Benlära

BAKGRUND

Histologi

• Ben är ett bindväv, ett kompositmaterial, som huvudsakligen består av kollagen som blandats med små kristalliter av hydroxylapatit. Hydroxylapatit är ett mineral som kan göra bindväven hård. Det fungerar som ett kompositmaterial där kollagenet står för draghållfastheten och mineralet för tryckhållfastheten.¹ Denna blandningen av kollagenfibriller och mineral gör att ben är på viktbasis starkare än stål.³
• Ben anläggs till största delen som brosk som sedan resorberas eller förbenas under tillväxten.³ Även brosk är kompositmaterial och innehåller cirka 70 % vatten, som är bundet till starkt negativt laddade socker-/proteinföreningar.³ Brosket finns kvar i tillväxtzonerna fram till vuxen ålder, och finns därefter endast kvar på ledytorna. Brosk innehåller varken kärl eller nerver och läker därför dåligt.³
• När ben bildas under fosterutvecklingen ligger kollagenfibrerna i oordning, utan synbar struktur. Under fosterutvecklingen uppstår en ordnad kollagenstruktur. För att denna denna ordnade kollagenstruktur ska uppstå måste nytt ben deponeras på en slät yta. Det nya benet läggs i regelbundna lager på denna yta. Fibrerna ligger parallellt ordnade i ytans plan, som lameller med olika fiberriktning i varje lager.¹

• Lamellärt ben: Är mycket starkare än vävt ben, och hindrar också sprickor från att växa.¹ Hos vuxna är nästan allt ben lamellärt.¹ Det lamellära benet kan i sin tur delas in i kortikalt eller spongiöst ben.^1,2
  • Kortikalt (kompakt) ben: Utgör 80 % av skelettet.² Karakteriseras av långsam omsättningshastighet och har högre styvhet.² Kortikalt ben består av tätt packade osteoner (haversiska system). Dessa är anslutna av haverska (eller Volkmann) kanaler och innehåller arterioler, venoler, kapillärer, nerver och eventuellt lymfatiska kanaler.²
    • Osteoner kan ses om man kapar ett ben på tvären och ser det lamellära benet som koncentriska ringar runt det lilla centrala kärlet (enheten kallas osteon). Den vuxna människans rörben består huvudsakligen av osteonalt ben.¹
    • Volkmanns kanaler är tvärgående kanaler i det kortikala benet.¹
  • Spongiöst eller trabekulärt (tvättsvampsliknande) ben: Mindre tätt ben där det sker mer ombyggnad (remodellering) enligt uppkomna stresslinjer (Wolffs lag).² Benet karakteriseras av hög omsättningshastighet och att det är mer elastiskt.²
• Vävt ben: Detta ben är mer slumpmässigt, har fler osteocyter, har en ökad omsättning och är generellt sett svagare.²

Allmänt: Benets kompositmaterial, kollagen och mineral, är icke-levande men överallt i benet finns levande celler, osteocyter. Utanpå benet finns tunna vilande celler, som kan aktiveras till osteoblaster, som då bildar nytt ben på ytan. När en osteoblast omger sig helt och hållet med benmaterial hamnar den inuti benet och övergår då till att bli en osteocyt.¹

• Ser ut som kuboidceller som ligger i lager längs omogen osteoid.²
• Har sitt ursprung från från odifferentierade mesenkymala stamceller.²
• Har två huvudfunktioner, d.v.s. att forma ben och reglera osteoklastisk aktivitet.²
• Osteoblastaktivitet stimuleras av intermittent exponering för paratyreoideahormon (PTH).²
  
• Osteoblastaktivitet hämmas av TNF-α.²
• Osteoblaster producerar följande:²
  • Alkaliskt fosfatas (ALP).
  • Osteocalcin (stimulerat av 1,25 dihydroxyvitamin D).
  • Typ 1 kollagen.
  • Sialoprotein.
  • RANKL.
  • Osteoprotegrin (binder RANKL för att begränsa dess aktivitet).

Osteocyter:

• Utgör 90% av cellerna i det mogna skelettet.² Har till uppgift att bevara benets struktur.²
• Viktiga för kontroll av extracellulär kalcium- och fosforkoncentration.² 
• Stimuleras direkt av kalcitonin och hämmas av PTH.²

Osteoklaster: Resorberar ben.²

Benets Tillväxt och Ombyggnad

• Den enda möjligheten för ben att växa är att bilda nytt ben utanpå det gamla. På detta sätt kan rörbenen bli grövre när vi växer.¹ Det omsätts ständigt genom att små partier bryts ned och ersätts med helt ny vävnad. Omsättningen är störst under tillväxten. I vuxen ålder sker det endast ett underhåll för att ersätta äldre vävnad eller anpassa benet till förändrade mekaniska krav.³ Denna mekanism kan dock inte klara längdtillväxten, eftersom ändarna på våra långa ben ledar mot varandra och är täckta med ledbrosk.¹
• Under fosterstadiet utvecklas benen först som cellkondensationer, vilka börjar producera broskmatrix och bildar ett anlag av brosk. Ben bildas på broskytan, på det som senare blir skaftet på långa rörben. I ändarna av anlaget uppstår ben som kärnor inuti brosket. Mellan dessa kärnor och skaftet blir brosket kvar, och bildar tillväxtzoner, de ovannämnda fyserna. Fyser expanderar homogent på ett välreglerat sätt, och benet som vetter mot skaftet ersätts hela tiden med nytt ben. Det sker genom en serie av kopplade processer, som en noga reglerad enkondral benbildning. Först under puberteten upphör brosktillväxten, och den enkondrala benbildningen fortsätter tills brosket är borta. Även hos den vuxne benämns benets delar efter fyserna; skaftet är diafysen, ändarna är metafyserna.¹
• Barnets ben mellan fysen och leden är epifysen. När tillväxtzonen sluts bör alltså begreppet epifysen inte längre användas.¹ 
• Benets unika egenskap är att det kan läka utan ärr.³

• Remodellering är en process där benet byggs om och byts ut utan att ändra skelettets form.¹ Kortikalt och spongiöst ben remodelleras kontinuerligt under hela livet genom osteoklastisk och osteoblastisk aktivitet.²
• Benet måste byggas om under tillväxten för att anpassas till de mekaniska kraven. I vuxen ålder byts benet successivt ut för att inte bli för gammalt och sprött.¹
  • Wolffs lag: Det växande benets struktur anpassas till de belastningar det utsätts för.^1,2
    • Ökande mekanisk stress ökar benuppbyggnaden.²
    • Minskad mekanisk stress ökar benförlusten, som är omvändbar (i varierande grad) vid remobilisering.²
• Kortikal benremodellering:
  • Det sker en osteoklastisk tunnelering, där osteoklasterna gräver en tunnel in i benet.¹ 
  • Kärl, nerver och osteoblaster följer efter.¹ Huvudet av tunneln består av osteoklaster.² Osteoklasterna borrar sina tunnlar huvudsakligen i benets belastningsriktning, så att de i det kortikala benet löper parallellt med benskaftet.¹ Bakom osteklasterna finns kapillärer.² Osteoblasterna bildar lamellärt ben på tunnelns väggar, så att den successivt blir allt smalare, till att endast en tunn kanal för kärlen återstår i mitten (Haversk kanal).¹ 
• Spongiös benremodellering:
  • Benet resorberas av osteoklaster för att nytt ben ska läggas av osteoblaster.² Detta ses genom att osteoklasterna gräver ett sorts dike i ytan på en benbalk (trabekel). Detta tar ett par dagar. Diket kan vara ganska stort, någon tiondels millimeter brett och hälften så djupt. Under de följande veckorna fylls diket ut med lamellärt ben av osteoblaster.¹ Trabekelriktningen följer belastnings­linjerna.¹
  • Östrogen och manliga könshormoner hämmar remodelleringen.¹ Osteoblas­ternas funktion försämras i avsaknad av östrogen.¹