatitkrystaller (udfældningsreaktion) Basisk fosfatase spiller en afgørende, men uforklarlig rolle. Sekundær mineralisering 3-4 mdr Hydroxyapatitkrystallerne vokser Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Repetition 2 og 2 – Diskuter evt: Osteocytter Osteoprogenitor- celler Osteoblaster differentiering differentiering Celler Knogle-beklædende celler Osteoklaster Består af: Organisk: - Type-I kollagen (90%) - Grundsubstans med proteoglykaner Ekstracellulær Matrix (knoglematrix) Kompakt / Spongiøs knogle Histologisk opbygning Opbygning af periost / endost Mineraliseringsprocessen (I osteoid: Calciumphosphat => hydroxyapatit) Uorganisk: (75% af tørvægten) - Hydroxyapatit-krystaller (calciumfosfat) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Knogleceller Oversigt Osteoprogenitorceller Kan udvikle sig til osteoblaster Osteoblaster Danner knoglevæv Differentierer til knoglebeklædende celler / osteocytter Osteocytter Ligger indlejret i knoglevæv Sanser ustabilitet i knoglen Knoglebeklædende celler Dækker knoglens indre og ydre overflader Osteoklaster Nedbryder knoglevæv Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoprogenitorceller Knoglestamcelle = CFU-F => osteoprogenitorcelle, fibroblast, fedtcelle, muskelcelle, endothelcelle. Ligner fibroblaster (udifferentieret celle): Kerne: oval, lys. Cytoplasma: uregelmæssigt, lyst. Ses i endost og periost. Funktion: Kan dele sig og udvikles til osteoblaster. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoblaster lysmikroskopi Kubiske celler, der ligger som en perlerække, på overfladen af nydannet knogle (ses oftest på endostale overflader). I kontakt via nexus’er Lys kerne placeret modsat osteoid Cytoplasma: basofilt (++RER, Golgi) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoblaster elektronmikroskopi Ultrastrukturelt ligner den en typisk proteinsecernerende celle: Lys (eukromatisk), oval kerne lokaliseret modsat den secernerende overflade (væk fra det knogledannende område). Veludviklet ru endoplasmatisk retiuulum. Stort Golgi-apparat. Indeholder mange myosin- og aktinfilamenter (cellekravling) Producerer og secernerer basisk fosfatase og knoglematrix (osteoid): Type-I kollagen. Grundsubstans (proteoglykaner, osteocalcin, osteonectin, osteopontin). Osteoid er uforkalket knoglematrix. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoblaster funktion Syntese, aflejring og mineralisering af knoglematrix. Nogle osteoblaster bliver indlejret i den calcifiserede knoglematrix som osteocytter. Aktivering af osteoklaster (osteoblasten har receptorer for parathyroideahormon (PTH) og aktivt vitamin D (1,25-dihydroxycholecalciferol) og når den stimuleres med de 2 stoffer, secernerer den cytokiner der aktiverer osteoklasten) Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoblaster funktion Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester Osteocytter KNOGLECELLEN, der ligger i lacunae, affladede med den længste akse (ca. 25 µm) parallelt med lamellerne. Indfangede osteoblaster i det nydannede knoglevæv. RER og Golgi tilbagedannes. Kontakt og ernæring via udløbere i canaliculi. Forbundet via nexus’er. Funktion: Registrering af mekanisk belastning af knoglen. Videresende information til knogleoverfladen og starte remodellering. Calciumbalance i blodet. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Knoglebeklædende celler (= lining cells = overfladeosteocytter) Dannes fra osteoblaster Overfladebekædende epithel-lignende lag af inaktive celler, der hviler på et lag af osteoid Beklæder alle knogleoverflader hvor der ikke er osteoblast/osteoklast-aktivitet Kan secernere kollagenase => nedbryde osteoid, hvilket giver “plads” til osteoklaster så resorption (remodellering) kan foregå Kan dedifferentiere til osteoblaster (mm.). Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoklaster lysmikroskopi Multinukleær kæmpecelle. 20-100 µm i diameter. 5-10 kerner (optil 50). Cytoplasmaet er acidofilt. Ligger i selvlavede Howshipske lakuner. Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoklaster elektronmikroskopi Vakuoleret. Flere Golgi. Lysosomer ↑ Mitochondrier ↑ Lidt endoplasmtisk reticulum. Bølgekant, der består af dybe folder i membranen. Funktion: Nedbryder knoglematrix. Sur fosfatase Lysosomale enzymer Aktiv bevægelig Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoklaster funktion Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester

Osteoporose (Knogleskørhed) Definition: Aldersrelateret udtynding af knoglevæv Især kvinder er disponerede på grund af manglende påvirkning med kønshormon sent i livet Andre disponerende faktorer: Rygning Manglende motion Kalk-fattig kost Manglende sollys … Behandling: (bl.a.) Kalk-tilskud + vit. D Lav-dosis PTH Morten Krogh Christiansen Histologi 1. semester