PBL Fall 3: Ben och brosk


Fallbeskrivning

Barn bryter benet. Barnet cyklar och ramlar, undersökning visar på smärta och ömhet i höger underben. Röntgen visar snefaktur genom diafysen på tibula/fibula. Gipsar benet något kortare och får gå med det i sex vecko.r. Läkningen går bra och det har inte skadat tillväxtzonen. 

 

Studiemål och Innehåll

  • Leder, typer
    • Fogar
    • Synoviall
  • Uppbyggnad av leder
  • Bindväv
  • Brosk
  • Hur regleras tillväxt
    • Ben
    • Bindväv
  • Hur läker benbrott
  • Vad är benmärg
    • Var finns det?
  • Åldrande och bildande av skelett
    • Embryo
    • Barn
    • Vuxen
    • Pensionär
    • Nedbrytning
  • Hur är ben uppbyggt
    • Mikro
    • Makro
    • Innehåll
    • Struktur
    • Celler
    • Bildande
    • Växer
    • Tillväxtzoner

 

Studieguiden

  • Du skall också kunna förklara:
    • Hur benen är uppbyggda,
    • Calciumomsättningen,
    • Hur benvävnaden fungerar normal
    • Hur ett benbrott läker.
  • Du skall kunna förklara hur  (uppbyggda och hur de fungerar ur molekylär, mikroskopisk och makroskopisk)
    • Brosk
    • Ben 

Tentafrågor

  • Nämn funktion för följande celler
    • Osteoprogenitorceller
    • Osteoblaster
    • Osteocyter
    • Osteoklaster
  • Namnge strukturer i benvävnad
  • Beskriv olika typer av benbildning (namn samt beskrivning i en mening).
  • Vad har parathyroidhormon (PTH) och kalcitonin för effekt på ben?
  • Hur påverkar dessa hormoner blodkalciumnivån?

Sammanfattning

Skelettet

Människans skelettsystem är endo-skelett till skillnad från exo-skelett som då sitter på utsidan av kroppen. Detta innebär även att skelettet växer med oss och att vi inte byter ut det när vi växer ifrån det.

Man delar upp det i Axiala (huvud, ryggrad, bröstkorg) och Appendicular (armar, ben) och kopplas till det axiala (centrala)

Benen i kroppen är väldigt levande och byts ut helt på ungefär 3-4 år såvida de är inte de kompakta och då upp mot 10 år.

 

 

Benets funktioner

  1. Skydd
    • Skydda våra organ från skador, så som revben och skallben som skyddar vår hjärna eller cirkulationsorgan (hjärta och lungor)
  2. Stöd
    • Bygger upp en ram som ger stöd åt organen i kroppen för att behålla formen av kroppen.
    • Kan stå emot stora drag och press-krafter.
  3. Rörelse
    • Skelettet ihop med skelettmusklerna är ansvariga för den frivilliga rörelsen som styrs via nerverna.
  1. Mineral och lagrings homeostas
    • Finns det för mycket kalcium (ca2+) i blodet så är skelettet ansvarig för att ta upp detta. Finns det för lite kommer skeletten att avge det. Fungerar alltså som en depå för mineraler.
    • Har även depå av fettvävnad som behövs för att spara triglycerider, fett.
  2. Produktion av blodceller
    • Producerar de röda och vita blodkropparna.

 

 

 

Ben

Benet har en förmåga att motstå kraft i from av både tryck och drag. Detta beror på dessa uppbyggnad av både organisk och oorgansk materia, som: 

Osteoid (organisk), som då ger stryka när man drar.

  • Icke mineraliserad del som skapas av osteoblasterna och som sedan mineraliseras.
  • Består främst av av kollagen och celler

Hydroxylapatit (oorgansik), som ger styrka när man trycker ihop.

  • Detta består av mineraler som kalcium och fosfor ihop med hyrxodygrupp. Detta finns såväl som i bena som i emaljer hos våra händer.
  • Kalcium-fosfat-kristaller.

 

Celler i benet

De hela utgår ifrån mesenkymala stamceller.

  • Osteoprogenitor cell / Osteogenic cell
    • Stamceller till osteoblaster och mognar med hjälp av tillväxtfaktorer till osteoblaster.
  • Osteoblast - Benbyggare
    • Bygga upp skelettet och dess ECM (Extra cellular matrix)
    • Kan ta upp calcium och fosfor från blodet och lagra i ECM
    • Dessa celler kommer efter ett tag omge sig av ECM och differentiera sig till en cell som kallas Osteocyter
    • OsteoBlast (B - build)
  • Osteocyter
    • Mest vanligaste cellen i ben och hjälper benet att få näring den behöver och är därför kopplad till blodet. Tar också bort avfall och dumpar det i blodet.
    • De har förgreningar som kopplar till kanaler (canaliculi) som används för att byta mineraler mellan osteocyterna.
  • Osteoclasts - nedbrytare
    • Bryter ner ECM hos benet och utsöndrar det till blodet.
    • Detta är viktigt då muskler behöver calcium och om vi då har brist på det kan benet användas som depå.
    • Kommer från monocyter.
    • OsteoClast (C - Crash)
  • Bone lining cells
    • Håller koll, likt andra celler, på membranet runt.
    • Är tillplattade ostoeocyter.

 

Kompakt ben består sedan av en ringformade strukturer som kallas osteon. Dessa är i sin tur av ringar, lite som åldersringar på ett träd (lamellae). Dessa skapas av Osteoblasterna som då senare differentierar till osteocyter när de omringas av EMC. Osteocyterna finns i rum mellan lamellae som då kallas lacunae (området runt osteocyterna). I mitten av Osteon finns en kanal som kallas Haverska kanalen. Denna innehåller blod, lymf och nerv-trådar.

Denna struktur finns det sedan många av för att bygga upp hela benet och deras Haverska kaneler går ihop till något som kallas Yolkmanns kanal.

 

 

Typer av ben

Kroppen består av 206 ben i vuxen ålder och fler under uppväxten eftersom en del ben växer ihop.

 

Långa ben

 

  • Eftersom de är längre än de är breda.
  • Har Epifys (röda blodkroppar), Metafys (tillväxtzon) och Diafys (fettvävnad, kompakt ben)
  • Radius, Ulna, Tibia, Fibula, Femur. Fingrarna är också och kan därför både vara stora och små.

 

Korta ben

 

  • Ungefär lika långa som breda, ser ut som kuber.
  • Ger stöd men rör sig inte själv.
  • Handloven (carpal), ankel (tarsal), knäskål (patella)
  • Sesamben - speciell underkategori
    • Övar då avståndet mellan ben och sena och ger större hävstångseffekt.
    • En speciell typ av korta ben.
    • Är av litet och av formen av ett sesamfrö.
    • Växer på våxa senor
    • Uppstår då vi har upprepade påfrestningar  och frikton
    • Patella, finns även i handen, foten osv.
    • Förekomsten kan vara inviduellt, men knäskålar har vi alla (oftast…)

 

Platta ben

 

  • Relativt smala och har en då en relativ stor yta som de täcker.
  • Skyddar interna organ, vävnad och är kontaktyta för muskler.
  • Har kompakt ben på ytan och spongiöst (Cancellous) inne i.
  • Skallbenet, revben, skulderblad.

 

Orregelbundna ben

 

  • Unika bentyper och former som inte kan kategoriserad med någon av de övre.
  • Har både kompakt och spongiöst (Cancellous).
  • Skyddar och ger stöd
  • Övre (maxilla) och undre (madible) käkbenen.

 

 

 

Långa ben

Är en av de 5 typer av ben som vi har i människokroppen och finns t.ex. i armar och ben. De har en kurvad del på ändarna (Epifys) och en cylindrisk del i mitten (Diafys). Mellan epifysen och diafysen finns metafysen och tillväxtzoner.

 

Epifys

  • Längst upp finns Hyalint brosk (genomskinligt, Articular cartilage) som ligger som friktionslager och kopplar ben till leder.
  • Den består av en bentyp som kallas spongy bone (eller Cancellous bone)  vilket liknar honungskaka, vilket också get det namnet trabecular bone.
  • Sponge bone  och därmed epifysen, tillverkar röda blodkroppar i en process som kallas hematopoiesis.

Metafys

  • Är övergången mellan epifysen och diafysen.
  • Innehåller en platta av hyalint brosk som kallas Epifysal plattan. Detta är tillväxtzonen som finns hos barn och ungdomar. Vid 25 år slutar det växa och blir övergången mot epifysen.

Diafys

  • Detta är det långa skaftet och innehåller benmärgen (medullary cavity, marrow cavity).
  • Utanför benmärgen hittar man kompakt ben (cortical bone), vilket innehåller gul benmärg. Gul benmärg lagdrar fettvävnad som används för att lagra fett i kroppen. Gul benmärg
  • Kompakt ben är väldigt starkt och består av osteon.

Endostium och Periostieum

  • Det täckande membranet runt kompakt ben, Periostieum mot insidan och Endostium mot utsidan.
  • Skyddar benet
  • Ger en ytan att fästa för ligament, muskler (via senor)
  • Celler som kan differentiera sig till osteoblaster

 

 

 

Benmetabolism

Om man ska ta processen från ett ben till att det bryts ner och byggs upp igen, går det till enligt:

  1. Benet är komplett med sina omslutande celler osteocyter.
  2. Osteoclaster signaleras till området och binder in till området. (vad som händer med osteocyterna vet jag inte).
  3. Osteoclasterna bryter ner benet och friger fosfor och calcium till blodet.
  4. Osteoclasterna släpper från platser och nu kommer Osteoblasterna att binda till platsen för att bygga upp benet igen.
  5. Osteoblasterna tar upp kalcium och fosfor från blodet för att bygga ECM (hydroxiapatide och kollagen) på platsen, som växer.
  6. När det är färdigt och Osteoblasterna omges av ECM kommer de att differentiera till Osteocyter.

 

 

Leder

Olika typer av leder

Fixa leder / Fiburösa leder

  • Håller ihop våra ben väldigt hårt och tillåter ingen rörelse.
  • Skallbenet och våra tänder (käkben till tänder).
  • Suturerna i skallbenet består främst av kollagen.

Synnovialleder

  • Skapar olika typer av rörelse och det finns flera typer av synnovialleder.
  • Synnovialleder kallas även "äkta" leder.
  • Innehåller:
    • Ligament
    • Synnovialvätska
      • Ger näring, stötdämpning, smörjning och makrofager.
    • Hyalint broskt på benändarna
    • Menisk

Broskleder (Amphiarthrosis)

  • Ger liten till ingen rörelse alls och består helt av brosk.
  • Bröstkorgen innehåller detta då den måste vara flexibel när vi andas osv.

 

 

Typer av synnovialleder

  • Äggled
    • Handleden
  • Gånggärnsled
    • Armbågen
  • Vridled
    • Ullna / Radius i armen
  • Kulled
    • Höft och axel
  • Saddelled
    • Tummen
  • Kodylärled
    • Knäet, Liknar gångjärn men ger viss rotation
  • Glidled
    • Handloven

 

 

Brosk

Brosk är mer flexibelt än och är också därför det behöver använda på olika ställen; öronen, näsan, bronkerna, delar av revbenen. Brosk kan även utföra mitos vilket är effektivt för tillväxten och därför man ser detta hos embryon/foster, ben är mer statiskt.  Det består av;

  • Kollagen fibrer (ger töjkraft)
  • Elastin fibrer
  • Protoglykaner

I brosken finns en celltyp som kallas Kondrocyt och deras ECM Kondrin. Kondrocyter har också en föregångare, Kondroblaster.

Tre typer av brosk beroende på koncentration av sammansättning av fibrerna listan över.

  • Hyalint
    • Hittas t.ex. uppe på epifysernalånga ben.
    • Består främst av kollagen fibrer.
  • Elastiskt
    • Består av högre andel elastin fibrer
    • Öronen
  • Fiberbrosk
    • Består främst av kollagen typ 1 och 2 och
    • Man hittar detta t.ex. i mellankotsskivan i ryggraden.

 

 

Benmärg

Det finns både gul och röd benmärg och det är uppdelar enligt:

 

Röd benmärg

Man hittar detta i epifyserna på de långa bena (spongiösa delar), där finns det större mängd och sedan en del i de platta benen. I de platta benen (diploë, mellan plattor) finns där ingen speciell kammare för det. 

Det är den röda benmärgen där blodkroppar bildas. 

 

Gul benmärg

Gula benmärgen är behållare för fett och finns till störst del i den avlånga diafys-delen på långa ben.

 

Kontroll av benbyggande (ben homeostat)

Hormoner som styr reglerandet sköts främst från sköldkörteln och bisköldkörteln. Under uppväxten spelar dock även östrogen och testosteron in och brist på detta ger kortväxthet och överproduktion till för stor utveckling.

I övrigt är det mängden belastning som benet utsätts för som avgöra hur mycket ben som behöver byggas (Wolfs law) . Eftersom musklerna drar i benen så ges det påfrestningar som behöver hanteras av att antingen gå sönder eller bygga upp sig.

Genom att solen lyser på huden så ombildas Dehydroxykolsterol till Cholecalciferol. Detta går sedan in genom lever för att ombildas till Calcidiol som kan användas i njuren för att vidare stimulera upptag av Calcium och Fosfor.

Det är via bisköldkörtel som PTH utsöndras om kalcium nivån i blodet är låg. Detta leder till flera stimulanser. Benen börjar att brytas ner för att utsönda kalcium och fosfor. Njuren stimuleras till att ombilda Calcidiol till Calcitriol. Calcitriol stimulerar i sin tur också benen för nedbrytning men även njuren och tarmarna för upptag av mineralerna. 

På andra sidan har man sedan Sköldkörteln som stimuleras av höga nivåer av kalcium i blodet. Detta leder till utsöndring av Calcitonin som verkar motsatt vad PTH gör.


 

När stimulering av nedbrytande av ben sker (alltså PTH nivån ökar) så kommer detta binda in till Osteoblaster som profilerar sig, slutar producera OPG (hämmar RANKL-bindningar, RANK ligand) och binder med RANK1-RANK till (pre) Osteoclast. Dessa osteoclaster får även makrofag stimulans (M-CSF) (Multiple colony stimulating factor)via receptorer (C-FMS). Detta gör att Osteoclasterna aktiveras, prolifierar och börjar bryta ner ben. Detta görs genom utsöndrande av saltsyra (HCl-) och enzymer, vilket leder till att mineraler utsöndas som: Ca2+ och PO4-. 

Det OPG gör är att den hindrar RANK-L (ligand) från att binda till RANK-receptorn på Osteoclast och därmed hämmar "aktiveringen".

 


 
 

Har man för mycket calcium får man problem eftersom calcium är verksamt vid cellsignalering av t.ex. nerver. Fosfatet används till bland annat ATP, energibyggande.

För mycket calcium kan leda till:

  • Utmattning
  • Minnesförluster 

För lite kan leda till

  • Kramper
  • Skakningar

 

 

Benbrott

Eftersom platsen där ett brott sker kommer att få mer blod och därmed näring och möjlighet till tillväxt, måste detta tas hänsyn vid växande. Däför gör man benet något kortare om fraktur uppstår på barn. Mängden beror på ålder. 

  • Hematoma - skada sker
    • Blodansamlingar till brottet
    • En del benceller har dött eftersom de saknar näring
    • Smärta och svullnad
  • Callus formation (benläkning) - dagar senare
    • Granulerad vävnad fyller frakturen och runt.
  • Bone formation - veckor senare
    • Den mjuka Callus omvandlas till hårt ben
  • Benet återställt - månader senare
    • Kompakt ben och osteotiskt cellaktivitet är igång igen
    • Benmetabolismen är igång igen. 

Klassifikation av frakturer

  • Är benet felplacerat eller sitter det kvar på rätt ställe
  • Är frakturen helt igenom eller bara delar
  • Stick benet ut genom huden

 

 

Benutveckling - Ossification

Under fosters utveckling, redan på embryostadiet så utvecklas brosk som kommer ligga till grunden för benen som kommer utvecklas. Detta har sin fördel då brosk är flexibelt, tar sin näring från omgivningen och kan själv utföra mitos.

Vid 8 veckor kommer brosket att börja bilda ben och detta sker genom att innersta delen börjar uteckla spongiöst ben och dra till sig nerver och ådror. Det är nu det blir hårt. Samtidigt som detta pågår och jobbar sig ut mot kanterna, jobbar brosket med att fortsätta växa, lite av en kapplöpning.  Ben kan utvecklas på två sätt, Intramembrant eller Endochondral.

Endochondral

Processen går ut på att brosk byts ut mot ben och sker från en yta inne i brosket (Primary ossification center). Secondary ossification center är den i epifysen när det området bildar ben, vilket sker senare. Ytorna börjar bilda ett skal av hårt ben. 

När ben börjar bildas kommer ådror och nerver behövas till platsen och efter ett tag, i de långa benen, bildas även en kammare för den gula benmärgen.

Anledningen till att det bildas kammare är att brosket kan få näring direkt via diffusion medan när ben bildas så fungerar detta inte längre. Då krävs det ådror och cellerna som låg där inne kommer dö bort och bilda hålrum.

 

Intramembran

Skiljer sig med att här är det celler som klumpar ihop sig i mitten av det fibröst området och msendymala celler ombildar sig till osteoblaster.  Dessa utsöndrar osteoid som calcifieras. Som tidigare blir omringade osteoblaster istället osteocyter. Blodådrar nästlar sig mellan för att ge näring till cellerna istället för lamellae. Lamellae (hårt ben) kommer sedan bildas på ytorna för att skydda. Röd benmärg bildas i den sponeösa benet som finns inne i.

 

 

Övrigt

Glöm inte testa dig med övningsfrågor här.