Kapitel 12 - Skeletvæv

“What a piece of work is man! How noble in reason! How infinite in faculties! In form and moving how express and admirable”

William Shakespeare

Til skeletvæv regnes tæt kollagent bindevæv (se kap. om bindevæv), brusk og knoglevæv.

Brusk

Brusk (Lat. cartilago, gr. chondros) er en specialiseret form for bindevæv, og består af ECM og celler. Cellerne, chondrocytterne, er indlejrede i små hulrum. ECM er rigeligt, og består af fibrer i en grundsubstans. Brusk indeholder ikke kar og nerver, og ernæringen sker ved diffusion igenem grundsubstansen. Det meste af brusket (bortset fra ledbrusk) er omgivet af tæt kollagent bindevæv, betegnet perichondriet. Det findes forskellige typer af brusk:

• Hyalinbrusk, er den mest almindelige formen for brusk. Den har et blåligt, glasagtigt udseende. Cellerne ligger indlejrede i lacunae, fordybninger. Bruskmatrixen består af kollagene fibriller, og går fra eosinofil ved perichondriet til basofil længere inde i brusken, for at være stærkt basofil omkring de isogene grupperne (se senere), hvor man tegener det territorial matrix. Grundsubstansen består til 75 % af vand i form af en meget fast gel, der skyldes proteoglykaner, og ernæringen af chondrocytterne sker genem denne. Brusk udvikles fra mesenchym, i chondrifikationscentre, der udvikler sig på to forskellige måder:

-Interstitiel vækst, hvor chondroblasterne deler sig i lakunerne, og danner derved små cellegrupper, isogene grupper.

-Apositionel vækst, hvor celler i den dybe delen af det nydannede perichondriet diffrentierer sig til chondrocytter, og bygger herved på brusken.

• Elastisk brusk Ligner hyalinbrusk med en undtagelse; ecm er genemvævet af et tæt netværk af elastiske fibrer. Elastisk brusk findes bland andet i epiglottis og i hørselapparaten (den chondrale delen af ydreøret og tuba auditiva)

• Fibrøs brusk Benævns også fibrocartilago, og er en overgangsform imellem bindevæv og hyalinbrusk idet det består af en blandning af hhv. tætliggende kollagene fibrer og bruskceller. Fibrøs brusk forekommer i disci intervertebrales, og i nogle led. Fibrøs brusk mangler perichondrium.

Knoglevæv

Knoglevæv udgør største delen af skeletet, og er særdelig læmpet, på grund af sin lætte vækt og sin styrke. Hovedfunktionen af skeletet er at være ett støtteorgan, idet det fungerer som vægtstanger for de tilhæftede muskler samt afstiver legmet mod tyngdekraften. Skelleten har desuden beskyttende funktioner, f.eks. i kraniet. Endelig er knoglevæven med til at oprætholde calciumhomeostasen i kroppen.

Makroskopiskt er en typisk rørknogle opbygget på følgende måde: Et ydre lag af substantia compacta, eller cortical knogle, beklæder et indre lag af substantia spongiosa, eller trabekulær knogle, og inde i midten findes marvhulen, der er fyldt af knoglemarv. Et lag tæt bindevæv, der benævnes periost eller benhinden, beklæder ydresiden af compacta, og en cellerig bindevævshinde, der benævnes endost, beklæder indresiden af spongiosa. Rørknogler kan deles ind i forskellige afsnitt: diafysen, der er skaftet, epifysen, der er enderne, og metafysen der ligger ind imellem. Diafysen er beklædt med et lag hyalinbrusk, der benævnes cartilago articularis eller ledbrusken. En rørknogle er forsynet med en a. nutricia der vokser ind i knoglen midt på diafysen, ind i marvhulen. Arterien deler sig i to centrale longitudinelle arterier, der afgiver radierende grene, der strækker sig hele vejen ud til periost. A. nutricia supleres af arterier der løber ind i metafysen og epifysen, benævnde metafysale og epifysale arterier.

• Substantia compacta Substantia compacta består til overvegende del af knoglematrix, der danner lag, lameller. Knoglecellerne, osteocytterne, befinder sig i små hulrum, lacunae i lamellerne, og har kontakt med hindanden ved s.k. canaliculi, der er små celleudløbere ved hvilke cellerne transporterer stoffer (diffusion genem matrix er ikke mulig). Lamellerne består af paralelle kollagene fibrer, og er ordnet koncentriskt omkring længdeforløbende kanaler i knoglen, benænde Haverske kanaler, der danner haverske systemer, eller cortikale osteoner (dvs. 1 et osteon indeholder 1 kanal), der løber i længderætningen. I disse kanaler løber kapillærer, lymfekar, nervetråde samt bindevæv. Et osteon er ca 3 mm langt, og 15 µm i diameter. Lamellerne kan tydeligt skelnes fra hindanden ved de s.k. cementlinierne. På nogle steder i knoglen kan der ses uregelmæssige områder, der er rester af nedbrudte osteoner, og de benævns interstitielle lameller. Ud mod periost og ind mod spongiosa findes lag af lameller der benævnes hhv. ydre og indre grundlameller Imellem de Haverske systemerne løber de Volkmanske kanalerne, der forbinder de Haverske med hindanden og med periost og marvhulen. De volkmanske kanalerne løber mer eller mindre horisontelt og er ikke omgivne af koncentriske lameller.

• Substantia spongiosa Trabekulær knogle består også af lameller, men ikke i form af Haverske systemer, og mangler derfor haverske og volkmanske kanaler, og derved mangler de blodkar. Grundformen i spongiosa er det trabekulære osteon, der har form af en flad skive med en tykkelse på ca 70 µm og en længde på 0,6 mm. Skiven er bygget af 20 lameller, der løber paralellt med skivens flade. Ernæringen af osteocytterne i trabekulær knogle sker via diffusion fra den endostale flade via cellernes caniculi.

• Periost består i knoglens vækstperiode af et indre og et ydre lag.

-Det indre laget er løst, vaskulariseret bindevæv, hvor der forekommer osteoblaster (se senere) og har derved osteogenisk potens, dvs. den kan danne knogle. Efter væksten inaktiveres osteoblasterne og bliver til knoglebeklædende celler, der ved knoglebrud kan aktiveres for at opbygge knoglen igen.

-Det ydre laget består af tæt bindevæv, indeholder færre, men større kar, der er i forbindelse med de volkmanske kanalerne. Fra det ydre laget løber Sharpeyske fibre, der består af kollagen, for at forankre periost til knoglen.

• Endost er meget tyndere end periost og består af et enkelt lag af affladede knoglebeklædende celler der udklæder knogleoverfladen på spongiosatrabeklerne samt marvhulen. I endost forekommer det også osteoprogenitorceller (se senere).

• Knoglematrix består af organisk matrix og uorganiske salte.

-Den organisk matrix består af kollagene fibre (90%) (type 1) inlejrede i en grundsubstans (proteoglykaner, vand + andre sjove stoffer). Kollagenet gør knoglematrixen eosinofil, og giver knoglen dets elastiske egenskaber.

-De uorganiske bestanddele udgør 75 % af tørvægten og består til største del af calciumfosfat i kristallisk form. Mineraliseringsprocessen kaldes calcifikation.

Som tiderligare nævnt er diffusion igenem matrix ikke mulig, og dette skyldes den store calcium-mængde.

Knogleceller

Der findes 5 slags knogleceller:

• Osteoprogenitorceller udvikles fra mesenchymale celler, der ved knogledannelse deler sig og diffrentierer til osteoblaster. Dette forekommer i fostret, men kan også forekomme ved knoglefrakturer.

• Osteoblaster er knogledannende celler, der syntetiserer og secenerer knoglematrix (kollagene fibre, proteoglykaner og alle andre små lortemolekyler). I områder med knogledannelse danner osteoblasterne et epithellignende lag af kubiske celler på overfladen af det nydannede knoglevæv. Karakteriserende for de metabolskt aktive fibroblaster er et væludviklet ruER og Golgiapparat. Ved knogledannelsen indlejres nogle af osteoblasterne i knoglen, og omdannes til osteocytter.

• Osteocytterne er de egentlige knogleceller, og befinder sig mellem lamellerne i knoglevævet. Osteocytterne dannes fra osteoblasterne, ved at tilbagedanne deres ruER og golgiapparat. Osteocytterne er viktige i arbejdet med at oprætholde en god “knoglekvalitet” da de kommunikerer med periost (via canaliculi).

• Knoglebeklædende celler eller overfladeosteocytter som de også kaldes, opstår fra osteoblasterne når knoglen er færdigdannet. Cellerne er pladeepithel-lignende og findes på alle ud- og indvændige knogleoverflader. Cellerne er viktige, fordi de hviler på et lag af osteoid (uforkalket knoglematrix), der hindrer osteoklasterne at nedbrydte knoglen. De knoglebeklædende cellerne kan fjerne osteoiden ved specielle signaler sådan at osteoklasterne kan nedbrydte knoglen.

• Osteoklaster er knoglenedbrydende celler. Cellerne har mange kerner og er store (diameter op til 100 µm). Cellerne er lokaliserede i indsænkninger, s.k. Howshipske lakuner, på knoglens overflade. Cytoplasmaet indeholder mange mitochondrier og vakuoler. Osteoklaster opstår fra andre stamceller end øvrige knogleceller.

Ossifikation

Ossifikation, forbening betegner dannelse af knoglevæv, og foregår alltid ved at osteoblaster syntetiserer og secenerer organisk matrix, der bliver mineraliseret. Ossifikationen tar udgangspunkt i et s.k. ossifikationscentrum eller benkerner. De fleste knogler forbener fra flere centre, som opstår på forskellige tidpunkter, og benævns her efter primære og sekundære ossifikationscentre.

Man skelner mellem to forskellige former for ossifikation:

• Intramembranøs ossifikation Intramembranøs ossifikation, primær eller mesenchymal ossifikation starter med at mesenchymale celler deler sig livligt, diffrentierer til osteoblaster der secenerer osteoid og danner derved et primært ossifikationscentrum. Osteoiden undergår mineralisering, og ossifikationscentret vokser i størrelse. Nogle af cellerne indlejres i knoglematrixen og bliver til osteocytter, osteocytterne erstattes af mesenchymale celler der diffrentierer. Der opstår enkelte små øer eller trabekler af nydannet knoglevæv, der er rigt vaskulariseret og benævnt primitiv spongiosa. Hvor der senere vil blive kompakt knogle fortykkes trabeklerne, og den bindevæv der findes i hulrummen forsnævres omkring blodkarrene, og der opstår primitiv compacta, der har kar løbende i kanaler, hvilke benævnes primitive Haverske systemer eller primære osteoner. Den primitive compactan er non-lamellær, dvs. de kollagene fibre løber tilfældigt. Den primitive spongiosan og compactan vokser (som beskrevet tiderligere)og undergår modellering og udvikles til knogler. Følgende knogler udvikles fra intramembranøs ossifikation: De flade kranieknogler, dele af mandibula samt hovedparten af clavicula.

• Enchondral ossifikation Enchondral, sekundær eller desmal ossifikation starter med at der dannes en bruskmodel af knoglen, bestående af hyalin brusk. På midten af denne model dannes det primære eller diafyseale ossifikationscentrum ved at chondrocytterne svulmer op (hypertrofierer) og lakunerne vokser i størrelse. Bruskmatrixet reduceres til tynde septa der undergår calcifikation, og matrix bliver mere basofil. Paralelt med dette får cellerne i perichondriet osteogenetiske genskaber, og perichondriet kaldes nu periost. Cellerne i den dybe delen af periost differentierer til osteoprogenitorceller, der videredifferentierer til osteoblaster. Osteoblasterne secenerer knoglematrix, og danner en periostal manchet. Fra den dybe delen vokser nu en indvæksttap ind bruskmodellen, og invaderer hulrummene i brusken. Indvæksttapen fører med kar og mesenchymceller, der differentierer til dels osteoklaster og dels primitiv knoglemarv. Osteoblasterne danner et epitheloidt lag på de forkalkede brusktrabeklerne, og starter at secenere knoglematrix, og et primært ossifikationscentre er dannet.

De dannede knogletrabekler reabsorberes af osteoklaster, der “spiser” en marvhule, samtidig med at osteoblasterne rykker længere mod epifysen, med osteoklasterne følgende. Osteoblasterne ordnes i longitudinelle søjler. Knoglen kan ved dette tidpunkt inddeles i 5 zoner:

1. En zone med reserbrusk.

2. En zone med proliferation af bruskceller.

3. En zone med hypertrofi af bruskceller.

4. En zone med bruskforkalkning.

5. En zone med bruskfjernelse og knogledeponering.

Området hvor knoglen overgår i brusk kaldes metafysen og svarer til den 5. zonen.

Samtidig med længdevæksten i marvhulen vokser manchetten i både diameter og længde ved pålejring af nyt knoglevæv.

Omkring fødseln begynder det at opstå sekundære eller diafyseale ossifikationscentre i hver ende af rørknoglen. Dette foregår lige som ved den primære ossifikationen, med undtagelsen at epifysens indre kavitet bliver spongiøs, og at det ikke dannes en manchet, da det yderste lag brusk bliver til compacta beklædt med ledbrusk. Den transverselle bruskskive der adskiller epifysen fra diafysen betegnes epifyseskiven, og det er i denne den fortsatte længdevæksten foregår.

Denne type af knogledannelse sker i alle knogler, undentagen de knogler der er dannet ud fra intramembranøs ossifikation.

Den primitive compacta der dannes ved både intramembranøs og enchondral ossifikation har kollagene fibre løbende i tilfældige retninger i primitive osteoner. Dette laver knoglevævet om på ved remodellering til definitive osteoner (/Haverske systemer). Remodelleringen går i kort ud på at osteoklaster danner et borehoved, der udborer en cylinder svarende til diametern på osteonet der ska remodelleres, og osteoblaster secenerer nydt matrix, denne gang i lameller, der påbygges ind mod lumen i den haverske kanal. Det samme sker når primitiv spongiosa ska remodelleres, med undentagelsen at osteoklasterne laver en fure istedenfor en cylinder. Remodellering er noget der sker hele livet igenem, også efter at al primitiv knoglevæv er erstattet med lamellær knogle.