Aldrig før kortlagt: Det strømmer med blod i knoglers yderste lag
Blodkarrene var kendte, men ny forskning viser for første gang, hvor omfattende de er. Opdagelsen kan måske bruges til at forebygge knogleskørhed.
Blodkar i kortikale knogler

Et fint netværk af blodkar er fundet i det yderste lag af kompakt knoglevæv i både mus og mennesker. Blodkarrene er de hvide kanaler, der løber mellem det turkise og det øverste hvide lag. (Foto: Nature Metabolism)

Forskning er altid en disciplin i tålmodighed, men det studie, du nu skal læse om, sprænger skalaen for, hvor meget tålmodighed man kan kræve af en forsker.

For at studiet kunne blive til, måtte studiets ledende forfatter nemlig ligge helt musestille i en MR-skanner i næsten syv timer. Hvad gør man dog ikke i videnskabens navn ...

Forklaringen, på hvorfor den grad af selvopofrelse var nødvendigt, kan du læse mere om længere nede i artiklen. Først lidt om, hvad studiet handler om.

I studiet, som den tålmodige ledende forfatter står bag, kortlægger han sammen med en tysk forskergruppe for første gang nogensinde et netværk af blodkar, som gennemstrømmer knoglernes hårde yderlag.

Blodkarrene er godt gemt væk indeni knoglernes hemmelige tunnelsystemer, så selvom forskere godt vidste, at blodkarrene eksisterede, har det ikke været muligt at få et overblik over, hvor omfattende netværket er. Indtil nu. 

»Vi befinder os i det 21. århundrede, så det er overraskende at finde noget, som aldrig før er blevet beskrevet i vores lærebøger,« siger det nye studies ledende forsker, Matthias Gunzer, til Videnskab.dk.

Ham der tilbragte størstedelen af en dag i en MR-skanner. 

Det nye studie om fundet er udgivet i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Metabolism. Blodkarrene er kortlagt i museknogler, men det nye studie og tidligere forskning peger på, at blodkarerne også eksisterer i menneskeknogler i et vist omfang. Det nyskabte overblik over blodkarrene kan derfor være godt nyt for forskning inden for forebyggelse af blandt andet knogleskørhed.

Knoglens anatomi

Knoglens hårde yderlag er det kortikale knoglevæv, og indersinden er det trabekulære knoglevæv. Blodkarrene er kortlagt i det kortikale knoglevæv. (Illustration: Shutterstock)

Om opdagelsen
  • De kortlagte blodkar er blevet døbt 'trans-cordical vessels' (trans-kortikale blodkar/TCV’er).
  • Som navnet vidner om, løber blodkarrene inde i de kortikale knogler, som er det yderste lag af knoglevæv. Det beskytter knoglers indre og giver dem en glat, hvid overflade.
  • TCV’erne hjælper blod og forskellige celletyper med at spredes hurtigt inden i kroppen.
  • Det er ikke i sig selv nyt, at knoglerne indeholder blodkar, men hidtil har blodkar i det trabekulære knoglevæv midt inde i knoglen været bedst beskrevet.

Omfattende kanalsystem skjult i knoglers indre

Før vi vender tilbage til, hvordan blodkarrene muligvis kan bidrage til at forebygge knogleskørhed, kommer først et par ord om, hvordan forskerne opdagede de skjulte blodkar, som de har døbt 'trans-cordical vessels' (trans-kortikale blodkar/TCV’er).

Opdagelsen er et resultat af tilfældets kraft, og hvad Matthias Gunzer med et glimt i øjet selv betegner som »total fysisk inddragelse af samtlige medlemmer i forskergruppen« – ham selv medregnet.

Det hele startede, da Matthias Gunzer, der er professor ved Institut for Eksperimentel Immunologi og Billedbehandling ved Duisburg-Essen Universitet, for omkring otte år siden fik sig en overraskelse, da han skulle undersøge blodceller i underbensknoglen på en mus.

Da han, efter at have påført museknoglen fluorescerende farvestof for at gøre det lettere at se blodcellerne indeni, lagde den under et mikroskop, fik han øje på et ukendt netværk af bittesmå blodbaner, der dækkede hele det yderste lag af knoglen – det lag, som, han troede, var solidt. 

Fluorescerende farvestof afslører blodbanerne. (Billeder: Nature Metabolism)

»Man skulle ellers tro, at musens anatomi efterhånden var blevet endevendt, så det var et ekstremt overraskende fund,« siger professoren i molekylær immunologi.

Da han gik på jagt i den medicinske litteratur, gik det op for ham, at denne del af musens anatomi aldrig før var blevet kortlagt. Han besluttede derfor at begynde sit eget forskningsprojekt for at komme til bunds i, hvad i alverden det var, han havde fundet.

LÆS OGSÅ: Derfor giver calcium stærke knogler

Kortlægning af blodkar i museknogler

Billede A og B viser de kortlagte blodkar i form af små røde pletter på museknoglen. C, E og D er en elektron-mikroskopi af musens lårbensknogle, der viser hulrummene, hvor årerne løber ind i knoglen, i form af små prikker. (Foto: Nature Metabolism)

Stor blodgennemstrømning i de ukendte blodkar
  • Det nye studie kastede for første gang lys over, at over 80 procent af kroppens arterielle blod, som løber i blodårer fra hjertet og er blevet tilført ilt, passerer igennem de nyfundne blodårer.
  • Det samme gør sig gældende for 59 procent af kroppens venøse blod, altså blod som løber i venerne og ikke er iltet.

Gjorde museknoglerne klare som glas

Når man ser på, hvordan museknoglen på billedet ovenfor er totalt dækket af små røde tråde af blodårer, virker de fuldstændigt åbenlyse.

Derfor kommer man automatisk til at spørge sig selv, hvorfor et så omfattende netværk af blodårer først bliver kortlagt nu.

Det er der en god forklaring på.

Det springende punkt har været, at forskerne bag det nye studie har udviklet en ny metode til at se igennem knogler for at finde de skjulte blodårer.

»Vi fandt en måde at gøre knogler krystalklare, så de bliver lige så gennemsigtige som glas. Det var vores ultimative trick,« fortæller Matthias Gunzer.

Den tyske professor og hans kollegaer gjorde skinnebensknoglen på en mus gennemsigtig, ved at putte 'ethyl cinnamate' på knoglen. Det er et organisk kemikalie, som findes i kanel og består af af kanelsyre og ætanol. På den måde blev blodårerne synlige.

De gennemsigtige knogler blev undersøgt på flere forskellige måder:
  1. Ved at sprøjte fluorescerende væske ind i blodkarrene for derefter at observere dem i et 'light sheet fluoroscence'-mikroskop (LSFM).

  2. Sådan kunne forskerne undersøge den molekylære sammensætning af blodkarrene for at finde ud af, hvor meget blod der strømmer igennem dem.

  3. Sådan kunne de også lave en tredimensionel computergengivelse af blodårerne i superskarp opløsning.

  4. Ved hjælp af x-ray-mikroskopi lavede forskerne også en 3D-gengivelse af selve knogletunnellerne, som blodårerne løber i.

  5. Ved hjælp af de forskellige metoder fandt forskerne hundredvis af blodårer i museknoglen – så mange har ingen før fundet.

Metoden har hidtil været umulig

Selvom den såkaldte 'clearing'-metode, hvor forskere gør forskellige organer såsom hjernevæv gennemsigtige, er udbredt, er den aldrig før blevet brugt på knogler.

Det er nemlig hidtil ikke lykkedes at finde et kemikalie, der kan gøre knogler gennemsigtige, og derfor har forskerne indtil nu kun kunnet undersøge knoglerne en lille bid ad gangen.

Det har derfor været umuligt for forskerne at afgøre, om netværket af blodkar dækkede hele knoglen, og hvor meget blod der løber igennem.

»Den nye metode har gjort det muligt at studere netværket af blodkar i hele knoglen, hvilket giver et totalt indtryk af, hvor mange blodkar der er. Det overblik er imponerende,« siger Thomas Levin Andersen, lektor i klinisk cellebiologi ved Afdeling for Klinisk Patologi på Odense Universitetshospital.

»Mængden af blodkar og deres store bidrag til blodgennemstrømningen har hidtil været overset,« fortsætter lektoren, som har vurderet det nye studie for Videnskab.dk.

LÆS OGSÅ: Motion kan hele brækkede knogler

 

3D-gengivelse af knogletunellerne, hvor de hidtil ubeskrevede blodkar løber. (Video: Grüneboom et al./Nature Metabolism)

Forsker brugte sig selv som forsøgsperson

Efter at have kortlagt det ukendte netværk af blodårer i museknogler tog forskerne det næste naturlige skridt: At undersøge, om de også eksisterer i menneskeknogler. 

For at finde ud af det meldte studiets Matthias Gunzerm, sig på banen i forskningens navn og fik sin egen skinnebensknogle undersøgt. Her vender vi tilbage til hans ekstreme tålmodighed.

»Jeg måtte ligge i en højopløsningsMR-skanner i seks til syv timer, så der blev virkelig lagt noget frivillighed ind i studiet. Jeg kalder det total fysisk inddragelse af samtlige medlemmer i forskergruppen, inklusiv mig selv,« siger han.

Matthias Gunzers selvopofrelse skulle vise sig at være til gavn for forskningsprojektet. Ved at skanne hans underbensknogle fandt forskergruppen den samme nye type af blodårer i de kortikale knogler, som blev fundet i museknoglen.

Mere om menneskeknogler

Udover Matthias Gunzers egen knogle undersøgte forskerne bag det nye studie også lårbensknoglen fra en patient, der skulle have en hoftetransplantation. Resultatet var det samme. 

Observationerne i mennesker er begrænsede

Forskernes observationer af menneskeknogler bidrager ikke i samme grad med ny viden om blodkarrene, da det her ikke har været muligt at kortlægge netværket af blodkar i en hel menneskeknogle, forklarer Thomas Levin Andersen.

»Musestudiet fortæller os, hvor omfattende netværket af blodårer er, men observationerne af menneskeknogler er ikke langt fra det, vi allerede ved,« siger lektoren.

Den metode, som har gjort det muligt at undersøge hele museknogler, dur ikke på menneskeknogler, der både er langt større og har en tykkere knoglevæg. Den museknogle, som de tyske forskere undersøgte, var på størrelse med en tændstik og derfor lettere at gøre gennemsigtig.

De tyske forskere kan derfor kun finde blodårerne i menneskers knogleled, hvilket er blevet dokumenteret i tidligere studier.

Derfor efterlyser både Thomas Levin Andersen og Matthias Gunzer mere forskning i, hvor omfattende de små blodkar er i mennesker. Man kan nemlig ikke udelukke, at de spiller en lige så vigtig rolle i menneskeknogler, som de gør i museknogler, siger Thomas Levin Andersen.

LÆS OGSÅ: E-vitamin på glatis

Trans-cortical vessels

'Trans-cortical vessels' viser, hvor de nye blodårer løber i museknoglen. (Foto: University Duisburg-Essen, Dr. Anika Grüneboom, Prof. Matthias Gunzer)

 

Fundet kan bidrage til forskning i knogleskørhed

Som nævnt kan fundet af de hidtil ubeskrevne blodkar muligvis bidrage positivt til forskning i, hvordan man forebygger blandt andet knogleskørhed.

Forskerne ved nemlig, at blodkarrene i knoglens yderlag giver knoglerne næring og gør dem stærke ved at transportere blod, ilt og forskellige typer af celler rundt i knoglerne. De mener, at blodgennemstrømningen kan blive dårligere, når vi bliver ældre, og at det kan være forklaringen på, hvorfor vi får knogleskørhed.

Lige nu undersøger blandt andet Thomas Levin Andersen og hans forskerkollegaer på Odense Universitetshospital, hvad der sker med vores blodkar, når vi bliver ældre og får knoglesygdomme.

»Vi ved, at blodkar medvirker til fornyelsen af knoglen. En hypotese er, at blodkarrenes evne til at transportere celler til at genopbygge knoglen påvirkes, når vi ældes, og bidrager til tab af knoglevæv og herved risiko for osteoporose (knogleskørhed, red.),« fortæller Thomas Levin Andersen.

Hvis forskerne kan klarlægge de biologiske mekanismer, der medfører knogletab hos ældre, er det et skridt på vejen mod forebyggelse af knogleskørhed. Kortlægningen af blodkarrene kan gøre det lettere at forske videre i, hvordan man kan påvirke forløbet af knogleskørhed, siger lektoren.

LÆS OGSÅ: Verdenskendt medicin ser ud til at give knogleskørhed

LÆS OGSÅ: Forsker: Knogleskørhed kan stoppes med rødkløver

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Det sker