OSTEOKLASTER: DANNELSE, KARAKTERISTIKA, FUNKTIONER, SYGDOMME - BIOLOGI - 2025

De osteoklaster er en af tre typer af celler findes i knoglevæv og er ansvarlige for et fænomen kendt som knogleresorption, afgørende for at bevare strukturen af dette.

I modsætning til osteoblaster og osteocytter, går de to andre cellegrupper, der er til stede i knoglevæv, osteoklaster, når de først har opfyldt deres funktion af resorption, gennem komplekse processer med programmeret celledød (apoptose).

Mikroskopi af en aktiv osteoklast (kilde: Robert M. Hunt på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

Dets aktivitet reguleres hovedsageligt af den endokrine vej, der specifikt styres af to hormoner: parathyreoideahormon og calcitonin, produceret af parathyreoidea og skjoldbruskkirtlen, specifikt.

Navnet på disse celler blev myntet af Kölliker i 1873, og rollen som knogleresorption blev oprindeligt tilskrevet osteocytter og makrofager, men i dag er det kendt, at disse celler snarere er "tilbehør" i dette behandle.

De er elementære celler i skeletfysiologien og defekter i deres funktion eller abnormiteter i de processer, som de er ansvarlige for, indebærer udvikling af alvorlige patologier hos mennesker.

Uddannelse

Osteoblaster er afledt af mononukleauerede celler, der stammer fra rygmarven og andre hæmatopoietiske organer, som er i stand til at migrere til knoglemuskler gennem vaskulære veje.

De dannes fra en stamfadercelle kaldet granulocyt-makrofag, som giver anledning til osteoclaster og monocytter, hvis proliferation og differentiering afhænger af forskellige regulerende molekyler, blandt hvilke mange cytokiner kan navngives.

Efter at forfadercellerne er blevet spredt gennem det vaskulære system, etablerer de sig i forskellige områder af knoglevævet (periosteum, endosteum og perichondrium).

Mononukleære fagocytter ligner meget præ-osteoklastiske celler, men det er knoglemikromiljøet, der bestemmer deres differentiering gennem forskellige stimuli.

Progenitor celledifferentiering

De pluripotente hæmatopoietiske celler i knoglemarven modtager signaler, der dirigerer deres udvikling mod myeloidlinjen, hvilket kræver ekspression af visse molekyler, der tillader disse celler at reagere på osteoclastogene faktorer.

Idet myeloidcelle "kolonien" differentierer sig, kan adskillige markører for makrofaglinien identificeres, især kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en faktor kendt som den "makrofagkolonistimulerende faktor".

Vigtigheden af ​​denne faktor i differentieringen af ​​osteoclast-forfaderceller er blevet demonstreret gennem forskellige eksperimentelle observationer hos dyr med mutationer i de beslægtede gener, der udviser alvorlige abnormiteter i knogledannelsen.

Progression af "makrofager" mod osteoklaster

Makrofager, der er bestemt til at differentiere i osteoklastlinjen, skrider frem mod udviklingen af ​​fænotypiske egenskaber, der er iboende i disse knogleceller, såsom ekspression af receptoren for calcitonin og evnen til at absorbere knogler.

På nuværende tidspunkt har mange forskningsgrupper bestemt, at den vigtigste osteoclastogene faktor er en, der er kendt som aktivatorreceptorligand NFkB (RANKL, af den engelske " R eceptor A ctivator of N F k B L igand"), et membranprotein udtrykt efter stimulering af hormoner eller knoglerabsorptionscytokiner.

Denne faktor virker ved mange forskellige indirekte nedstrømsveje og modulerer ekspressionen af ​​de gener, der er nødvendige til differentiering af osteoklaster, og dens ekspression afhænger også af kontrollen af ​​andre molekyler.

Differentiering forekommer derefter gradvist, og et andet vigtigt trin i processen er fusionen af ​​flere celler, der er begået til osteoklastlinjen til dannelse af "polykaryon" eller multinucleated progenitor celle.

egenskaber

Osteoklaster er multinucleated "gigantiske" celler (med mange kerner) mellem 10 og 100 um i diameter, med en acidophilic cytoplasma, og som har et komplekst og specialiseret internt membranøst system, der fungerer i resorptionsprocessen.

Det er mobile celler, der bevæger sig på overfladen af ​​knoglerne mellem resorptionsstederne. Når de ses i deres aktive tilstand, har de mange vakuoler og mitokondrier i sig, som tegner sig for en høj metabolisk flux.

Disse celler optager specifikke placeringer kendt som "Howship Lagoons", som er hule depressioner, der er karakteristiske for de regioner, hvor knogleresorption forekommer.

Tværsnit af en aktiv osteoklast (kilde: Cellpath via Wikimedia Commons)

De er polariserede celler, så organellerne indeni findes i bestemte områder: basalområdet, området "krøllet kant" eller "børstekant", lysområdet og vesikularområdet.

De klare områder og børstekanterne har specialiserede resorptionsstrukturer, der karakteriserer dem, som observeres som et netværk af membranvægge, under hvilke resorptionsprocesserne forekommer, da de er i direkte kontakt med knoglen.

Basalzonen (længst fra lagunerne) er den, der indeholder den største mængde organeller: kernerne og alle beslægtede systemer, mens den vesikulære zone består af mange transportervesikler, der samarbejder med resorption og er placeret mellem basalzonen. og børstekanten.

Funktioner

I forbindelse med de andre celler i knoglevæv samt i samspil med nogle lokale regulatoriske faktorer og visse hormoner spiller osteoklaster en vigtig rolle i strukturel vedligeholdelse og ombygning af knogler under og efter osteogenese.

I denne forstand deltager osteoklaster i den koblede resorptions- og dannelsesproces, der består af osteoclast-medieret resorption og osteoblast-rettet formation.

Stort set involverer osteoclast-medierede knogleresorptionsmekanismer sekretion af hydrolaser fra deres lysosomer og af ioner, der sprænger knogler.

Som andre bindevævsceller deltager osteoklaster i opretholdelsen af ​​calciumhomeostase i serum.

sygdomme

Forskellige sygdomme er relateret til funktionen af ​​osteoklaster, blandt dem er:

- Osteoporose: Det er en tilstand, der er kendetegnet ved en ubalance mellem knogleresorption og dannelse, hvor der er en forværret resorption, der frembringer skrøbelighed og kontinuerlige knoglefrakturer. Det forekommer ofte hos ældre og ældre.

- Osteopetrose: det er en genetisk tilstand, der er kendetegnet ved en stigning i knoglemasse på grund af defekter i udviklingen af ​​de krøllede kanter af osteoklasterne forårsaget af specifikke mutationer, hvilket resulterer i et fald i deres resorptionskapacitet.

- Pagets sygdom: det påvises hos ældre patienter som ukontrolleret knogleresorption og dannelse, der tilsyneladende har en viral oprindelse.

Referencer

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoclast: Oprindelse og differentiering. I knogleresorption (s. 23). London: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Osteoblast - osteoklastinteraktioner. Connective Tissue Research, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Paget-sygdom: En gennemgang af den aktuelle viden. Diagnostisk radiologi, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2. udgave). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Johnson, K. (1991). Histologi og cellebiologi (2. udgave). Baltimore, Maryland: National medicinsk serie til uafhængig undersøgelse.
6. Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology and Microscopic Anatomy (4. udgave). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoklaster: Struktur og funktion. Electron Micros. Rev., 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetrose: genetik, behandling og ny indsigt i dannelse af osteoklast. Nature Reviews Endocrinology, 1–15.
9. Vaes, G. (1987). Cellulærbiologi og biokemisk mekanisme af knogleresorption. Klinisk ortopædi og beslægtet forskning, 231, 239–271.