Page 180 - Physico-Chemical Niche Conditions for Bone Cells

Algemene samenvatting
ALGEMENE SAMENVATTING
Bothomeostase wordt gereguleerd en onderhouden door een instelbare balans tussen botvormende cellen (osteoblasten) en botresorberende cellen (osteoclasten). Onder gezonde fysiologische omstandigheden heeft bot verschillende functies, waaronder (a) bescherming van het centrale zenuwstelsel, (b) afgifte van Ca2+ of andere ionen, (c) mechanische ondersteuning van zachte weefsels, en (d) behuizing en ondersteuning voor hemopoëse. Op macro- en microscopisch niveau worden de structuur en massa van bot gereguleerd door de genetische blauwdruk, fysische factoren en (bio) chemische factoren die de homeostase van het bot reguleren.
Bot en spieren communiceren via uitgescheiden osteokinen, myokinen en fysieke krachten die worden gegenereerd door inspanning, zwaartekracht, voortbeweging en externe apparaten. Bot- en spiercellen voelen die krachten via focale adhesies en vertalen ze in biochemische reacties, waarbij ze het celgedrag moduleren, b.v. verspreiding, proliferatie, differentiatie, rijping en weefselvorming. Dit kan veranderingen in focale adhesie-expressie, extracellulaire matrixbestanddelen en cytoskeletelementen veroorzaken, evenals in de initiatie van botvorming en spieratrofie of hypertrofie. Bot- en spiermassa, weerstand tegen mechanische belasting en de stijfheid van cellen, matrix en weefsels worden verhoogd, wat de botbreukweerstand en spierkracht beïnvloedt. Dit genereert een continue en dynamische wederkerigheid van fysisch-chemische interactie in botten en spieren. Dit proces leidt tot aanpassing van het respectieve celsecretoom (bijv. exosomen), waardoor een adequate homeostase in botten en spieren wordt gehandhaafd. Lessen uit “disuse”, microzwaartekracht en “unloading” geven aan dat onnodig weefsel moet worden gereorganiseerd of verwijderd, terwijl ontsteking en immobiliteit bot- en spiervetinfiltratie veroorzaken, evenals degeneratieve ziekten, b.v. osteoporose en sarcopenie. Daarom is het belangrijk om de homeostase in de micro-omgeving of niche van bot- en spiercellen te behouden. In hoofdstuk 2 hebben we de fysisch-chemische nichecondities en mechanosensing door osteocyten en myocyten besproken. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de fysisch-chemische micro-omgeving van bot- en spiercellen, en hoe deze worden waargenomen en het lot en de functie van bot- en spiercellen bepalen. Daarnaast hebben we besproken hoe state-of-the-art beeldvormingstechnieken kunnen helpen om ons begrip van fysisch-chemische condities van cellen en de mechanismen die betrokken zijn bij de cellulaire detectie van deze condities te vergroten.
Het lot en het gedrag van botcellen worden beïnvloed door verschillende fysieke stimuli via de regulatie van intracellulaire signaalroutes. Directe detectie van mechanische belasting of het ontbreken daarvan door botcellen (bijv. osteocyten en osteoblasten) speelt een belangrijke rol bij de vorming van botweefsel. Na het detecteren van mechanische
178