Netværk er nøglen til celler under knogledannelse

En ny undersøgelse af, hvordan knogleceller organiseres under knogledannelse, kan åbne døren for en bedre forståelse af sygdomme som osteoporose.

Forskningen, ledet af Max Planck Institute of Colloids and Interfaces i Potsdam, Tyskland, brugte en tværfaglig tilgang, der kombinerer biologi, medicin og fysik til at analysere osteocyt lacuno-canalicular netværk (OLCN) i forskellige knogletyper fra mus og får.

Rapporterer deres resultater i dag i New Journal of Physics , teamet viser, at der er en universel mekanisme bag den måde, hvorpå individuelle celler organiserede sig i et stort, sammenkoblet netværk under knogledannelse og mineralisering.

Dr. Philip Kollmannsberger, der ledede forskningen, sagde:"Osteocytter og deres celleprocesser 'lever' i en stor, sammenkoblet netværk af hulrum, der gennemsyrer de mineraliserede knoglematrix hos de fleste hvirveldyr. Dette osteocyt lacuno-kanalikulære netværk (OLCN) menes at spille en vigtig rolle i sansning og vedligeholdelse af knoglens konstante indre miljø, og for de mekaniske egenskaber ved knogler.

"Selvom den ekstracellulære matrixstruktur af knogle er blevet grundigt undersøgt på ultrastrukturelle og makroskopiske skalaer, der mangler en kvantitativ viden om, hvordan mobilnetværket er organiseret. "

Resultaterne gav teamet mulighed for at definere et antal robuste, kvantitative målinger afledt af fysikken i komplekse netværk. Disse foranstaltninger gjorde dem i stand til at få indsigt i, hvor effektivt netværket er organiseret med hensyn til intercellulær transport og kommunikation.

Foranstaltningerne viste, at cellenetværket var regelmæssigt organiseret, langsomt voksende knoglevæv fra får er mindre forbundet, men mere effektivt organiseret i forhold til uregelmæssigt og hurtigt voksende knoglevæv fra mus.

Hvad angår statistiske topologiske egenskaber, imidlertid, begge netværkstyper kan ikke skelnes, foreslår en universel mekanisme, der ligger til grund for selvorganisering af individuelle celler i en stor, sammenkoblet netværk under knogledannelse og mineralisering.

Dr. Kollmannsberger sagde:"Den kvantificering, vi udviklede, kunne være nyttig til at vurdere knoglekvalitet under fysiologisk udvikling eller patologiske alderstilstande, sygdom og farmaceutisk intervention, supplerer eksisterende foranstaltninger såsom knoglemineraltæthed.

"Selvom vi ikke anvendte vores analyse til at sammenligne sund til syg knogle, vores valg af forskellige knogletyper, afspejler forskellige organisationsgrader, demonstrerer potentialet i vores metode til at kvantificere forskelle i effektivitet. "