Forskere opdager overset måde, knogler fornyer sig på

Små tunneler inde i den svampelignende (trabekulære) del af knoglerne har været observeret i årtier, men deres betydning har været uklar. Nu viser forskere fra Klinisk Institut på Syddansk Universitet sammen med danske og internationale kollegaer fra USA og Canada, at der i tunnelerne både bliver fjernet gammelt knoglevæv og dannet nyt.

I knoglens hårde ydre (kortikale) lag ved forskerne allerede, at tilsvarende tunneler opstår som led i knoglefornyelsen. Det nye studie peger på, at en sådan fornyelsesproces også foregår inde i de små knoglebjælker og plader i den trabekulære knogle.

Knogler kræver løbende vedligeholdelse

Knogler er levende væv, som hele tiden bliver fornyet. Særlige knogleceller fjerner gammelt væv, og andre celler bygger nyt op samme sted. Balancen mellem nedbrydning og opbygning ændrer sig blandt andet med alder, hormoner og sygdom.

- Gammelt knoglevæv bliver hele tiden fjernet og erstattet med nyt. Det nye er, at vi kan se, at denne fornyelse også kan foregå inde i selve de små trabekulære knoglestrukturer, siger Lisbeth Koch Thomsen, gæsteforsker og ph.d. fra Klinisk Institut på Syddansk Universitet og førsteforfatter på studiet.

Små tunneler afslørede hele processen

Tunnelerne er ikke i sig selv en ny opdagelse. Tidligere forskning har især haft fokus på nedbrydningen af knoglevæv og har blandt andet forbundet tunnelerne med sygdom og mulig svækkelse af knoglestrukturen. I det nye studie fandt forskerne også de stadier, hvor nyt knoglevæv bliver dannet.

Forskerne kunne blandt andet følge én tunnel tredimensionelt gennem en serie af meget tynde snit fra en menneskelig knogleprøve. I forskellige dele af tunnelen fandt de tegn på først nedbrydning og derefter dannelse af nyt knoglevæv.

- Vi kan se forskellige stadier af den samme proces. Først bliver knogle fjernet, og bagefter bliver der dannet ny knogle. Det viser, at tunnelerne ikke kun handler om tab af knoglevæv, siger Lisbeth Koch Thomsen.

Det er denne sammenhæng mellem nedbrydning og genopbygning, der får forskerne til at beskrive tunnelerne som en ny overset del af knoglens knoglefornyelse.

Fornyelsen når ind i knoglestrukturen

Den knoglefornyelse, forskerne allerede kender fra overfladen af den trabekulære knogle, når ikke nødvendigvis ældre knoglevæv dybt inde i de små knoglebjælker. Den nybeskrevne proces kan være en måde at nå og forny dette knoglevæv på.

Forskerne kalder processen intratrabekulær knoglefornyelse og foreslår i den videnskabelige artikel, at den kan betragtes som en femte form for knogleremodellering ved siden af fire allerede beskrevne former.

En mulig forklaring er, at processen kan udskifte ældre eller mikroskopisk beskadiget knoglevæv inde i knoglestrukturen.

PTH satte mere gang i processen

En central del af studiet bygger på knogleprøver fra patienter med hypoparathyroidisme. Der er en sjælden tilstand, hvor kroppen producerer for lidt af hormonet PTH.
Prøverne stammer fra et tidligere lodtrækningsforsøg med 62 deltagere, udført af professor Lars Rejnmark ved Aarhus Universitetshospital.

Deltagerne fik enten PTH eller placebo som supplement til deres almindelige behandling. Forskerne har nu analyseret prøverne for at undersøge den intratrabekulære knoglefornyelse.

Efter seks måneder fandt forskerne markant mere intratrabekulær knoglefornyelse hos de deltagere, der havde fået PTH. Der var både mere nedbrydning og mere efterfølgende dannelse af nyt knoglevæv.

- PTH satte kraftigt gang i den intratrabekulære knoglefornyelse. Det viser, at processen kan reguleres, men vi ved endnu ikke, hvilken betydning mere eller mindre aktivitet har for knoglerne, siger Lisbeth Koch Thomsen.

Kaninmodel viste tunnelernes udvikling over tid

Knogleprøver fra mennesker kan vise forskellige stadier af processen, men de gør det ikke muligt at følge den samme tunnel over tid. Derfor brugte forskerne i samarbejde med canadiske kolleger gentagne 3D-scanninger af knoglen hos en levende, PTH-behandlet kanin.

Ved at scanne det samme område på to forskellige tidspunkter kunne forskerne se, hvordan tunnelerne ændrede sig. Blandt andet kunne de se tunneler vokse mod hinanden og blive forbundet.

Denne del af studiet bygger på én kanin og kan derfor ikke uden videre overføres til mennesker. Forskergruppen arbejder videre med modellen for at undersøge, hvad der styrer den intratrabekulære knoglefornyelse.

Betydningen for knoglesundhed skal undersøges

Studiet viser ikke, om processen gør menneskers knogler stærkere eller svagere. Forskerne arbejder nu videre med at undersøge, om den blandt andet målrettet udskifter ældre eller beskadiget knoglevæv dybt inde i knoglestrukturen.

- Vi har hidtil manglet denne proces i vores billede af, hvordan knogler bliver fornyet. Derfor er det vigtigt at undersøge, hvilken betydning den har for den normale vedligeholdelse af knoglerne, og om den ændrer sig med alder eller sygdom, siger Thomas Levin Andersen, professor i knoglepatologi ved Klinisk Institut på Syddansk Universitet og Odense Universitetshospital og sidsteforfatter på studiet.

Studiet undersøger ikke behandling af osteoporose og kan ikke vise, om processen kan bruges til at forebygge eller behandle sygdommen. Resultaterne giver i stedet et grundlag for videre forskning i processens betydning hos mennesker.