OSTEOKLASTER: DANNELSE, EGENSKAPER, FUNKSJONER, SYKDOMMER - BIOLOGI - 2025

De osteoklaster er en av tre typer celler som finnes i benvev, og er ansvarlig for et fenomen kjent som benresorpsjon, essensiell for å opprettholde strukturen i denne.

I motsetning til osteoblaster og osteocytter, går de to andre cellegruppene som er til stede i benvev, osteoklaster, når de har oppfylt sin funksjon av resorpsjon, gjennom komplekse prosesser med programmert celledød (apoptose).

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

Dets aktivitet reguleres hovedsakelig av den endokrine banen, spesielt kontrollert av to hormoner: paratyreoideahormon og kalsitonin, produsert av paratyreoidea og skjoldbruskkjertelen, spesielt.

Navnet på disse cellene ble myntet av Kölliker i 1873, og rollen som benresorpsjon ble opprinnelig tilskrevet osteocytter og makrofager, men i dag er det kjent at disse cellene er ganske "tilbehør" i dette prosess.

De er elementære celler i skjelettfysiologien og defekter i deres funksjon eller avvik i prosessene de er ansvarlige for, innebærer utvikling av alvorlige patologier hos mennesker.

Opplæring

Osteoblaster er avledet fra mononucleated celler som stammer fra ryggmargen og andre hematopoietic organer, som er i stand til å migrere til beinvev gjennom vaskulære stier.

De er dannet fra en stamcelle kalt granulocytt-makrofag, som gir opphav til osteoklaster og monocytter, hvis spredning og differensiering avhenger av forskjellige regulatoriske molekyler, hvorav mange cytokiner kan navngis.

Etter at stamfadercellene er spredt gjennom det vaskulære systemet, etableres de i forskjellige områder av beinvevet (periosteum, endosteum og perichondrium).

Mononukleære fagocytter ligner veldig på pre-osteoklastiske celler, men det er benmikro-miljøet som bestemmer deres differensiering gjennom forskjellige stimuli.

Progenitor celledifferensiering

De pluripotente hematopoietiske cellene i benmargen mottar signaler som retter deres utvikling mot myeloiden, som krever uttrykk av visse molekyler som lar disse cellene svare på osteoklastogene faktorer.

Når myeloidcellen "koloni" skiller seg ut, kan det identifiseres mange markører for makrofaglinjen, karakterisert spesielt ved tilstedeværelsen av en faktor kjent som den "makrofagkolonistimulerende faktor".

Betydningen av denne faktoren for differensiering av osteoklast-forfaderceller er blitt demonstrert gjennom forskjellige eksperimentelle observasjoner hos dyr med mutasjoner i de beslektede gener, som har alvorlige avvik i beinutviklingen.

Progresjon av "makrofager" mot osteoklaster

Makrofager som er bestemt til å differensiere i osteoklastlinjen, utvikler seg mot utvikling av fenotypiske egenskaper som er iboende i disse bencellene, slik som uttrykk for reseptoren for kalsitonin og evnen til å absorbere benet igjen.

For tiden har mange forskningsgrupper bestemt at den viktigste osteoklastogene faktoren er en kjent som aktivatorreseptorligand NFkB (RANKL, av den engelske " R eceptor A ctivator of N F k B L igand"), et membranprotein uttrykt etter stimulering av hormoner eller beinabsorpsjonscytokiner.

Denne faktoren virker ved mange forskjellige indirekte nedstrømsveier, og modulerer ekspresjonen av genene som er nødvendige for differensiering av osteoklaster, og dens ekspresjon avhenger også av kontrollen av andre molekyler.

Differensiering skjer deretter gradvis, og et annet viktig trinn i prosessen er sammensmeltningen av flere celler som er forpliktet til osteoklastlinjen for å danne "polykaryon" eller multinucleated stamcelle.

kjennetegn

Osteoklaster er multinucleated "gigantiske" celler (med mange kjerner) mellom 10 og 100 um i diameter, med en acidophilic cytoplasma og som har et komplekst og spesialisert indre membransystem som fungerer i resorpsjonsprosessen.

De er mobile celler som beveger seg på overflaten av beinene mellom resorpsjonsstedene. Når de blir sett i sin aktive tilstand, har de mange vakuoler og mitokondrier i seg, som utgjør en høy metabolsk fluks.

Disse cellene har spesifikke steder kjent som "Howship Lagoons", som er hule depresjoner som er karakteristiske for områdene der benresorpsjon skjer.

Tverrsnitt av en aktiv osteoklast (Kilde: Cellpath via Wikimedia Commons)

De er polariserte celler, slik at organellene inni finnes i bestemte områder: basalområdet, området "krøllkant" eller "børstekant", lysområdet og vesikulært område.

De klare områdene og børstekantene har spesialiserte resorpsjonsstrukturer som kjennetegner dem, som blir observert som et nettverk av membranbretter under hvilke resorpsjonsprosessene skjer, siden de er i direkte kontakt med beinet.

Basalsonen (lengst fra lagunene) er den som inneholder størst mengde organeller: kjernene og alle beslektede systemer, mens den vesikulære sonen består av mange transportervesikler som samarbeider med resorpsjon og ligger mellom basalsonen. og børstekanten.

Egenskaper

I forbindelse med de andre cellene i beinvev, samt i samsvar med noen lokale regulatoriske faktorer og visse hormoner, spiller osteoklaster en viktig rolle i strukturelt vedlikehold og ombygging av bein, under og etter osteogenese.

I denne forstand deltar osteoklaster i den koblede resorpsjons- og formasjonsprosessen, som består av osteoklast-mediert resorpsjon og osteoblast-rettet formasjon.

Grovt sett involverer osteoklastmedierte benresorpsjonsmekanismer sekresjon av hydrolaser fra lysosomene deres og av ioner som går i oppløsning.

Som andre bindevevsceller deltar osteoklaster i opprettholdelsen av kalsiumhomeostase i serum.

Sykdommer

Ulike sykdommer er relatert til funksjonen til osteoklaster, blant dem er:

- Osteoporose : det er en tilstand som er preget av en ubalanse mellom beinresorpsjon og dannelse, der det er en forverret resorpsjon, som gir skjørhet og kontinuerlige skjelettbrudd. Det forekommer ofte hos eldre og eldre.

- Osteopetrose : det er en genetisk tilstand som er preget av en økning i beinmasse på grunn av feil i utviklingen av de krøllete kantene på osteoklastene forårsaket av spesifikke mutasjoner, noe som resulterer i en reduksjon i resorpsjonskapasiteten.

- Pagets sykdom: det oppdages hos eldre pasienter som ukontrollert benresorpsjon og dannelse som tilsynelatende har en viral opprinnelse.

referanser

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoklast: Opprinnelse og differensiering. I beinresorpsjon (s. 23). London: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Osteoblast - osteoklastinteraksjoner. Connective Tissue Research, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Paget-sykdom: En gjennomgang av nåværende kunnskap. Diagnostisk radiologi, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2. utg.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Johnson, K. (1991). Histologi og cellebiologi (2. utg.). Baltimore, Maryland: National Medical-serien for uavhengig studie.
6. Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology and Microscopic Anatomy (4. utg.). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoklaster: Struktur og funksjon. Electron Micros. Rev., 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetrose: genetikk, behandling og ny innsikt i osteoklastdannelse. Nature Reviews Endocrinology, 1–15.
9. Vaes, G. (1987). Cellulærbiologi og biokjemisk mekanisme av benresorpsjon. Clinical Orthopedics and Related Research, 231, 239–271.