ENDOCHONDRALE OSSIFICATIE: HISTOLOGIE EN PROCES - ANATOMIE EN FYSIOLOGIE - 2026

De endochondrale ossificatie en intramembrane ossificatie zijn twee mechanismen van botvorming tijdens de embryonale ontwikkeling. Beide mechanismen geven aanleiding tot histologisch identiek botweefsel.

Endochondrale ossificatie vereist een kraakbeenschimmel en is het ossificatiemechanisme voor de meeste lange en korte botten in het lichaam. Dit proces van botvorming verloopt in twee fasen: 1) er wordt een miniatuurmodel van hyaline kraakbeen gevormd; 2) kraakbeen blijft groeien en dient als een structureel skelet voor botvorming. Kraakbeen wordt opnieuw geabsorbeerd terwijl het wordt vervangen door bot.

Grafische weergave van de structuur van hyaline kraakbeen (Bron: Kassidy Veasaw via Wikimedia Commons)

Het wordt endochondraal genoemd omdat ossificatie van binnenuit plaatsvindt, om het te onderscheiden van perichondrale ossificatie die buiten (van het perichondrium) naar binnen plaatsvindt.

Ossificatie betekent botvorming. Deze botvorming wordt geproduceerd door de werking van osteoblasten die de botmatrix synthetiseren en afscheiden, die vervolgens wordt gemineraliseerd.

Ossificatie begint op een plaats in het kraakbeen die het ossificatiecentrum of de botkern wordt genoemd. Er kunnen verschillende van deze centra zijn die snel samensmelten om een ​​primair ossificatiecentrum te vormen van waaruit het bot zich zal ontwikkelen.

Histologie

Bij de foetus, in het gebied waar het bot moet worden gevormd, ontwikkelt zich een model van hyaline kraakbeen. Hyalien kraakbeen wordt gevormd door de differentiatie van mesenchymale cellen. Het bevat collageen type II en komt het meest voor in het lichaam. Vanuit dit kraakbeen treedt ossificatie op.

Kraakbeenvorming

In de gebieden waar het kraakbeen moet worden gevormd, worden de mesenchymale cellen gegroepeerd en gemodificeerd, waarbij ze hun verlengingen verliezen en afgerond worden. Dit is hoe chondrificatiecentra worden gevormd. Deze cellen transformeren in chondroblasten, scheiden matrix uit en raken opgesloten en vormen de zogenaamde "gaten".

De door matrix omgeven chondroblasten die de gaten vormen, worden chondrocyten genoemd. Deze cellen delen zich en, terwijl ze matrix uitscheiden, scheiden ze zich, vormen nieuwe gaten en als gevolg daarvan genereren ze kraakbeengroei.

Dit type groei vindt plaats van binnenuit en wordt interstitiële groei genoemd. De mesenchymale cellen die het kraakbeen omringen, differentiëren tot fibroblasten en vormen vervolgens het perichondrium dat het kraakbeenachtige skelet omgeeft.

Botvorming

Aanvankelijk groeit het kraakbeen, maar vervolgens hopen de chondrocyten in het centrum glycogeen op en vormen vacuolen. Dit fenomeen vermindert de matrixpartities, die op hun beurt verkalken.

Dit is hoe het proces van botvorming begint vanuit een primair ossificatiecentrum dat, door een opeenvolgend proces, het kraakbeen vervangt dat opnieuw wordt geabsorbeerd en bot wordt gevormd.

De secundaire centra van ossificatie vormen zich aan de uiteinden van de benige epifysen door een mechanisme dat vergelijkbaar is met dat van de ossificatie van de diafyses, maar ze vormen niet de benige kraag.

In dit geval transformeren de osteovooroudercellen die het kraakbeen van de epifyse binnendringen in osteoblasten en beginnen ze de matrix af te scheiden, die uiteindelijk het kraakbeen van de epifyse vervangt door bot.

Endocriene ossificatieproces

- Hoofdprocessen

Endochondrale ossificatie wordt bereikt door middel van zeven processen die hieronder worden beschreven.

Vorming van hyalien kraakbeen

Er ontstaat een model van hyaline kraakbeen bedekt met een perichondrium. Dit gebeurt in het embryo, in het gebied waar het bot zich later zal ontwikkelen. Sommige chondrocyten hypertrofie en sterven dan, en de kraakbeenmatrix verkalkt.

Het primaire centrum van ossificatie wordt gevormd

Het middelste membraan van de diafyse is gevasculariseerd in het perichondrium. In dit proces wordt het perichondrium het periosteum en worden de chondrogene cellen osteovooroudercellen.

Vorming van een botkraag

De nieuw gevormde osteoblasten synthetiseren matrix en vormen een benige kraag net onder het periost. Deze halsband voorkomt de verspreiding van voedingsstoffen naar de chondrocyten.

Vorming van medullaire holtes

Chondrocyten in het centrum van de diafyse die hypertrofisch waren, geen voedingsstoffen ontvingen, sterven en degenereren. Dit laat confluente lege vacuolen achter in het midden van de diafyses die vervolgens de mergholten van het bot vormen.

De osteogene knop en het begin van verkalking

Osteoclasten beginnen "gaten" te vormen in de subperiostale botkraag waardoor de zogenaamde osteogene knop binnendringt. De laatste bestaat uit osteovooroudercellen, hematopoëtische cellen en bloedvaten. Dit begint verkalking en botproductie.

Vorming van een complex bestaande uit kraakbeen en verkalkt bot

Histologisch kleurt verkalkt kraakbeen blauw (basofiel) en verkalkt bot rood (acidophilus). Osteovooroudercellen geven aanleiding tot osteoblasten.

Botgroeiproces (Bron: afgeleid werk: Chaldor (talk) Illu_bone_growth.jpg: Fuelbottle via Wikimedia Commons)

Deze osteoblasten maken de botmatrix die wordt afgezet in het verkalkte kraakbeen, vervolgens wordt die nieuw gevormde matrix verkalkt en wordt op dat moment het complex van verkalkt kraakbeen en bot geproduceerd.

Resorptieproces

Osteoclasten beginnen het verkalkte kraakbeen- en botcomplex te resorberen naarmate het subperiostale bot dikker wordt en in alle richtingen in de diafyse groeit. Dit resorptieproces vergroot de grootte van het medullaire kanaal.

De verdikking van de subperiostale botkraag groeit naar de epifysen en beetje bij beetje wordt het kraakbeen van de diafyses volledig vervangen door bot, waardoor alleen in de epifysen kraakbeen overblijft.

- Secundaire ossificatiecentra

1- Hier begint de ossificatie van de epifysen. Dit gebeurt op dezelfde manier als in het primaire centrum van ossificatie, maar zonder de subperiostale botring te vormen. De osteoblasten zetten matrix op het verkalkte kraakbeen.

2- Het bot groeit in de epifysaire plaat. Het gewrichtsoppervlak van het bot blijft kraakbeenachtig. Bot groeit aan het epifysaire uiteinde van de plaat en bot wordt toegevoegd aan het diafysaire uiteinde van de plaat. De kraakbeenachtige epifysaire plaat blijft achter.

3- Wanneer de botgroei eindigt, prolifereert het kraakbeen van de epifysaire plaat niet langer. De groei gaat door totdat de epifyse en de schacht samenkomen met geconsolideerd bot, waarbij het kraakbeen van de epifyse wordt vervangen door bot.

Dit groeiproces duurt enkele jaren voordat het voltooid is, en daarbij wordt het bot voortdurend opnieuw gemodelleerd.

Referenties

1. Eroschenko, VP, en Di Fiore, MS (2013). DiFiore's atlas van histologie met functionele correlaties. Lippincott Williams & Wilkins.
2. Gartner, LP en Hiatt, JL (2010). Beknopt e-boek over histologie. Elsevier Gezondheidswetenschappen.
3. Hiatt, JL (2006). Kleurenatlas van histologie. Lippincott Williams & Wilkins.
4. Mackie, E., Ahmed, YA, Tatarczuch, L., Chen, KS en Mirams, M. (2008). Endochondrale ossificatie: hoe kraakbeen wordt omgezet in bot in het zich ontwikkelende skelet. Het internationale tijdschrift voor biochemie en celbiologie, 40 (1), 46-62.
5. Nathalie Ortega, Danielle J. Behonick en Zena Werb. (2004) Matrixremodellering tijdens endochondrale ossificatie. Trends Cell Biol.; 14 (2): 86-93.