Mekanisk belastning og bencellefunksjon : in vitro modeller

Abstract

Skjelettet blir utsatt for krefter påført av tyngdekraft, muskler og andre ekstreme faktorer, som gir variasjon av både kompresjon, strekkende og bøyende krefter. Denne fysiologisk mekaniske belastning er essensielt for opprettholdelsen av ben styrke og struktur. Dette kommer tydelig frem hos mennesker med osteoporose. Denne sykdommen kan deles inn i postmenopausal og alders relatert osteoporose. Osteoporose fører ofte til benfrakturer og raskere benresorpsjon enn nødvendig. Resorpsjonen kan bla skyldes kalsium malabsorpsjon eller østrogen mangel og er et særdeles stort problem for eldre. Under forskning av romfart er det vist at mikrobelastning vil kunne redusere benmineral tettheten og at både antall benceller og aktiviteten på disse går ned. De aktive cellene involvert i benmoduleringen er osteoklaster som bryter ned skadet, svak benstuktur, og osteoblaster som bygger ben ved å legge ned exstracellulær matriks og differensiere osteocytter. Den hastighets begrensende delen i dette samspillet er mobilisering og differensiering av osteoblaster og deres aktivitet. Osteoblaster regulerer ved hjelp av en antatt `mecanostat` benvekst som respons på mekanisk belastning. Kunnskap om stimulering til økt benvekst i form av proliferasjon og differensiering av osteoblaster er viktig ved behandling av osteoporose, skader etter strålebehandling av kreftsvulster, adapsjon og feste av proteser og tannimplantater. Vi vet i dag at flere cytokiner og vekstfaktorer stimulerer osteoblastene, men mekanismene for hvordan belastning og aktivitet stimulerer humane primære osteoblaster er i stor grad ukjent. Jeg har i en pilotstudie undersøkt hvordan ulike faktorer (paratyreoideahormon, leptin og vannløselige emalje matriks proteiner) sammen med økende belastning påvirker humane osteoblaster. Jeg observerte størst effekt av høy belastning alene eller i kombinasjon med ben stimulerende faktorer på relativt udifferensierte osteoblaster.