ENDOKONDRAL OSSIFIKATION: HISTOLOGI OCH PROCESS - ANATOMI OCH FYSIOLOGI - 2025

Den endokondrala ossifieringen och den intramembrana ossifikationen är två mekanismer för benbildning under embryonisk utveckling. Båda mekanismerna ger upphov till histologiskt identisk benvävnad.

Endokondral ossifiering kräver en broskform och är ossificeringsmekanismen för de flesta av de långa och korta benen i kroppen. Denna process för benbildning förekommer i två steg: 1) en miniatyrmodell av hyalint brosk bildas; 2) Brosket fortsätter att växa och fungerar som ett strukturellt skelett för benbildning. Brosk absorberas igen eftersom det ersätts av ben.

Grafisk framställning av strukturen på hyalint brosk (Källa: Kassidy Veasaw via Wikimedia Commons)

Det kallas endokondral eftersom ossifiering sker inifrån och ut, för att skilja den från perichondral ossifiering som sker utanför (från perichondrium) inåt.

Ossifiering betyder benbildning. Denna benbildning bildas genom verkan av osteoblaster som syntetiserar och utsöndrar benmatrisen, som sedan mineraliseras.

Ossifiering börjar på en plats i brosket som kallas ossifikationscentrum eller benkärnan. Det kan finnas flera av dessa centra som snabbt smälter samman för att bilda ett primärt ossifieringscenter från vilket benet kommer att utvecklas.

Histologi

I fostret, i området där benet ska bildas, utvecklas en modell av hyalint brosk. Hyalint brosk bildas genom differentiering av mesenkymceller. Det innehåller kollagen av typ II och är den vanligaste i kroppen. Från denna brosk äger oss ossifikation.

Broskbildning

I de regioner där brosket ska bildas grupperas och modifieras mesenkymcellerna, förlorar sina förlängningar och blir rundade. Således bildas kondrififieringscentra. Dessa celler förvandlas till chondroblaster, utsöndrar matrisen och fastnar och bildar de så kallade "luckorna".

De matris-omgivna chondroblaster som bildar luckorna kallas chondrocyter. Dessa celler delar sig och, när de utsöndrar matrisen, separeras de, bildar nya luckor och som en följd av dem genererar brosketillväxt

Denna typ av tillväxt inträffar från insidan och ut och kallas interstitiell tillväxt. De mesenkymala cellerna som omger brosket differentierar sig till fibroblaster och bildar perichondrium som omger brosket.

Benbildning

Ursprungligen växer brosket, men sedan ackumuleras kondrocyterna i centrumhypertrofi, glykogen och bildar vakuoler. Detta fenomen minskar matrispartitionerna, som i sin tur förkalkar.

Så här börjar processen för benbildning från ett primärt ossifieringscenter som genom en sekventiell process ersätter brosket som reabsorberas och ben bildas.

De sekundära centraerna för ossificering bildas vid ändarna av den beniga epifysen med en mekanism som liknar den för ossifikationen av diaphyses, men de bildar inte den beniga kragen.

I detta fall förvandlas osteoprogenitorcellerna som invaderar brosket i epifysen till osteoblaster och börjar utsöndra matrisen, som så småningom slutar ersätta brosket i epifysen med ben.

Endokrinal ossificeringsprocess

- Huvudprocesser

Endokondral ossifikation åstadkoms genom sju processer som beskrivs nedan.

Bildande av hyalint brosk

En modell av hyalint brosk täckt med en perichondrium bildas. Detta inträffar i embryot, i området där benet senare kommer att utvecklas. Vissa kondrocyter hypertrofi och dör sedan, och broskmatrisen förkalkas.

Det primära centrum för ossifiering bildas

Membranet i diaphysen vaskulariseras i perichondrium. I denna process blir perichondrium till periosteum och de kondrogena cellerna blir osteoprogenitorceller.

Bildande av en benkrage

De nybildade osteoblasterna syntetiserar matris och bildar en benkrage strax under periosteum. Denna krage förhindrar spridning av näringsämnen mot kondrocytter.

Bildning av medullära håligheter

Chondrocyter i mitten av diafysen som hade hypertrofierat, inte fick näringsämnen, dör och degenererade. Detta lämnar sammanflöda tomma vakuoler i mitten av membranen som sedan bildar benets medullära hålrum.

Den osteogena knoppen och början av förkalkning

Osteoklaster börjar bilda ”hål” i underperioden benkrage genom vilken den så kallade osteogena knoppen kommer in. Den senare består av osteoprogenitorceller, hematopoietiska celler och blodkärl. Detta påbörjar förkalkning och benproduktion.

Bildande av ett komplex bestående av brosk och förkalkat ben

Histologiskt förkalkade broskfärger blått (basofilt) och förkalkat benfläckar rött (acidophilus). Osteoprogenitorceller ger upphov till osteoblaster.

Bentillväxtprocess (Källa: derivatarbete: Chaldor (diskussion) Illu_bone_growth.jpg: Fuelbottle via Wikimedia Commons)

Dessa osteoblaster gör benmatrisen som deponeras i den förkalkade brosken, sedan beräknas denna nybildade matris och vid den tiden framställs komplexet av förkalkat brosk och ben.

Resorptionsprocess

Osteoklaster börjar resorbera det förkalkade brosket och benkomplexet när subperiostealbenet blir tjockare och växer i alla riktningar inom diafysen. Denna resorptionsprocess ökar storleken på den medullära kanalen.

Förtjockningen av subperiosteal benkrage växer mot epifyserna och, lite efter lite, byts brosken i diafyserna helt ut med ben, vilket lämnar brosk endast i epifyserna.

- Sekundära ossifieringscentra

1- Här börjar epifysernas ossifikation. Detta inträffar på samma sätt som inträffar i det primära mitten av ossifiering, men utan att bilda den subperiostealbeniga ringen. Osteoblasterna avsätter matris på den förkalkade brosken.

2- Benet växer i epifyseplattan. Benets ledytor förblir brosk. Ben växer vid plattans epifysiska ände och benet läggs vid plattans diaphyseala ände. Den brosk epifysiska plattan kvarstår.

3- När bentillväxten upphör sprids inte längre brosket på epifyseplattan. Tillväxten fortsätter tills epifysen och axeln möts med konsoliderat ben, och ersätter brosket i epifysen med ben.

Denna tillväxtprocess tar flera år att slutföra, och i processen omarbetas hela tiden benet.

referenser

1. Eroschenko, VP, & Di Fiore, MS (2013). DiFiores atlas för histologi med funktionella korrelationer. Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2010). Concise Histology E-Book. Elsevier Health Sciences.
3. Hiatt, JL (2006). Histologi för färgatlas. Lippincott Williams & Wilkins.
4. Mackie, E., Ahmed, YA, Tatarczuch, L., Chen, KS, & Mirams, M. (2008). Endokondral ossifikation: hur brosk omvandlas till ben i det utvecklande skelettet. Den internationella tidskriften för biokemi och cellbiologi, 40 (1), 46-62.
5. Nathalie Ortega, Danielle J. Behonick och Zena Werb. (2004) Matrixombyggnad under endokondral ossifikation. Trender Cell Biol.; 14 (2): 86–93.