OSTEOKLASTER: BILDNING, EGENSKAPER, FUNKTIONER, SJUKDOMAR - BIOLOGI - 2025

De osteoklaster är en av tre typer av celler som finns i benvävnad och är ansvariga för ett fenomen känt såsom benresorption, väsentligt att upprätthålla strukturen av denna.

Till skillnad från osteoblaster och osteocyter, de andra två cellgrupperna som finns i benvävnad, osteoklaster, när de har uppfyllt sin funktion av resorption, genomgår komplexa processer av programmerad celldöd (apoptos).

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

Dess aktivitet regleras huvudsakligen av den endokrina vägen, specifikt kontrollerad av två hormoner: paratyreoideahormon och kalcitonin, producerat av paratyreoidea och sköldkörteln, särskilt.

Namnet på dessa celler myntades av Kölliker 1873, och rollen som benresorption tillskrivs ursprungligen osteocyter och makrofager, men idag är det känt att dessa celler är ganska "tillbehör" i detta bearbeta.

De är elementära celler i skelettfysiologin och defekter i deras funktion eller avvikelser i de processer som de ansvarar för innebär utveckling av allvarliga patologier hos människor.

Träning

Osteoblaster härstammar från mononuklearaerade celler som kommer från ryggmärgen och andra hematopoietiska organ, som kan migrera till benvävnader genom kärlvägar.

De bildas från en stamfadercell som kallas granulocyt-makrofag, som ger upphov till osteoklaster och monocyter, vars spridning och differentiering beror på olika reglerande molekyler, bland vilka många cytokiner kan namnges.

Efter att förfädercellerna sprids genom det vaskulära systemet etableras de i olika områden i benvävnaden (periosteum, endosteum och perichondrium).

Mononukleära fagocyter är mycket lika med pre-osteoklastiska celler, men det är benmikro-miljön som avgör deras differentiering genom olika stimuli.

Förekomstcelldifferentiering

De pluripotenta hematopoietiska cellerna i benmärgen får signaler som riktar deras utveckling mot myeloiden, vilket kräver uttryck av vissa molekyler som gör att dessa celler kan reagera på osteoklastogena faktorer.

När myeloidcells "kolonin" differentierar, kan många markörer för makrofaglinjen identifieras, kännetecknas särskilt av närvaron av en faktor känd som den "makrofagkolonistimulerande faktorn".

Betydelsen av denna faktor i differentieringen av osteoklast-förfäderceller har visats genom olika experimentella observationer hos djur med mutationer i de relaterade generna, som uppvisar allvarliga avvikelser i benutvecklingen.

Progression av "makrofager" mot osteoklaster

Makrofager som är avsedda att differentiera i osteoklastlinjen fortskrider mot utvecklingen av fenotypiska egenskaper som är inneboende i dessa benceller, såsom uttrycket av receptorn för kalcitonin och förmågan att reabsorbera ben.

För närvarande har många forskningsgrupper bestämt att den huvudsakliga osteoklastogena faktorn är en känd som aktivatorreceptorligand NFkB (RANKL, av den engelska " R eceptor A ctivator of N F k B L igand"), ett membranprotein uttryckt efter stimulering av hormoner eller benabsorptionscytokiner.

Denna faktor verkar av många olika indirekta nedströmsvägar, modulerar uttrycket av gener som är nödvändiga för differentiering av osteoklaster, och dess uttryck beror också på kontrollen av andra molekyler.

Differentiering sker sedan gradvis och ett annat viktigt steg i processen är fusionen av flera celler som begås till osteoklastlinjen för att bilda "polykaryon" eller multinucleated stamceller.

egenskaper

Osteoklaster är multinucleated "jätte" celler (med många kärnor) mellan 10 och 100 um i diameter, med en acidofil cytoplasma och som har ett komplext och specialiserat inre membransystem som fungerar i resorptionsprocessen.

Det är rörliga celler som rör sig på ytan av benen mellan resorptionsplatserna. När de ses i sitt aktiva tillstånd har de många vakuoler och mitokondrier inom sig, vilket står för ett högt metaboliskt flöde.

Dessa celler upptar specifika platser kända som "Howship Lagoons", som är ihåliga fördjupningar som är karakteristiska för de regioner där benresorption sker.

Tvärsnitt av en aktiv osteoklast (källa: Cellpath via Wikimedia Commons)

Det är polariserade celler, så att organellerna inuti finns i vissa områden: basalområdet, området "lockig kant" eller "borstkanten", det ljusa området och det vesikulära området.

De tydliga områdena och borstkanterna har specialiserade resorptionsstrukturer som kännetecknar dem, som observeras som ett nätverk av membranveck under vilka resorptionsprocesserna sker, eftersom de är i direkt kontakt med benet.

Basalzonen (längst från lagunerna) är den som innehåller den största mängden organeller: kärnorna och alla relaterade system, medan den vesikulära zonen består av många transportervesiklar som samarbetar med resorption och är belägna mellan baszonen. och borstkanten.

Funktioner

I samband med de andra cellerna i benvävnad, samt i samverkan med vissa lokala regleringsfaktorer och vissa hormoner, spelar osteoklaster en viktig roll i strukturellt underhåll och ombyggnad av ben, under och efter osteogenes.

I detta avseende deltar osteoklaster i den kopplade resorptions- och bildningsprocessen, som består av osteoklastmedierad resorption och osteoblast-riktad bildning.

I stort sett involverar osteoklastmedierade benresorptionsmekanismer utsöndring av hydrolaser från deras lysosomer och av joner som sönderdelas ben.

Liksom andra bindvävsceller deltar osteoklaster i upprätthållandet av kalciumhomeostas i serum.

sjukdomar

Olika sjukdomar är relaterade till funktionen hos osteoklaster, bland dem är:

- Osteoporos : det är ett tillstånd som kännetecknas av en obalans mellan benresorption och bildning, där det finns en förvärrad resorption, som ger skörhet och kontinuerliga skelettfrakturer. Det förekommer ofta hos äldre och äldre.

- Osteopetros : det är ett genetiskt tillstånd som kännetecknas av en ökning av benmassan på grund av defekter i utvecklingen av osteoklasternas lockiga kanter orsakade av specifika mutationer, vilket resulterar i en minskning av deras resorptionskapacitet.

- Pagets sjukdom: det upptäcks hos äldre patienter som okontrollerad benresorption och bildning som uppenbarligen har ett viralt ursprung.

referenser

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoklast: Ursprung och differentiering. I Benresorption (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). Pagetsjukdom: En översyn av aktuell kunskap. Diagnostisk radiologi, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (2: a upplagan). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Johnson, K. (1991). Histologi och cellbiologi (2: a upplagan). Baltimore, Maryland: Den nationella medicinska serien för självständig studie.
6. Kuehnel, W. (2003). Färgatlas av cytologi, histologi och mikroskopisk anatomi (4: e upplagan). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoklaster: Struktur och funktion. Electron Micros. Rev. 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetros: genetik, behandling och ny insikt i osteoklastbildning. Nature Reviews Endocrinology, 1–15.
9. Vaes, G. (1987). Cellbiologi och biokemisk mekanism för benresorption. Clinical Orthopedics and Related Research, 231, 239–271.