Een nieuwe studie naar de manier waarop botcellen zich organiseren tijdens botvorming zou de deur kunnen openen naar een beter begrip van ziekten zoals osteoporose.

Het onderzoek, geleid door het Max Planck Instituut voor Colloïden en Interfaces in Potsdam, Duitsland, gebruikte een interdisciplinaire benadering waarbij biologie, geneeskunde en natuurkunde om het osteocyt lacuno-canaliculaire netwerk (OLCN) in verschillende bottypes van muizen en schapen te analyseren.

Rapporteren van hun resultaten vandaag in de Nieuw tijdschrift voor natuurkunde , het team laat zien dat er een universeel mechanisme zit achter de manier waarop individuele cellen zichzelf organiseerden tot een groot, onderling verbonden netwerk tijdens botvorming en mineralisatie.

Dr. Philip Kollmannsberger, die het onderzoek leidde, zei:"Osteocyten en hun celprocessen 'leven' in een grote, onderling verbonden netwerk van holtes die de gemineraliseerde botmatrix van de meeste gewervelde dieren doordringen. Dit osteocyt lacuno-canaliculaire netwerk (OLCN) wordt verondersteld een belangrijke rol te spelen bij het waarnemen en onderhouden van de constante interne omgeving van het bot, en voor de mechanische eigenschappen van bot.

"Hoewel de extracellulaire matrixstructuur van bot uitgebreid is bestudeerd op ultrastructurele en macroscopische schalen, er is een gebrek aan kwantitatieve kennis over hoe het mobiele netwerk is georganiseerd."

Met de resultaten kon het team een ​​aantal robuuste, kwantitatieve maatregelen afgeleid van de fysica van complexe netwerken. Door deze maatregelen kregen ze inzicht in hoe efficiënt het netwerk is georganiseerd op het gebied van intercellulair transport en communicatie.

Uit de maatregelen bleek dat het mobiele netwerk regelmatig georganiseerd, langzaam groeiend botweefsel van schapen is minder verbonden, maar efficiënter georganiseerd in vergelijking met onregelmatig en snelgroeiend botweefsel van muizen.

Op het niveau van statistische topologische eigenschappen, echter, beide netwerktypes zijn niet van elkaar te onderscheiden, suggereert een universeel mechanisme dat ten grondslag ligt aan de zelforganisatie van individuele cellen in een grote, onderling verbonden netwerk tijdens botvorming en mineralisatie.

Dr. Kollmannsberger zei:"De kwantificering die we hebben ontwikkeld, kan nuttig zijn bij het beoordelen van de botkwaliteit tijdens fysiologische ontwikkeling of pathologische ouderdomscondities, ziekte en farmaceutische interventie, complementair aan bestaande maatregelen zoals botmineraaldichtheid.

"Hoewel we onze analyse niet hebben toegepast om gezond bot te vergelijken met ziek bot, onze keuze uit verschillende bottypes, verschillende niveaus van organisatie weerspiegelen, demonstreert het potentieel van onze methode om verschillen in efficiëntie te kwantificeren."