Osteogenese: hoe groeien botten?

Hoe groeien botten? Osteogenese is het biologische proces van botvorming en -groei. We vertellen je er alles over in dit artikel!

Geschreven en geverifieerd door de arts Gilberto Adaulfo Sánchez Abreu.

Laatste update: 24 augustus, 2022

Osteogenese of ossificatie is het biologische proces van botvorming en groei. In wezen is het hoe botten groeien. Het begint in de achtste week van de embryonale ontwikkeling en is ook het proces dat optreedt om een botbreuk te herstellen.

Om het proces van osteogenese te begrijpen, is het belangrijk te onthouden dat de botten van het menselijk skelet uit drie embryonale structuren ontstaan:

• Het mesoderm
• De somieten
• De neurale lijst

Het proces van osteogenese, dat men soms ook ossificatie noemt, bestaat uit de omvorming van reeds bestaand weefsel tot botweefsel. Er zijn twee mechanismen die het lichaam gebruikt om deze transformatie uit te voeren:

• Endochondrale ossificatie. Dit is een complexer proces dat in twee stadia verloopt. Eerst wordt het beginweefsel vervangen door kraakbeen. Daarna wordt het verbeend.
• Intramembraneuze ossificatie. Dit is de directe omvorming van het oorspronkelijke weefsel tot botweefsel.

Laten we eens wat nauwkeuriger kijken.

Osteogenese, de fysiologie van botvorming en groei

Embryonale structuren

Het mesoderm is een van de drie cellagen waaruit het hele embryo zich ontwikkelt. Aanvankelijk zijn er drie cellagen: een buitenste, een tussenliggende en een binnenste laag. Het mesoderm is de tussenlaag en geeft aanleiding tot de botten van de ledematen.

Daarnaast zijn de somieten overgangsembryonale structuren die fundamenteel zijn voor de ontwikkeling van het patroon van gesegmenteerde structuren dat kenmerkend is voor gewervelde dieren.

Bovendien zijn de somieten de oorsprong van de beenderen die deel uitmaken van de centrale as van het lichaam of het axiale skelet. Hiertoe behoren het tongbeen, de ribben, de wervelkolom, het borstbeen, en de schedel- en gehoorbeenderen.

Tenslotte is de neurale lijst (neural crest) een voorbijgaande cellulaire formatie die kenmerkend is in de vroege stadia van de ontwikkeling. Zijn fundamentele kenmerk is de pluripotente aard van zijn cellen.

Met andere woorden, de cellen van de neurale lijst kunnen aanleiding geven tot praktisch elke soort definitieve structuur van het lichaam. Ze geven bijvoorbeeld aanleiding tot zowel craniofaciale beenderen als kraakbeen.

Endochondrale ossificatie

Het proces van endochondrale ossificatie wordt gekenmerkt door de vorming van kraakbeen uit embryonaal weefsel en de daaropvolgende ossificatie, die tot botgroei leidt. Globaal kunnen we dit proces in vijf fasen verdelen:

• Eerst brengen de cellen twee transcriptiefactoren tot expressie: PAX 1 en Scleraxix, die essentieel zijn voor de activering van de genen die de oorspronkelijke cellen in kraakbeen zullen omzetten. Dit wordt mogelijk gemaakt doordat sommige cellen op paracriene wijze naburige cellen daartoe aanzetten.
• De cellen die de nodige genen tot expressie hebben gebracht groeperen zich dan en worden chondrocyten.
• Deze chondrocyten vermenigvuldigen zich zeer snel en vormen zo een soort “mal” voor het toekomstige bot.
• Dan stopt de vermenigvuldiging, en de chondrocyten nemen in omvang toe. Deze chondrocyten wijzigen ook de bestanddelen die ze afgeven voor de vorming van de matrix, die dankzij calciumcarbonaat kan verkalken.
• Ten slotte wordt de kraakbeenvorm doorkruist door de bloedvaten die in vorming zijn. De chondrocyten sterven geleidelijk af en het lichaam vervangt deze door osteoblasten.

Osteoblasten zijn cellen die belast zijn met de vernietiging van bot waarvan de activiteit steeds in evenwicht moet worden gehouden met die van de osteoblasten. Dit komt omdat de juiste vorming en groei van de botten van dit evenwicht afhangen.

Intramembraneuze ossificatie

De vorming en groei van de platte beenderen van de schedel vinden plaats door het proces van intramembraneuze ossificatie. Deze groei vindt plaats binnen een bindweefselmembraan. Sommige van de cellen in dit membraan worden osteoblasten, de cellen die de botmatrix vormen. Andere zullen ondertussen cellen worden die deel uitmaken van de kleine bloedvaten die de botten irrigeren.

De osteoblasten (Engelse link) groeperen zich tot wat het ossificatiecentrum genoemd wordt, waaromheen zich geleidelijk het bot zal vormen. Dit komt omdat deze cellen bestanddelen synthetiseren en afscheiden die nodig zijn om een matrix te vormen die in staat is calciumzouten op te vangen.

Wat gebeurt er als de botgroei mislukt?

Osteogenesis imperfecta

Als het proces van osteogenese (botgroei) niet goed verloopt, hebben we een geval van osteogenesis imperfecta, ook wel brozebottenziekte genoemd. Brozebottenziekte is een genetische ziekte die gekenmerkt wordt door overdreven broosheid van de botten.

Mensen die eraan lijden hebben naast andere symptomen ook voortdurend last van breuken. Ze kunnen bijvoorbeeld ook last hebben van dentinogenese imperfecta  of de aanwezigheid van blauwe sclerae.

De ziekte ontstaat als gevolg van mutaties die het collageen, een essentieel bestanddeel van de botmatrix, veranderen. Het gebrek aan deze stof is verantwoordelijk voor de overmatige broosheid van de aangetaste botten.

Dit is een zeldzame ziekte door het kleine aantal mensen dat erdoor getroffen wordt. Ze heeft ook een zeer variabele prognose, want er zijn verschillende soorten ernst. Bovendien varieert het verloop van de ziekte zelf ook sterk van patiënt tot patiënt en hangt af van een groot aantal factoren.

Er is geen specifieke methode om brozebottenziekte te diagnosticeren. In feite diagnosticeert men de ziekte meestal aan de hand van zowel de medische voorgeschiedenis van een patiënt als lichamelijke onderzoeken. Artsen kunnen de ziekte misschien gemakkelijker opsporen met een analyse van het huidcollageen of met behulp van genetische methoden.

Er is ook geen behandeling voor deze ziekte, anders dan symptoombestrijding. Specialisten bevelen lichaamsbeweging, fysiotherapie, het gebruik van pijnstillers en, in sommige gevallen, een operatie aan.