Eigenschaften des Osteozytennetzwerks in gesundem und erkranktem Knochen

Abstract

ZusammenfassungHumaner Knochen ist von einem komplexen Netzwerk aus Lakunen und Kanalikuli durchzogen, welches von mechanosensitiven Osteozyten bevölkert wird. Durch Signalmoleküle und direkten Zellkontakt regulieren Osteozyten die Aktivität von Osteoblasten und Osteoklasten im Knochenumbau und modulieren so die mechanischen Eigenschaften des Knochens. Zusätzlich greifen Osteozyten in den Kalziumstoffwechsel ein und können lokal Kalzium resorbieren oder eine Mineralisierung beeinflussen. Wir diskutieren zwei Hauptfaktoren, welche die Mechanoresponsivität des Netzwerks schädigen:1. Der Tod von Osteozyten, z. B. bei unphysiologischer Belastung, und der Mangel an Osteozyten im Alter verschlechtern die Auflösung des mechanosensitiven Netzwerk. Dies verhindert eine adäquate Instandhaltung der Gewebequalität und resultiert in gealtertem, höher mineralisiertem Knochen mit einer Häufung von Mikrorissen.2. Der Verschluss von Lakunen mit Mineral verhindert zusätzlich den Nährstoff- und Signalmolekülfluss im Netzwerk. So wird die Lebensfähigkeit anliegender Zellen behindert und die Mechanoresponsivität verringert. Da die regulierende Funktion der Osteozyten auf den Knochenumbau für eine hohe Fraktur resistenz essenziell ist, bietet sich hier ein großes Potenzial, durch Unterstützung der Osteozytenlebensfähigkeit therapeutisch und präventiv Frakturen zu bekämpfen.

On the Origins of Fracture Toughness in Advanced Teleosts: How the Swordfish Sword's Bone Structure and Composition Allow for Slashing under Water to Kill or Stun Prey

“…Fracture toughness of the bone material. Our results point to the characteristics of bone suffering from a diminished osteocytic network as in aged human bone, [7,10,34] or with an absent osteocytic network known from some teleosts. A higher crack-growth toughness is reflected in a steeper R-curve, as shown by the base material.…”

“…Furthermore, we report that the rostrum of the sword represents an interesting model of lengthwise aging of bone tissue in a single organism, where an increasing mineral content and mineral homogenization with unchanged fibril–mineral interaction are found at the tip of the sword, as distinct from the base. Our results point to the characteristics of bone suffering from a diminished osteocytic network as in aged human bone, or with an absent osteocytic network known from some teleosts . A low number of viable osteocytes are associated with lower bone turnover and increased mineralization, which result in accumulation of microdamage …”

Micropetrosis – Occlusion of Osteocyte Lacunae

“…Through LCN currents, extracellular fluid flow boosting the molecular transport of nutrients, signal molecules, and waste products to keep osteocytes healthy. Osteocyte viability and integrity of its entire LCN are fundamental factors of bone homeostasis and bone quality 7 34 .…”