Samenvatting Human Histology - Botvorming PDF

Preview

Summary

botvorming- Functionele morfologie ...

Description

ZELFSTUDIEOPDRACHT 10: Kraakbeen en botweefsel Achtergrond Kraakbeen geeft steun maar is vervormbaar door de elastische dichtheid die het bevat kan het weerstand bieden tegen druk, zonder dat er blijvende vervorming optreedt Kraakbeen bevat verschillende macromoleculen  Collageen  Hyalonzuur  Proteoglycanen  Glycoproteinen Kan ook 3 soorten kraakbeen onderscheiden o Hyalien kraakbeen  Meestal voorkomende vorm  Tijdens de foetale ontwikkeling vomt het tijdelijke skelet  In de groeischijf van lange pijpbeenderen (kind)  In de wand van grote luchtwegen (volwassen)  Het gewrichtoppervlak  Ventrale uiteinden van de ribben o Vezelig kraakbeen  Tussenvorm van hyalien kraakbeen en dicht bindweefsel  In de tussenwervelschijf  Sympfysis pubica o Elastische kaakbeen  In de oorschelp  In de wand van de uitwendige gehoorgang  Buis van eustachius (verbinding tussen midden oor en luchtwegen)  In de larynx ( strottenklepje, verhindert dat voedsel naar luchtwegen gaat)

Botweefsel is een bindweefsel dat door mineralisatie van de tussencelstof erg hard is geworden -> onomvormbaar  Functie: Steunfunctie  Opslag van minerale zouten  2 Soorten botweefsel 1. Plexiform bot 2. Lamellair bot

1. Kraakbeen

Worden door chrondroblasten en chondrocyten gevorm -> is sterk geassocieerd met bot 1.1 Chondroblasten o = Jonge actieve steunweefsel -> dat kraakbeen afscheidt die bestaat uit GAG’s en geassocieerd met collageen vezels o Ontstaan uit mesenchym o Liggen in isogene groepjes in de lacunes o Zijn heel groot en meer grilliger van vorm o Hebben een ronde kern o Vormen clusters van gevacuoliseerde cellen met een ronde vorm o Eromheen zit spoelvormige cellen van het ongedifferentieerde mesenchym  die zijn ontwikkelen tot fibroblasten en vormen een afgrenzende cellaag = perichondrium o Hebben een grote nuclei met een prominente nucleoli o Bevatten veel glycogeen en vet  het cytoplasma is daarom bleek o Hebben ook een basofiel cytoplasma 1. Doen aan actief synthese aan extracellulaire matrix proteinen Komt ook door de veelheid aan ruw endoplasmatische reticulum 1.2 Chondrocyten o Komen ALLEEN voor o Vaak geisoleerd o Liggen NIET in isogene groepen o Zijn uit elkaar gegaan o Zijn kleiner dan de chrondblasten -> hebben meer een ronde vorm o Kern is erg dicht en donker o Hebben ronde kern  kern kleiner dan chrondblasten o Weinig cytoplasma omdat ze niet actief zijn

Chrondoblast

$

Chondrocyt

1.3 Kraakbeengroei Groei van de kraakbeen komt door: o Proliferatie van de chondroblasten binnen de gevestigde matrix (= gestabileerde matrix) = Interstitiële groei  is beperkt en vooral in jong kraakbeen o

En door de ontwikkeling van nieuwe chondroblasten uit het perichondrium = appositionele groei.  deze groei gaat overheersen bij een volwassene cel

Na depositie (uitscheiden) van kraakbeenmatix worden de chondroblasten minder actief  Ze krijgen een kleine nuclei met bleek onduidelijk cytoplasma: CHONDROCYT De macromolecuelen van de kraakbeen matrix o Vezeleiwitten -> vnl. Collageen type II zorgt voor stabilieteit en stevigheid o Hyalonzuur = GAG -> Zij voorkomen vervorming door samendrukkende krachten o Proteoglycanen -> weerstand tegen drukkracht en zorgen voor diffusie van moleculen tussen bloed en cellen o Glycoproteinen zorgt voor celadhesie 1.4 Classificatie van kraakbeen Er zijn 3 soorten kraakbeen Ze onderscheiden zich door de vezeleitwitcomponenten van de extracellulaire matrix 1. Hyalien kraakbeen 2. Vezelig kraakbeen 3. Elastisch kraakbeen 1. Hyalien kraakbeen o Bevat type II collageen o Vormt tijdens de foetale ontwikkeling het tijdelijke skelet  tot dat het door de bot vervangen wordt o Vormt de groeischijven in pijpbeenderen bij kinderen o Vormt het articulaire oppervlakte van gewrichten ( bedekt gewrichtsoppervlakte) o Steunweefsel in de respiratoire doorgangen ( = ademhalingswegen) o Is bedekt door het perichondruim ( P) -> niet op de plaatsen waar het hyalienkraakbeen de gewrichtenoppervlakken bedekt o Perichondrium = een kapsel van fibrocollagenes bindweefsel dat het kraakbeen overal omgeeft. Het gaat naar boven over in het omgeven steunweefsel en vertoont naar binnen toe. Een overgang naar het kraakbeenweefstel De chrodroblasten zitten in een lacune en zitten samen in groepjes. Ze zullen uiteindelijk uit elkaar gaan bewegen als ze extracellulaire matrixmateriaal uitscheiden tijden interstitiele groei. Hyalien kraakbeen is geassocieerd met het perichondrium -> behalve waar het in contact komt met synoviale gewrichten Extracellulair matrix kleurt roze -> omdat de collageenvezels niet te zien zijn geeft het een glad uitzicht

2. o o o o o

Vezelig kraakbeen Zowel type I als type II collageen Component van de wervelschijven Component van de peesaanhechtingen aan botten Component van de verbindingen tussen de platte beenderen van de bekken Geen perichondrium

Kleine inactieve chondrocyten liggen verspreid in een roos-kleurige extracellulaire matrix waarin grove collageen vezels zichtbaar zijn = Type I van collageenvezels

Vezelig kraakbeen is soms aanwezig in sommige gewrichten. Tussenwervels zijn een voorbeeld  symfyse ( vezelig kraakbeen tussen 2 lagen hyalien kraakbeen) De lichamen van de wervels worden samen vast gehouden door de tussenwervelschijven en vormen zo lange wervelkolom  De schijven zijn dikke rubbere plaatsen die niet alleen dienen als schokdemper, maar laten ook beweging toe  zodat de wervelkolom flexiber is Tussenwervels zijn samengesteld uit fibrocollageneus (vezel) weefsel die chondrocyten bevatten en kraakbeenmatrix. De 2 oppervlakken die in contact staan met de vertebrale lichamen bevatten een dunne laag hyalien kraakbeen. Die laag bedekt een concentrisch gelameleerde rubberige structuur van vezelig kraakbeen : de annulus fibrosis In centrum van de schijf hebben we een zachte-gelatine-achtige matrix = nuclear pulposus

In de tussenwervelschijf heeft men de annulus fibrosus die in een compacte regio vormt aan de buitenkant van de schijf. Tussen de annulus fibrosus ( vanbinnen in de schijf) bevindt zich er een zacht semi-vloeibare kern van zachte gelatineachtige matrix = nucleus pulposus

ISCHIAS: Slijtage aan de tussenwervelschijf kan leiden tot degenratie van de annulus fibrosus en met een verlenging tot de nucleus polposus. Dit zorgt voor: 1. Verminderde functie als schokdemper 2. Uitzetting van de annulus fibrosus wat leidt tot zwelling Als de annulus fibrosus gaat opzwellen in de richting van de zenuwen en in de ruggengraat, kunnen die zenuwen beschadigd geraken  zorgt voor perifere zenuwsymptonen Tussenwervelschijf degenegratie o komt het meest voor in lumbale regio van de wervelkolom o zorgt voor druk op de zenuwen o zorgt voor pijn die naar beneden in de rug gaat en de achterkant van het been 3. o o o o o o o

Elastisch kraakbeen Bevat type II collageen en elastische vezels Buigzaam In de oorschelp In de wanden van de externe gehoorgang In de buis van Eustachius Epiglottis ( strottenklep) Larynx (strottenhoofd) De structurele organisatie van elastiche kraakbeen is ongeveer hetzelfde bij hyalien kraakbeen. Ze hebben ook een perichondriale laag en chondrocyten in de extracellulaire matrix. Het verschilt wemet hyalien kraakbeen omdat het elastische kraakbeen elastische vezels bevat= donkere tot zwarte gekleurde bundels die tussen de cellen lopen en geeft een grote veerkracht aan het kraakbeen

Deelinstructie 1: 1 Vergelijk de lichtmicroscopische kenmerken van chrondroblasten en chondrocyten, 2 Voor wat betreft de ligging van de cellen, de grootte en de vorm van de kern 3 Kern/cytoplasmaverhouding en het uitzicht van het cytoplasma Chondroblasten Chondrocyten Ligging van de cellen In Lacuna + clusters van Individueel gevacuoliseerde cellen Grootte en vorm van de kern Grote kern met duidelijke Donkere kernen nucleolen Kern/cytoplasmaverhouding Uitzicht cytoplasma Bleek gevacuoliseerd Minder cytoplasma (lagere

cytoplasma, basofiel (veel RER)

metabolische activiteit

4 Verklaar de basofille van het cytoplasma in de chondroblast De basofilie is het gevolg van een hoge hoeveelheid RER in het cytoplasma 5 Welke zijn de 2 vormen van kraakbeengroei. Diffineer beide processen  Appositionele groei Dit is de groei door vorming van nieuwe chondroblasten uit de chondrogene cellen in het perichondrium en de proliferatie van de chondroblasten binnen de gevestigde matrix. Het perichondrium bestaat uit een fibreuse (F) en een chondrogene (C) laag. Deze chondrogene laag levert nieuwe chondroblasten, die kraakbeenmatrix (M) afzetten, waardoor nieuwe lagen kraakbeen gevormd worden  Interstitiële groei Deze groei houdt de deling van de kraakbeencellen en de vorming van een nieuwe matrix in. Het gebeurt bij jong kraakbeen en de groei is beperkt. Cellen uit dezelfde moedercel vormen isogene groepen. Chondroblasten en chondrocyten in de diepere lagen kunnen nog enkele malen delen, maar hebben een beperkte mogelijkheid om uit elkaar te groeien, zij vormen isogene groepen (I)

6 Welke type zal bij de volwassene overheersen Appositionele kraakbeengroei 7 Welke zijn de voornaamste macromolecuelen van kraakbeenmatrix? Welke rol spelen ze en correleer dit met de eigenschappen van de kraakbeenmatrix? De macromolecuelen van de kraakbeen matrix o Vezeleiwitten -> vnl. Collageen type II zorgt voor stabilieteit en stevigheid o Hyalonzuur = GAG -> Zij voorkomen vervorming door samendrukkende krachten o Proteoglycanen -> weerstand tegen drukkracht en zorgen voor diffusie van moleculen tussen bloed en cellen o Glycoproteinen zorgt voor celadhesie

8 Hyalien kraakbeen, vezelig kraakbeen en elastische kraakbeen verschillen o.a door de vezeleiwit componenten van de extracellulaire matrix 9. Welke zijn deze vezeleiwit-component en hun eigenschappen? Wat is de relatie tussen voorkomen en functie van deze kraakbeentypes? Hyalien kraakbeen: o bevat enkel type 2 collageen o Fetale ontwikkeling: vormt tijdelijk skelet bij enchondrale botvorming tot het wordt vervangen door bot. o Vormt de (groeischijf) in lange beenderen/pijpbeenderen (bij kinderen), bekleding botoppervlak in gewrichten en kraakbeen in de luchtwegen (neus, trachea en bronchi) Vezelig kraakbeen: o Bevat type I en type II collageen o Deel van tussenwervelschijven, peesaanhechtingen aan botten en verbindingen van heupbeenderen Elastisch kraakbeen: o Bevat type II collageen en elastische vezels o Bevindt zich in oorschelp, in uitwendige gehoorgang en buis van Eustachius, en in epiglottis van de larynx. o 10 Bestudeer de 3 soorten kraakbeen. Let vooral op de kleurreactie van de extracellulaire matrix. Hyalien kraakbeen: o Collagene vezels vertonen ongeveer dezelfde brekingsindex als e grondsubstantie, waardoor ze lichtoptisch niet zichtbaar zijn o Chondrocyten liggen in lacunen en vormen isogene groepen o Rond de lacunes is een sterker kleurbare (meer chondroïtinesulfaat) zone zichtbaar, het territorium o Interterritorium: Het minder basofiele kraakbeen tussen de territoria o De territoriale matrix in de onmiddelijke omgeving van de lacunae kleurt intenser dan de interterritoriale matrix. Vezelig kraakbeen: o Tussen de parallelle rijen van inactieve chondrocyten bevinden zich collagene vezels o de type I collage vezels mengen zich met de type 1 collagene vezels in het omgevende fibbrocollageen steunweefsel Elastisch kraakbeen: o Tussen de chondrocyten bevinden zich elastische vezels van verschillende dikte o Structurele organisatie is gelijkend op die van hyalien kraakbeen, met perichondriale laag en chondrocyten in een EC matrix. o Verschillen omdat ze elastische vezels bevatten, die als zwartkleurende lineaire bundels lopen tussen cellen  zorgen voor grote resiliëntie en elastische recoil in het kraakbeen

11. Het perichondrium is een kapsel van fibrocollageneus bindweefsel, dat het kraakbeen bijn overal nauw omsluit. Het gaat naar buiten over in het omgevende steunweefsel en vertoont naar binnen een geleidelijke overgang naar het eigenlijke kraakbeenweefsel Waar is Hyalien kraakbeen niet bedekt? Perichondrium: Laag van spoelvormige fibroblasten en collageen dat continu is met de buitenste laag van de EC matrix van het hyaliene kraakbeen In gewrichten is het kraakbeen niet bedekt met perichondrium 12. Vezelig kraakbeen is aanwezig in sommige gewrichten. De tussenwervelschijf zijn hiervan een goed voorbeeld. Hoe noemt men deze gewitchten Fibreuze gewrichten Symfyse 13. Wat is Ischias en wat kan een mogelijke oorzaak zijn ( pathogenese)? Ischias: De druk- en trekkrachten op de tussenwervelschijven kunnen leiden tot degeneratie van de annulus fibrosus, waarbij de nucleus pulposus zich hierin uitbreidt. Dit resulteert in: - Verminderde efficiëntie v/d schijf als schok-opvanger - Expansie v/d annulus fibrosus, waardoor deze opzwelt Indien de annulus fibrosus uitsteekt naar de plek waar de spinale zenuwen aan het ruggenmerg ontspringen, kunnen de zenuwen gerekt/beschadigd worden waardoor symptomen in de perifere zenuwen ontstaan. Degeneratie v/d tussenwervelschijven komt vooral voor in het lumbale gebied v/d wervelkolom en veroorzaakt druk op de zenuwen, resulteren in ischias, pijn die langs de rug naar de buitenkant v/h been trekt.

2.

Botweefsel

2.1 Botweefsel Bot bevat een gespecialiseerde extracellulaire matrix samengesteld uit collageen type I, GAG’s en glycoproteïnen ( osteocalcine) Bot is een steunweefsel -> gekenmerkt door zijn rigiditeit (= stijfheid) en hardheid Heeft 4 hoofdfuncties: 1. Mechanische ondersteuning (vb. ribben) 2. Beweging mogelijk maken (vb. pijpbeenderen)

3. Bescherming (vb. schedel) 4. Metabool reservoir vr mineraalzouten Botweefsel is samengesteld uit: 1. Steuncellen: osteoblasten en osteocyten 2. Een niet-gemineraliseerde matrix van collageen en glycosaminoglycanen : osteoïd  wordt uitgescheiden van osteoblasten 3. Anorganische mineraalzouten die afgezet zijn in de matrix 4. Remodellerende cellen: osteoclasten Botweefsel bevat gespecialiseerd extracellulair matrixmateriaal  OSTEOID 2.2 Osteoïd o = collageenrijk steunweefsel o Wordt gesynthetiseerd en gescreteerd door osteoblasten o Bevat type I collageen ingebed in een glycosaminoglycanen-gel met specifieke glycoproteïnen (vb. osteocalcine) dat sterk bindt aan calcium. o Depositie van mineraalzouten in het osteoïd  zorgt dat het bot zijn karakteristieke rigiditeit en functionele stevigheid krijgt o Osteoid wordt gesynthetiseerd door osteoblasten en osteocysten ( hebben dezelfde collageensynthese capaciteit als fibroblasten) EN voeden het osteoïd waarin anorganische mineraalzouten zijn afgezet om het keihard en onvervormbaar te maken o Osteoclasten remodelleren voortdurend het afgezette bot ( = gemineraliseerde osteoïd). o Kan in 2 vormen voorkomen: Lamellair of plexiform

o o

Gevormd verkalkt bot kant terug afgebroken worden door osteoclasten = veranderde fagocyterende cellen met meerdere kernen Juiste activiteiten van osteoclasten ( afbreken van gevormd bot) en osteoblasten ( nieuw bot maken) is belangrijk voor het behouden van onze botstructuur.

Osteoblasten

Osteocyst

Osteoclast

2.3 Botweefsel wordt voortdurend omgebouwd Botweefsel = dynamisch weefsel  wordt continu afgebroken en opgebouwd onder invloed van hormonale en fysieke factoren  remodellering. Ombouw botweefsel: o

o

o

o

Botomzetting komt weinig voor in volwassene, maar in baby’s en kinderen komt dat wel heel erg veel voor om te groeien en actieve verbouwing (remodelering) is nodig om tegen te gaan met nieuwe eisen zoals het beginnen met lopen Bij volwassenen kan de bot omzetting veranderen van zijn normale level om zo te voldoen aan verhoogde eisen bv het verhogen van de botmassa om te voldoen aan verhoogde fysische activiteiten Verhoogde bot omzetting en remodelering kan ook het resultaat zijn van pathologische processen < bv de verhoogde secretie van het parathroid hormaan door overactieve parathyroid klieren of parathyroid tumor bv Paget’s disease In deze gevallen is de bone remodelling chaotisch en willekeurig -> wordt niet gerelateerd aan de nood om fysieke belastingen tegen te gaan Dus: de botarchitectuur is beschadigd -> men krijgt pijn en men krijgt aanleg voor botfractuur

2.4 De 2 hoofdsoorten botweefsel De 2 hoofdpatronen van bot zijn plexiform en lamellaire De 2 types van bot zijn te onderscheiden aan de hand van het patroon van collageen in het osteoid: 1. Plexiform (primair) bot: gekenmerkt door kriskras gelegen collageenvezels  is mechanisch zwak 2. Lamellair (secundair) bot  gekenmerkt door evenwijdige rangschikking van het collageen zijn lammellen  is mechanisch sterk Plexiform bot: o Gemaakt als de osteoblasten het osteoïd snel produceren  onregelmatige afzetting van de collageenvezels  ruimtelijk vlechtwerk ( losse in elkaar geweven patroon) o Ontstaat in de eerste stadia v/d embryonale ontwikkeling o Resulterend plexiforme bot wordt langzaam vervangen door de ombouw en afzetting van het steviger lamellair bot o Bij volwassenen ontstaat plexiform bot wanneer snel nieuwe botvorming plaatsvindt, zoals bij herstel van een fractuur of in het paget’s disease ( Ziekte van Paget) o Na een fractuur wordt plexiform bot geremodellerd en wordt lamellair bot afgezet, maar bij de ziekte van Paget is het plexiforme bot blijvend  mechanische zwakte en deformatie (botmismaaktheid) o Bij een gezonde volwassene is bijna al het botweefsel lamellair

Ziekte van Pages

2.5 Botten hebben een dichte buitenste cortex en een binnenin gelegen trabeculair gebied Meeste botten: volgende basale architectuur: o Buitenste cortex of compacte zone o Een binnenste trabeculaire of spongieuze zone Corticale bot: o Vormt een rigide (= stijve) buitenste laag die de deformatie (vervorming) tegengaat Trabeculaire netwerk: o Geeft stevigheid doordat het functioneert als een complex systeem van interne botbalkjes o In de holten tussen het trabeculaire netwerk zit beenmerg o In botten met een gewicht dragende functie is het trabeculaire patroon geordend om maximale weerstand te bieden aan de fysieke krachten waaraan dat bot meestal wordt blootgesteld -> de gespecialiseerde steuncellen van het bot zitten meestal aan het oppervlakte of in de kleine ruimten in het bot = lacunae

Deelinstructie 2A Welke erfelijke ziekte geeft afwijkende osteodcollageen Defect in osteoïdcollageen kan een oorzaak zijn van osteogenesis imperfecta, een erfelijke ziekte gekenmerkt door botfragiliteit 2 Welke rol spelen de niet-collageneuze osteoïdcollagenen Tot de niet-collageneuze boteiwitten in de substantie behoren osteocalcine, osteonectine, osteopontine en verschillende andere proteïnen gecombineerd met carbohydraatmoleculen. De precieze functie van deze proteïnen is niet gekend, maar sommige binden aan Ca en andere mineraalionen, waardoor ze een rol kunnen hebben in mineralisatie. 3 Beschrijf het morfologische en functionele verschil tussen plexiform en lamellair bot Plexiform (primair) bot:

o Gekenmerkt door kriskras organisatie van collageenvezels · is mechanisch zwak  geproduceerd wanneer osteoblasten snel osteoïd produceren. o Er is dan een onregelmatige afzetting van collageenvezels, waardoor er een ruimtelijk vlechtwerk ontstaat. o Ontstaat in de eerste stadia van de ontwikkeling (foetale botten). o Resulterend plexiform bot wordt langzaam vervangen door ombouw en afzetting van lamellair bot o Bij volwassenen ontstaan plexiform bot wanneer snel nieuwe botvorming o Plaatsvindt, zoals bij herstel van een fractuur of bij de ziekte van Paget

Lamellair (Secundair) bot:

o Gekenmerkt door een parallelle rangschikking van collageen binnen de lamellen  is mechanisch sterk o Bij een gezonde volwassene is bijna al het botweefsel lamellair 4 Welke type bot is overvloedig aanwezig bij ziekte van Paget? Na een fractuur wordt plexiform bot geremodelleerd en wordt lamellair bot afgezet, maar bij de ziekte van Paget is het plexiforme bot blijvend. Hierdoor ontstaat er mechanische zwakte en deformatie van het bot.

5 Bestudeer de schematische voorstelling van corticaal bot In de cor...