Hoe werken botten

Inleiding

Botten zijn heel belangrijk in het menselijk lichaam. Ze zorgen voor stevigheid en de mogelijkheid tot bewegen. Als de mens geen botten zou hebben zouden we in elkaar zakken als een pudding. Botten hebben een complexe werking want ze moeten licht en sterk zijn en ze moeten ook nog mee groeien met de mens. Dit is een ingewikkeld proces en daarom hieronder een uitwerking van de werking ervan.

Functies van botten

Botten vervullen verschillende functies binnen het menselijk lichaam. De drie functie zijn:

Mechanisch

De botten geven de mens vorm en beschermen de mens(zoals schedel en ribben). Ook zorg het er voor dat we kunnen bewegen en werken ze samen met spieren en pezen om een beweging te maken. In je oor zitten ook nog booten om het mogelijk te maken dat je kan horen.

Synthetisch

Bot bevat beenmerg en beenmerg produceert bloed.

Metabolisch

Botten werken ook als een soort container en ze slaan veel dingen op. Voorbeelden hiervan zijn calcium, fosfor, vet, maar ook zware metalen. Ook zorgen botten ervoor dat de pH waarde van je bloed constant blijft.

Ontstaan en groei van botten

Een foetus heeft in het begin nog helemaal geen botten. De botten moeten dan nog gemaakt worden, dit gebeurd door middel van twee verschillende processen namelijk 'intramembranosus ossificatie' en 'Endochondral ossificatie'. Ossificatie is het verkalken van het bot. De twee processen hebben verschillende eigenschappen en creëren verschillende type botten.

Intramembranosus ossificatie

Een belangrijke eigenschap van dit proces is dat er geen kraakbeen aanwezig is. Het voornaamste gebied waar dit proces zich afspeelt is de schedel en hier is ook geen kraakbeen nodig. Het proces begint met stamcellen die zich door constant delen en zo een bundel cellen vormen. Op een gegeven moment zijn er genoeg cellen en stopt het delingproces en beginnen de cellen te veranderen. De cellen beginnen dan een matrix van type-I Collageen fibril te vormen. De matrix is een osteoid en produceert osteoblast. Osteoblast vormt steeds meer osteoid en de osteoid begint dan te mineraliseren wat dan bot is.

Endochondral ossificatie

Bij dit proces wordt wel kraakbeen geproduceerd en is het belangrijkste proces wat zich in bijvoorbeeld de benen afspeelt. De eerste plek waar zich dit proces afspeelt is de schacht van het bot. Hierbij begint het proces ook eerst met stamcellen die beginnen te groeien. deze vormen dan ook een osteoid die ook weer osteoblasts produceert. Daarna verkalkt de osteoid en dit creëert gaten in de bot structuur waar zich het beenmerg in bevind. Tussen de gaten vormen ook bloedvaten om zo de botten van bloed te voorzien. Osteoblasts vromt dan weer nieuw osteoid aand de buitenkant zodat het bot kan groeien en osteoclasts verwijderen aan de binnen kant bot om zo gaten te creëren voor beenmerg.

Structuur van het bot

Het bot is een complexe structuur en bestaat uit verschillende onderdelen. Het bot moet sterk zijn en heeft daarom een honingraat structuur.

Been

Been is het hoofdbestanddeel van het bot en vormt het stevige gedeelte van de botten. Been is het gemineraliseerde gedeelte van de botten is wordt gemaakt door osteoblast. De combinatie van de mineralen en collageen maken de botten stevig en flexibel. Er zijn twee types been namelijk de compacte vorm en de sponsachtige vorm. De compacte vorm zit aan de buitenkant en het sponsachtige zit aan de binnenkant van de botten, het materiaal is precies hetzelfde het verschil is hoe de toestand van de microstructuur.

Beenmerg

Het beenmerg bevind zich in de botten en is verantwoordelijk voor het produceren van rode bloedcellen. Er zijn twee verschillende soorten beenmerg. Geel beenmerg wat voornamelijk uit vet bestaat en rood beenmerg. Beenmerg is heel bekend omdat dit stamcellen bevat.

Beenvlies

Het beenvlies zit om de botten gespannen en bevat zeer veel bloedvaten. Het is bedoeld om het bot te beschermen tegen invloeden van buitenaf. De binnenste laag bevat osteoblast en osteoclast.

Zenuw

De botten bevatten ook zenuwen om signalen van het bot door te geven naar de hersenen, bijvoorbeeld als de belasting heel erg hoog is moeten de hersenen een signaal geven dat het bot moet groeien.

Bloedvaten

Er bevinden zich niet veel bloedvaten in de botten en het voornaamste deel komt voor in de kern van het bot, waar zich ook het beenmerg bevind. De bloedvaten dienen ervoor om het bot te voorzien van voedingstoffen.

Cellen in het bot

Er zijn een viertal cellen belangrijk voor botten. Deze zorgen ervoor dat signalen doorgegeven worden en dat het bot groeit en ook weer afneemt.

Osteoblast

Osteoblast is verantwoordelijk voor het vormen van het bot. Deze produceren osteoid die voornamelijk uit type-1 collageen bestaan. Ze zijn ook verantwoordelijk voor het mineraliseren van van de osteoid matrix.

Osteocyt

Dit is de meest voorkomende cel in botten. Soms gebeurd het dat een osteoblast gevangen wordt genomen in de matrix, dan wordt een osteoblast een osteocyt en al deze osteocyts zijn met elkaar verbonden. ze zorgen voor het verspreiden van voedingstoffen en het afvoeren van afval.

Osteoclast

Osteoclast zijn verantwoordelijk voor het afbreken van bot materiaal en dit wordt bot reabsorptie. Samen met osteoblast zorgen ze er voor dat steeds de goede hoeveelheid bot materiaal aanwezig is om de sterkte te garanderen.

Osteoid

Osteoid is de bot matrix dat wordt gevormd door osteoblasts. Als de osteoid matrix begint te mineraliseren is er been gevormd wat voor de sterkte van het bot zorgt. 50% van het bot volume bestaat uit osteoids.

Hermodelleren

Het hermodelleren van bot is een proces waar steeds nieuw bot gemaakt wordt en afgebroken wordt. Met dit proces ontstaan er telkens kleine veranderingen aan het bot waardoor het mogelijk is te groeien, maar ook kunnen hierdoor kleine breuken gerepareerd worden. Dit proces regelt ook dat een bot dikker moet worden als het de hele tijd zwaar belast wordt. Bij implantaten geeft dit proces vaak problemen omdat de botten dan anders belast worden en soms te veel bot weer geabsorbeerd wordt en op die manier het implantaat los komt te zitten. Op dit moment wordt hier veel onderzoek naar gedaan om te kijken hoe een implantaat het beste gemodelleerd kan worden.

Ziektes van het bot

Botten kunnen ook ziek worden en er zijn verschillende soorten maar de meest prominente is osteoporose. Osteoporose is een ziekte waardoor de sterkte van het bot afneemt. Dit komt doordat de samenwerking van de osteoblasts en osteoclast verstoord wordt. Deze ziekte komt het meest voor bij oudere mensen en vooral bij vrouwen na de overgang. Hierdoor neemt het risico van botbreuken toe. Mensen die veel roken of drinken hebben een verhoogd risico om deze ziekte te ontwikkelen. Een geneesmiddel is er nog niet maar bij een grote afbraak van bot wordt vaak een prothese geplaatst.