Benhistologi och remodellering

Osteoblaster, osteoklaster, benmatrix och remodelleringscykeln.

Sammanfattning

Benvävnadens matrix består av kollagen och en mineralfas som huvudsakligen utgörs av karbonatsubstituerad hydroxyapatit (ett kalciumfosfat). Skelettet omsätts kontinuerligt genom osteoblastförmedlad benbildning och osteoklastförmedlad benresorption, och rubbad balans kan leda till nedsatt mineralisering och ökad frakturrisk. Misstanke väcks vid exempelvis upprepade frakturer, långvarig kortikosteroidbehandling, hormonell insufficiens, nutritionssvårigheter, immobilisering eller genomgången hematopoetisk stamcellstransplantation. Benmineraliseringen bekräftas med DXA, där Z-värde används hos personer under 20 år och T-värde hos vuxna; Z-värde under −2 SD i kombination med minst två frakturer ska föranleda fortsatt utredning, inklusive hormonell bedömning samt kontroll av D-vitamin- och kalciumstatus. Någon specifik behandling anges inte, utan handläggningen inriktas på att identifiera bakomliggande riskfaktorer och rubbningar.

Benets histologiska organisation

Skelettet uppträder i två arkitektoniskt skilda men kemiskt likartade former: kortikalt (kompakt) ben och trabekulärt (spongiöst) ben. Kortikalt ben utgör cirka 80 % av skelettets massa, bildar det täta skalet i rörbenens diafyser och omger de spongiösa partierna som ett tunt skikt i kotor och bäcken. Det är tätare och starkare och har långsammare omsättning än trabekulärt ben [1]. Trabekulärt ben är en porös struktur av plattor och stavar (trabekler) som återfinns i rörbenens epifyser och metafyser samt i kotkropparna. Det har hög yta i förhållande till volym och därmed en betydligt högre remodelleringsaktivitet än kortikalt ben [1].

Benvävnad innehåller fyra celltyper: osteoblaster, benytceller (bone lining cells), osteocyter och osteoklaster, belägna på eller inbäddade i en mineraliserad extracellulär matrix [3].

Kortikalt ben och osteon

Den funktionella grundenheten i moget kortikalt ben är osteonet (Haversiskt system): koncentriska benlameller ordnade i cylindrar kring en central Haversisk kanal som innehåller kapillärer, venoler, arterioler och nervfibrer [1]. Haversiska kanaler löper i benets längdriktning, medan Volkmanns kanaler löper tvärs och förbinder kanalerna med varandra samt med periost och endost [2]. Osteocyterna ligger i lakuner mellan lamellerna och står i förbindelse med varandra via kanalikuli [1].

Under uppväxten ersätts först embryots vävda ben av primärt lamellärt ben, som saknar osteon och till största delen består av cirkumferenta lameller. I större arter ombildas detta därefter genom Haversisk remodellering till primära och sedan sekundära osteon; de senare känns igen på sina cementlinjer. Mellan osteonen ligger interstitiella lameller, rester av tidigare osteon [2].

Trabekulärt ben

Trabekulärt ben har samma kemiska sammansättning som kortikalt ben men en helt annan struktur. Remodelleringen sker huvudsakligen på trabeklernas ytor i stället för i inre kanaler [2]. Den stora benytan och närheten till benmärgens osteoprogenitorceller bidrar till den höga omsättningen, vilket gör trabekulärt ben särskilt känsligt för metabola och hormonella rubbningar [1].

Vävt och lamellärt ben

Moget ben är lamellärt, med kollagenfibrer ordnade i parallella skikt som ger hög hållfasthet. Vävt (woven) ben har en oordnad kollagenstruktur och ett mindre ordnat osteocytnätverk; det bildas snabbt under fostertiden, vid frakturläkning och vid vissa patologiska tillstånd och ersätts normalt successivt av lamellärt ben genom remodellering [2].

Benmatrixens sammansättning och mineralisering

Organisk och oorganisk komponent

Benvävnadens matrix består av en organisk och en oorganisk del. Den organiska komponenten som anges är kollagen. Den oorganiska mineralfasen utgörs huvudsakligen av karbonatsubstituerad hydroxyapatit, ett kalciumfosfat. Karbonat förekommer främst som substitution i apatiten och magnesium som spårjon, snarare än som jämbördiga separata huvudmineral.

Mineralinnehållet är centralt för skelettets mineralisering. Ett normalt mineraliserat skelett förutsätter både att benmassan byggs upp tillräckligt under uppväxten och att balansen mellan benbildning och bennedbrytning därefter bibehålls. Av den organiska matrixen utgörs cirka 90 % av typ I-kollagen; resten är icke-kollagena proteiner, bland annat osteokalcin, osteonektin, osteopontin och bensialoprotein, samt proteoglykaner som dekorin och biglykan [3]. Den oorganiska fasen består huvudsakligen av hydroxyapatit med sammansättningen Ca10(PO4)6(OH)2. Kollagen och de icke-kollagena proteinerna bildar tillsammans det ramverk i vilket hydroxyapatit lagras in, och detta samspel ger benvävnaden dess styvhet och hållfasthet [3].

Mineralisering under uppväxt och vuxenliv

Skelettets utveckling skiljer sig mellan det axiala skelettet och de långa rörbenen. Tillväxten är särskilt uttalad vid födelsen och under pubertetens tillväxtspurt. Uppbyggnaden av benmassa är koncentrerad till puberteten, då omkring 40 % av benmassan bildas. Benmassan fortsätter därefter att öka en bit in i 20-årsåldern, när individen når sin högsta benmassa, så kallad maximal benmassa.

Den uppnådda högsta benmassan påverkas således av hur väl skelettet har byggts upp och mineraliserats under puberteten och tidig vuxen ålder. För ett fortsatt normalt mineraliserat skelett krävs dessutom balans mellan uppbyggnad och nedbrytning av ben under vuxenlivet.

Nybildning av ben sker under hela livet. Osteoblaster svarar för benbildningen, medan osteoklaster resorberar benvävnad. Normalt råder balans mellan dessa processer. Balansen kan dock rubbas av fysiologiska eller patologiska tillstånd. Exempel som anges är fraktur, infektion såsom osteit eller osteomyelit, artros, diabetes, proteslossning, komplext regionalt smärtsyndrom, primära bentumörer och skelettmetastaser med förhöjd osteoblastaktivitet.

Nedsatt mineralisering

Nedsatt benmineralisering kan i sin allvarligaste form leda till osteoporos och medför en kraftigt ökad frakturrisk. Följande faktorer är förknippade med nedsatt benmineralisering:

  • långvarig behandling med kortikosteroider
  • nutritionssvårigheter
  • tillväxthormonbrist
  • gonadinsufficiens eller annan hormonell insufficiens
  • långvarig immobilisering
  • hereditet för osteoporos
  • vissa läkemedel, exempelvis filgrastim
  • cytostatika, exempelvis metotrexat
  • strålbehandling
  • genomgången hematopoetisk stamcellstransplantation (SCT), särskilt allogen transplantation

Efter hematopoetisk stamcellstransplantation finns risk för nedsatt benmineralisering och ökad frakturrisk hos såväl barn och ungdomar som vuxna. Barn under fem år förefaller ha lägre risk, men antalet publicerade studier anges vara begränsat.

Bedömning av benmineralisering

Benmineraliseringen mäts med DXA, röntgenabsorptiometri med två energinivåer. Resultatet måste tolkas utifrån patientens ålder och utvecklingsstadium.

Patientgrupp Mått Referens
Personer under 20 år Z-värde Population med motsvarande ålder och kön
Vuxna T-värde Friska unga vuxna av samma kön som uppnått högsta benmassa

Hos växande barn måste Z-värdet bedömas individuellt eftersom måttet inte tar hänsyn till kroppsstorlek eller pubertetsmognad. Ett kort barn kan därför få ett falskt lågt Z-värde. Låg benmineralisering för åldern, Z-värde under −2 SD, i kombination med två eller fler frakturer ska betraktas som en riskmarkör och föranleda fortsatt utredning, bland annat av möjlig hormonell insufficiens. D-vitamin- och kalciumstatus bör kontrolleras vid risk för nedsatt mineralisering.

Osteoblaster och benbildning

Osteoblasternas funktion

Osteoblaster finns i benmassan och ansvarar för bildning av benvävnad. Benbildningen är inte begränsad till tillväxtperioden, utan pågår under hela livet. Den sker parallellt med osteoklasternas resorption av benvävnad.

Under normala förhållanden råder balans mellan:

  • osteoblastförmedlad nybildning av ben
  • osteoklastförmedlad nedbrytning av benvävnad

Denna balans är central för skelettets fortlöpande omsättning.

Osteoblaster utgör cirka 4 till 6 % av benets celler och härstammar från mesenkymala stamceller. Differentieringen mot mogen osteoblast styrs av transkriptionsfaktorerna Runx2 och osterix samt av signalvägarna Wnt/β-katenin och benmorfogenetiska proteiner (BMP) [3, 4]. Den mogna osteoblasten är en kubisk cell med rikligt endoplasmatiskt retikel och välutvecklad Golgiapparat, vilket avspeglar en hög proteinsyntes [3].

Benbildningen sker i två steg. Först utsöndrar osteoblasten den organiska grundsubstansen (osteoid), främst typ I-kollagen tillsammans med icke-kollagena proteiner. Därefter mineraliseras matrixen: från cellmembranet frisätts matrixvesiklar (cirka 30 till 200 nm) i vilka kalcium- och fosfatjoner koncentreras och nukleerar till hydroxyapatitkristaller, som sedan sprids i den omgivande matrixen [3]. När en formeringscykel avslutas genomgår en del av osteoblasterna apoptos, medan övriga blir osteocyter inbäddade i matrixen eller kvarstår som vilande benytceller på benytan [3, 4].

Benbildning vid fysiologiska och patologiska processer

Balansen mellan nybildning och nedbrytning kan rubbas genom flera fysiologiska eller patologiska processer. Förhöjd eller på annat sätt förändrad osteoblastaktivitet kan förekomma vid både lokala skelettskador och sjukdomar med mer utbredd skelettpåverkan.

Tillstånd där förändrad benbildning är kliniskt relevant omfattar:

  • Frakturer, särskilt när klinisk misstanke kvarstår trots att frakturlinjen inte kan identifieras med konventionell röntgen.
  • Infektion i ben, såsom osteit eller osteomyelit.
  • Inflammatoriska tillstånd i benvävnaden.
  • Proteslossning, där balansen mellan benbildning och bennedbrytning kan vara rubbad.
  • Artros.
  • Diabetesrelaterade skelettförändringar.
  • Komplext regionalt smärtsyndrom.
  • Skelettmetastaser från tumörsjukdomar, när dessa medför förhöjd osteoblastaktivitet.
  • Primära bentumörer, exempelvis det benigna osteoida osteomet samt de maligna tumörerna osteosarkom och kondrosarkom.

Den osteoblastiska reaktionen är således inte specifik för en enskild sjukdom. Ökad aktivitet kan förekomma vid trauma, infektion, inflammation, degenerativa tillstånd och tumörsjukdom. Ett fynd som talar för ökad benbildning måste därför bedömas tillsammans med den kliniska frågeställningen och övriga undersökningsresultat.

Osteoblastaktivitet vid skelettskintigrafi

Skelettskintigrafi kan användas för att undersöka områden där benbildningen är förändrad. Vid onkologiska frågeställningar är skelettmetastaser med förhöjd osteoblastaktivitet särskilt relevanta. Undersökningen kan även användas vid primära bentumörer.

Vid inflammatoriska eller ortopediska frågeställningar kan förändrad benbildning vara av betydelse vid osteit, osteomyelit, misstänkt fraktur, proteslossning, artros och andra tillstånd där omsättningen i benvävnaden är rubbad. Skelettskintigrafi kan vara aktuell när konventionell röntgen är osäker, exempelvis när någon frakturlinje inte ses men den kliniska misstanken om fraktur kvarstår.

Eftersom flera olika sjukdomsprocesser kan ge förhöjd osteoblastaktivitet kan aktiviteten inte ensam fastställa etiologin. Den visar att benomsättningen är förändrad i det aktuella området, medan orsaken behöver avgöras utifrån det kliniska sammanhanget och kompletterande diagnostik.

Osteoklaster och benresorption

Funktion och fysiologisk betydelse

Osteoklaster är de celler i benmassan som ansvarar för resorption av benvävnad, det vill säga nedbrytning och avlägsnande av befintlig benvävnad. Benresorptionen är en fortgående process och sker parallellt med nybildning av ben under hela livet.

Under normala förhållanden råder balans mellan:

  • osteoklasternas resorption av benvävnad
  • nybildning av ben genom osteoblastaktivitet

Balansen innebär att benvävnad kontinuerligt kan brytas ned och ersättas. Osteoklasternas aktivitet ska därför inte betraktas som enbart patologisk. Benresorptionen utgör en del av skelettets normala omsättning. Det är först när förhållandet mellan nedbrytning och nybildning rubbas som processen kan bidra till eller återspegla sjukdom.

Osteoklaster är stora, terminalt differentierade flerkärniga celler som bildas från monocyt-makrofaglinjens hematopoetiska prekursorer. Differentieringen drivs av makrofagkolonistimulerande faktor (M-CSF) och av RANKL (receptoraktivator av nukleär faktor kappa-B-ligand), medan osteoprotegerin (OPG) fungerar som en lösligt bindande hämmare av RANKL. Kvoten RANKL/OPG är därför en central bestämningsfaktor för hur mycket ben som resorberas [3, 5].

Vid resorption polariseras osteoklasten och fäster mot den mineraliserade benytan via αvβ3-integrin, varvid en tätslutande zon (sealing zone) och ett veckat kantmembran (ruffled border) bildas. I det avgränsade utrymmet (Howships lakun) surgör ett vakuolärt H+-ATPas miljön så att hydroxyapatit löses upp, medan enzymer som katepsin K, tartratresistent surt fosfatas (TRAP) och matrixmetalloproteinas-9 bryter ned kollagen och övrig organisk matrix [3].

Rubbad balans mellan resorption och benbildning

Förändrad benomsättning kan förekomma vid såväl fysiologiska som patologiska processer. De angivna kliniska tillstånden ska inte automatiskt tolkas som isolerad osteoklastöveraktivitet. Gemensamt är i stället att de kan medföra inflammation i benet eller en rubbning av balansen mellan nedbrytning och nybildning.

Kliniskt tillstånd Angiven koppling till benomsättningen
Osteit och osteomyelit Infektion och inflammation i benvävnad kan rubba balansen mellan nedbrytning och nybildning
Fraktur Lokal benomsättning kan vara relevant när frakturlinjen inte syns på konventionell röntgen trots kvarstående klinisk misstanke
Proteslossning Kan vara relaterad till inflammation i benet eller förändrad balans mellan benbildning och bennedbrytning
Artros Kan medföra rubbning av benomsättningen
Diabetes Anges som ett tillstånd som kan vara associerat med inflammation i benet eller förändrad benomsättning
Komplext regionalt smärtsyndrom Kan vara förenat med rubbning av balansen mellan nybildning och nedbrytning av ben
Skelettmetastaser Kan uppvisa förhöjd osteoblastaktivitet och därmed förändrad lokal benomsättning
Primära bentumörer Benigna och maligna bentumörer kan vara förenade med förändringar i benvävnaden och dess omsättning

De primära bentumörer som anges är osteoid osteom som exempel på en benign tumör samt osteosarkom och kondrosarkom som exempel på maligna tumörer.

Klinisk tolkning av benresorption

Vid bedömning av misstänkt skelettpatologi är det viktigt att skilja mellan själva benresorptionen och undersökningsfynd som främst speglar benbildning. Skelettskintigrafi används bland annat vid inflammatoriska och onkologiska frågeställningar samt för lokalisering av skelettrelaterad smärta. Vid skelettmetastaser är det framför allt förhöjd osteoblastaktivitet som analyseras.

Ett skintigrafiskt fynd kan därför inte utan vidare likställas med direkt mätning av osteoklastaktivitet eller benresorption. Undersökningen behöver tolkas utifrån den kliniska frågeställningen, exempelvis infektion, fraktur, proteslossning, artros, tumörsjukdom eller annan rubbning av benomsättningen. Osteoklasternas resorption utgör i detta sammanhang den nedbrytande delen av en dynamisk process där både nedbrytning och nybildning kan vara förändrade.

Osteocyter och mekanosensorisk reglering

Osteocyter är benvävnadens vanligaste och mest långlivade celler; de utgör cirka 90 till 95 % av benets celler och kan leva i upp till 25 år [3]. De bildas när en del av osteoblasterna vid avslutad benbildning bäddas in i den mineraliserade matrixen och genomgår en successiv fenotypförändring, där osteoblastmarkörer nedregleras och osteocytmarkörer som dentinmatrixprotein 1 (DMP1) och sklerostin uppregleras [3].

Varje osteocyt ligger i en lakun och sträcker ut upp till ett femtiotal cytoplasmatiska utskott genom tunna kanaler, kanalikuli, vilket bildar det lakunokanalikulära systemet. Utskotten är förbundna med intilliggande osteocyter samt med osteoblaster och benytceller på benytan via gap junctions, vilket möjliggör transport av joner och signalmolekyler och förbinder cellnätverket med kärlförsörjningen [3].

Mekanotransduktion

Osteocytnätverket fungerar som skelettets huvudsakliga mekanosensor. Mekanisk belastning ger upphov till flöde av interstitiell vätska i det lakunokanalikulära systemet, och den skjuvspänning som uppstår registreras av flera samverkande strukturer: cellskelettet, cellutskotten, integrinbaserade fokala adhesioner, connexinbaserade cellkontakter, primära cilier och jonkanaler [6]. Stimuleringen omsätts till biokemiska signaler i form av bland annat ATP, kväveoxid, prostaglandin E2 och kalciumjoner [3].

Belastning och avlastning styr benmassan i motsatt riktning. Vid ökad belastning frisätter osteocyterna anabola faktorer, medan avlastning uppreglerar sklerostin och DKK-1, hämmare av benbildning, samt faktorer som stimulerar lokal osteoklastogenes [3]. Sklerostin, som kodas av SOST-genen, hämmar benbildningen genom att antagonisera Wnt/β-kateninsignalering via bindning till koreceptorerna LRP5 och LRP6; förlust av SOST-funktion ger sjukdomar med kraftigt ökad benmassa, till exempel sklerosteos [4, 6]. Osteocytapoptos, exempelvis efter mikroskador i benet, verkar som en kemotaktisk signal som lokalt rekryterar osteoklaster och initierar riktad remodellering [3].

Utöver sin lokala roll har osteocyterna endokrina funktioner; de reglerar bland annat fosfatomsättningen genom produktion av FGF23, som verkar på njurar och bisköldkörtlar [3].

Benmodellering, skelettillväxt och maximal benmassa

Skelettets utveckling

Skelettet bildas och utvecklas på olika sätt i det axiala skelettet och i de långa rörbenen. Tillväxtförloppet är därför inte enhetligt i hela skelettet. Två perioder kännetecknas av särskilt uttalad tillväxt:

  • tiden kring födelsen
  • pubertetens tillväxtspurt

Skelettillväxt och uppbyggnad av benmassa är närliggande men inte identiska processer. Tillväxten beskriver skelettets utveckling och storleksökning, medan uppbyggnaden av benmassa avser den mängd mineraliserad benvävnad som ansamlas. Den mest betydelsefulla perioden för uppbyggnad av benmassa infaller under puberteten och den tidiga vuxenåldern.

Puberteten som kritisk uppbyggnadsfas

Under puberteten byggs cirka 40 procent av benmassan upp. Puberteten utgör därmed en central period för den framtida skelettstyrkan. Den uttalade ökningen av benmassa sammanfaller med pubertetens tillväxtspurt, men uppbyggnaden upphör inte när längdtillväxten avtar.

Efter puberteten fortsätter benmassan att öka en bit in i 20-årsåldern. Den samlade benmassa som har byggts upp vid denna tidpunkt motsvarar individens maximala benmassa.

Utvecklingsfas Skelettutveckling och benmassa
Födelseperioden En av perioderna med störst skelettillväxt
Barndomen Fortsatt bildning och utveckling av skelettet
Puberteten Uttalad tillväxtspurt och uppbyggnad av cirka 40 procent av benmassan
Tidig vuxenålder Fortsatt uppbyggnad av benmassa en bit in i 20-årsåldern
Vuxen ålder Bevarandet av ett normalt mineraliserat skelett beror på balans mellan nedbrytning och uppbyggnad

Maximal benmassa och fortsatt benbalans

Maximal benmassa är resultatet av den benmängd som har byggts upp under barndom, pubertet och tidig vuxenålder. Förutsättningarna för ett normalt mineraliserat skelett i vuxen ålder avgörs dock inte enbart av hur stor benmassan var när den högsta nivån uppnåddes.

Två förhållanden är centrala:

  1. Benuppbyggnaden under puberteten och den tidiga vuxenåldern behöver vara optimal.
  2. Förhållandet mellan nedbrytning och uppbyggnad av ben i vuxen ålder behöver vara balanserat.

En otillräcklig uppbyggnad under ungdomsåren innebär att individen når vuxenlivet med en lägre maximal benmassa. Även efter att maximal benmassa har uppnåtts kan skelettets mineralisering påverkas om balansen mellan bennedbrytning och benuppbyggnad rubbas. Bedömningen av skelettets långsiktiga förutsättningar behöver därför omfatta både den tidigare uppbyggnadsfasen och den fortgående benbalansen i vuxen ålder.

Skelettpåverkan efter SCT

Barn, ungdomar och vuxna som har genomgått SCT löper risk för nedsatt benmineralisering och ökad frakturrisk. Skelettpåverkan efter SCT kan således vara relevant både under den period då benmassan fortfarande byggs upp och efter att maximal benmassa har uppnåtts.

Hos barn och ungdomar kan påverkan sammanfalla med puberteten eller den tidiga vuxenåldern, då en stor del av den framtida benmassan byggs upp. Hos vuxna är den fortsatta balansen mellan nedbrytning och uppbyggnad av ben central.

Barn som var yngre än 5 år vid SCT förefaller ha lägre risk för nedsatt benmineralisering och ökad frakturrisk. Denna observation är dock osäker eftersom få studier har publicerats för denna åldersgrupp. Den möjliga riskminskningen bör därför tolkas försiktigt och inte likställas med att skelettpåverkan saknas.

Remodelleringscykeln och den basala multicellulära enheten

Remodellering är den process där gammalt eller skadat ben ersätts av nytt genom sekventiell osteoklastisk resorption och osteoblastisk nybildning på samma yta. Den sker i temporära anatomiska strukturer som Frost benämnde basala multicellulära enheter (BMU), vilka rymmer osteoklaster, osteoblaster och osteocyter samt kärlförsörjning [4]. I det vuxna skelettet pågår vid varje tidpunkt minst omkring en miljon sådana remodelleringshärdar [5].

Cykelns faser

Remodelleringscykeln brukar delas in i fem faser som tillsammans löper över flera veckor [7]:

Fas Skeende
Aktivering Vilande benyta aktiveras av en hormonell (till exempel östrogen eller paratyreoideahormon) eller mekanisk signal; endostmembranet bryts ned och osteoklastprekursorer rekryteras [7]
Resorption Flerkärniga osteoklaster löser upp mineral och bryter ned matrix [7]
Reversering Övergång från resorption till nybildning, då kopplingssignaler frisätts och osteoblaster rekryteras [4]
Formering Osteoblaster fyller resorptionshålan med osteoid som successivt mineraliseras [7]
Terminering Nybildningen avslutas; 50 till 70 % av osteoblasterna genomgår apoptos och resten blir osteocyter eller benytceller [7]

BMU i kortikalt och trabekulärt ben

I kortikalt ben borrar sig BMU:n genom benet som en tunnel, där osteoklaster bildar en resorberande skärkon (cutting cone) följd av osteoblaster i en slutkon (closing cone) som fyller kanalen och lämnar kvar en Haversisk kanal och ett nytt osteon [2, 4]. I trabekulärt ben sker remodelleringen i stället på trabeklernas yta [4]. BMU:n omges av ett tak av benytceller som tillsammans med den blottlagda benytan avgränsar benremodelleringsrummet (bone remodeling compartment, BRC), där lokala reglerfaktorer kan verka avskilt från benmärgen [4].

Tidsförlopp och koppling

I normalt trabekulärt ben varar en remodelleringscykel omkring 200 dagar, med en resorptionsfas på cirka 30 till 40 dagar följd av en formeringsfas på omkring 150 dagar; i kortikalt ben är cykeln kortare, med en median på cirka 120 dagar [4]. Resorptionslakunens djup är cirka 40 till 60 μm, och hela den trabekulära benytan omsätts på ungefär två år [4]. I frisk vävnad återfylls resorptionshålan fullständigt, medan defekten vid osteoporos är att osteoblasterna inte förmår återfylla hela hålan, med nettoförlust av ben vid varje cykel som följd [4].

Att resorption och nybildning motsvarar varandra i tid och mängd kallas koppling (coupling). Kopplingen förmedlas dels av tillväxtfaktorer som lagras i benmatrix och frisätts vid resorption, bland annat IGF, TGF-β, BMP och PDGF, dels av membranbundna och sekretoriska signaler mellan cellerna, såsom ephrinB2/EphB4, sfingosin-1-fosfat och semaforiner [3, 4]. En särskild form är riktad remodellering, där osteocytdöd till följd av mikroskador styr osteoklasterna mot det skadade området [4].

Hormonell och lokal reglering av benremodellering

Osteoblasternas och osteoklasternas bildning, differentiering och aktivitet styrs av både systemiska hormoner och lokala faktorer, som ytterst verkar på balansen mellan benbildning och benresorption [3].

Systemisk reglering

De viktigaste systemiska regulatorerna är paratyreoideahormon (PTH), kalcitriol (aktivt D-vitamin), kalcitonin och könssteroider [3]. PTH har en dubbelriktad effekt beroende på exponeringsmönstret: kontinuerligt förhöjda nivåer, som vid primär hyperparatyreoidism, ökar RANKL och minskar OPG i osteoblaster och leder till nettoresorption, medan intermittent tillförsel är anabol genom att sklerostin och DKK-1 nedregleras, β-katenin ökar och osteoblasternas och osteocyternas apoptos hämmas [4, 7]. Kalcitriol ökar den intestinala kalciumabsorptionen och verkar på osteoblasternas receptorer för att främja mineralisering, medan kalcitonin, som frisätts från sköldkörtelns C-celler vid höga kalciumnivåer, hämmar osteoklasterna [8].

Östrogen är avgörande för att bevara benmassan. Hormonet hämmar benresorptionen genom att minska osteoblasternas och osteocyternas produktion av RANKL och samtidigt öka OPG, genom att dämpa osteoklastogena cytokiner (IL-1, IL-6, TNF-α) och genom att hämma osteoblast- och osteocytapoptos [3, 4]. Östrogenbortfallet vid menopaus är den främsta orsaken till postmenopausal benförlust och osteoporos [3].

Faktor Huvudsaklig effekt på benomsättningen
PTH, intermittent Anabol: sänkt sklerostin och DKK-1, ökat β-katenin [4, 7]
PTH, kontinuerligt förhöjt Katabol: ökat RANKL, sänkt OPG, ökad resorption [4, 7]
Kalcitriol (D-vitamin) Ökad intestinal kalciumabsorption, främjar mineralisering [8]
Kalcitonin Hämmar osteoklaster vid höga kalciumnivåer [8]
Östrogen Sänkt RANKL, ökat OPG, hämmar resorption och osteoblast-/osteocytapoptos [3, 4]

Lokal reglering

Den dominerande lokala signalvägen för osteoklastbildning är systemet RANKL/RANK/OPG. RANKL, som uttrycks av osteoblaster, osteocyter och stromaceller, binder till RANK på osteoklastprekursorer och driver tillsammans med M-CSF deras differentiering och aktivering, medan OPG binder RANKL som lösligt lockbete och hämmar processen [3, 5]. Benbildningen styrs på motsvarande sätt av Wnt/β-kateninsignalering, som osteocyternas sklerostin och DKK-1 hämmar [4, 6]. Därtill verkar tillväxtfaktorer i benmatrix, bland annat TGF-β och BMP, samt lokala cytokiner som frisätts vid inflammation [3, 7].

Balans mellan nedbrytning och uppbyggnad

Ett normalt mineraliserat skelett förutsätter inte enbart optimal uppbyggnad av benmassa under puberteten och tidig vuxen ålder. Även under vuxenlivet krävs ett balanserat förhållande mellan nedbrytning och uppbyggnad av benvävnad.

Denna balans är central för att bevara benmassan efter att maximal benmassa har uppnåtts. Rubbas den till förmån för resorption minskar benmassan och frakturrisken ökar, oavsett hur hög den maximala benmassan en gång var [3, 4].

Källor

  1. Kupai K, Kang HL, Pósa A m.fl. Bone Loss in Diabetes Mellitus: Diaporosis. Int J Mol Sci 2024. PMID: 39000376
  2. Koh NYY, Miszkiewicz JJ, Fac ML m.fl. Preclinical Rodent Models for Human Bone Disease, Including a Focus on Cortical Bone. Endocr Rev 2024. PMID: 38315213
  3. Florencio-Silva R, Sasso GRS, Sasso-Cerri E m.fl. Biology of Bone Tissue: Structure, Function, and Factors That Influence Bone Cells. Biomed Res Int 2015. PMID: 26247020
  4. Eriksen EF. Cellular mechanisms of bone remodeling. Rev Endocr Metab Disord 2010. PMID: 21188536
  5. Boyce BF, Xing L. Biology of RANK, RANKL, and osteoprotegerin. Arthritis Res Ther 2007. PMID: 17634140
  6. Qin L, Liu W, Cao H m.fl. Molecular mechanosensors in osteocytes. Bone Res 2020. PMID: 32550039
  7. Dai X, Wang Y, Huang X m.fl. Current advances of bone homeostasis imbalance in the cause of hereditary metabolic bone diseases. EFORT Open Rev 2026. PMID: 41636248
  8. Waalen J. Current and emerging therapies for the treatment of osteoporosis. J Exp Pharmacol 2010. PMID: 27186098

Uppdaterad 30 september 2026