En ny studie om hur benceller organiserar sig under benbildning kan öppna dörren till en bättre förståelse av sjukdomar som osteoporos.

Forskningen, ledd av Max Planck Institute of Colloids and Interfaces i Potsdam, Tyskland, använde ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som kombinerar biologi, medicin och fysik för att analysera osteocyt lacuno-canalicular network (OLCN) i olika bentyper från möss och får.

Rapporterar sina resultat idag i New Journal of Physics , teamet visar att det finns en universell mekanism bakom hur enskilda celler organiserade sig i en stor, sammankopplat nätverk under benbildning och mineralisering.

Dr Philip Kollmannsberger, som ledde forskningen, sa:"Osteocyter och deras cellprocesser 'lever' i en stor, sammankopplat nätverk av tomrum som genomsyrar den mineraliserade benmatrisen hos de flesta ryggradsdjur. Detta osteocyt lacuno-canalicular network (OLCN) tros spela viktiga roller för att känna av och upprätthålla benets konstanta inre miljö, och för benets mekaniska egenskaper.

"Även om den extracellulära matrisstrukturen hos ben har studerats omfattande på ultrastrukturella och makroskopiska skalor, det saknas kvantitativ kunskap om hur det mobila nätverket är organiserat."

Resultaten gjorde det möjligt för teamet att definiera ett antal robusta, kvantitativa mått härledda från fysiken i komplexa nätverk. Dessa åtgärder gjorde det möjligt för dem att få insikter om hur effektivt nätverket är organiserat när det gäller intercellulär transport och kommunikation.

Åtgärderna visade att cellnätverket regelbundet organiserade, långsamväxande benvävnad från får är mindre ansluten, men mer effektivt organiserad jämfört med oregelbunden och snabbväxande benvävnad från möss.

På nivån av statistiska topologiska egenskaper, dock, båda nätverkstyperna går inte att särskilja, föreslår en universell mekanism som ligger bakom självorganiseringen av individuella celler till en stor, sammankopplat nätverk under benbildning och mineralisering.

Dr Kollmannsberger sa:"Kvantifieringen vi utvecklade kan vara användbar för att bedöma benkvaliteten under fysiologisk utveckling eller patologiska ålderstillstånd, sjukdom och farmaceutisk intervention, komplement till befintliga åtgärder såsom bentäthet.

"Även om vi inte tillämpade vår analys för att jämföra friskt med sjukt ben, vårt val av olika bentyper, återspeglar olika grader av organisation, visar potentialen med vår metod för att kvantifiera skillnader i effektivitet."