OSTEOKLASTY: TVORBA, VLASTNOSTI, FUNKCE, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

Tyto osteoklasty jsou jedním ze tří typů buněk zjištěných v kostní tkáni a jsou zodpovědné za jev známý jako kostní resorpce, který je nezbytný pro udržení struktury tohoto.

Na rozdíl od osteoblastů a osteocytů, další dvě buněčné skupiny přítomné v kostní tkáni, osteoklasty, jakmile splní svou funkci resorpce, procházejí složitými procesy programované buněčné smrti (apoptózy).

Mikroskopie aktivního osteoklastu (Zdroj: Robert M. Hunt na Wikipedii v angličtině přes Wikimedia Commons)

Jeho aktivita je regulována hlavně endokrinní cestou, konkrétně řízenou dvěma hormony: parathormony a kalcitoninem, produkovaným paratyroidem a štítnou žlázou.

Název těchto buněk byl vytvořen Köllikerem v roce 1873 a role kostní resorpce byla původně připisována osteocytům a makrofágům, dnes je však známo, že tyto buňky jsou v uvedených proces.

Jsou elementárními buňkami v kosterní fyziologii a defekty jejich funkce nebo abnormality v procesech, za které jsou zodpovědné, znamenají vývoj závažných patologií u lidí.

Výcvik

Osteoblasty pocházejí z mononukleovaných buněk pocházejících z míchy a dalších hematopoetických orgánů, které jsou schopné migrovat do kostních tkání prostřednictvím cévních drah.

Jsou tvořeny z progenitorové buňky zvané granulocyty-makrofágy, což vede k vzniku osteoklastů a monocytů, jejichž proliferace a diferenciace závisí na různých regulačních molekulách, mezi nimiž lze jmenovat mnoho cytokinů.

Poté, co se progenitorové buňky rozšíří prostřednictvím vaskulárního systému, usadí se v různých oblastech kostní tkáně (periosteum, endostea a perichondrium).

Mononukleární fagocyty jsou velmi podobné pre-osteoklastickým buňkám, ale je to mikroprostředí kostí, které určuje jejich diferenciaci prostřednictvím různých podnětů.

Diferenciace progenitorových buněk

Pluripotentní hematopoetické buňky kostní dřeně přijímají signály, které směřují jejich vývoj směrem k myeloidní linii, což vyžaduje expresi určitých molekul, které těmto buňkám umožňují reagovat na osteoklastogenní faktory.

Jak se „kolonie“ myeloidních buněk liší, lze identifikovat četné markery pro linii makrofágů, charakterizované zejména přítomností faktoru známého jako „faktor stimulující kolonie makrofágů“.

Důležitost tohoto faktoru v diferenciaci osteoklast-progenitorových buněk byla prokázána prostřednictvím různých experimentálních pozorování u zvířat s mutacemi v příbuzných genech, které vykazují závažné abnormality ve vývoji kostí.

Postup „makrofágů“ směrem k osteoklastům

Makrofágy, které jsou určeny k diferenciaci v linii osteoklastů, postupují směrem k vývoji fenotypových charakteristických vlastností těchto kostních buněk, jako je exprese receptoru pro kalcitonin a schopnost reabsorbovat kost.

V současné době mnoho výzkumných skupin se určí, že hlavním faktorem osteoclastogenic je znám jako aktivátor receptoru ligandu NFkB (RANKL, z anglického „ R eceptor A ctivator z N F K B L igand“), membránový protein exprimován po stimulace hormonů nebo kostních absorpčních cytokinů.

Tento faktor působí mnoha různými nepřímými downstream cestami, modulace exprese genů nezbytných pro diferenciaci osteoklastů a jeho exprese také závisí na kontrole jiných molekul.

K diferenciaci pak dochází postupně a dalším klíčovým krokem v procesu je fúze více buněk vázaných na linii osteoklastů za vzniku "polykaryon" nebo vícejaderné progenitorové buňky.

vlastnosti

Osteoklasty jsou multinukleované „obří“ buňky (s mnoha jádry) o průměru 10 až 100 um, s acidofilní cytoplazmou a které mají složitý a specializovaný vnitřní membránový systém, který funguje v procesu resorpce.

Jsou to mobilní buňky, které se pohybují na povrchu kostí mezi místy resorpce. Při pohledu ve svém aktivním stavu mají v sobě mnoho vakuol a mitochondrií, což odpovídá vysokému metabolickému toku.

Tyto buňky zaujímají specifická místa známá jako „Howship Lagoons“, což jsou duté deprese charakteristické pro oblasti, kde dochází k resorpci kosti.

Průřez aktivním osteoklastem (Zdroj: Cellpath přes Wikimedia Commons)

Jsou to polarizované buňky, takže organely uvnitř se nacházejí v určitých oblastech: bazální oblast, „kudrnatá hrana“ nebo „hrana štětce“, světelná oblast a vesikulární oblast.

Čiré oblasti a hrany kartáčů mají specializované resorpční struktury, které je charakterizují, které jsou pozorovány jako síť membránových záhybů, pod nimiž dochází k resorpčním procesům, protože jsou v přímém kontaktu s kostí.

Bazální zóna (nejdále od lagun) je ta, která obsahuje největší množství organel: jádra a všechny související systémy, zatímco vesikulární zóna se skládá z mnoha transportních vesikul, které spolupracují s resorpcí a jsou umístěny mezi bazální zónou. a hranu štětce.

Funkce

Ve spojení s dalšími buňkami kostní tkáně, jakož i ve shodě s některými místními regulačními faktory a určitými hormony, hrají osteoklasty důležitou roli při strukturální údržbě a remodelaci kostí, během a po osteogenezi.

V tomto smyslu se osteoklasty účastní procesu vázané resorpce a tvorby, který sestává z resorpce zprostředkované osteoklasty a formace řízené osteoblasty.

Obecně řečeno, osteoklastem zprostředkované resorpční mechanismy kostí zahrnují sekreci hydroláz z jejich lysozomů a iontů, které rozpadají kosti.

Stejně jako jiné buňky pojivové tkáně se osteoklasty podílejí na udržování homeostázy vápníku v séru.

Nemoci

S funkcí osteoklastů souvisí různá onemocnění, mezi něž patří:

- Osteoporóza: je to stav charakterizovaný nerovnováhou mezi kostní resorpcí a tvorbou, kde dochází k exacerbované resorpci, která způsobuje křehkost a nepřetržité zlomeniny kostry. Obvykle se vyskytuje u starších a starších.

- Osteopetrosa: je to genetický stav charakterizovaný zvýšením kostní hmoty v důsledku defektů ve vývoji kudrnatých okrajů osteoklastů způsobených specifickými mutacemi, což má za následek snížení jejich resorpční kapacity.

- Pagetova choroba: u starších pacientů je detekována jako nekontrolovaná kostní resorpce a tvorba, která má zjevně virový původ.

Reference

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoclast: Původ a diferenciace. In Bone Resorption (str. 23). Londýn: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Interakce osteoblastů a osteoklastů. Connective Tissue Research, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Pagetova choroba: Přehled současných znalostí. Diagnostic Radiology, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Textový atlas histologie (2. vydání). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
5. Johnson, K. (1991). Histologie a buněčná biologie (2. vydání). Baltimore, Maryland: Národní lékařská série pro nezávislé studium.
6. Kuehnel, W. (2003). Barevný atlas cytologie, histologie a mikroskopické anatomie (4. vydání). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S. a Hammarstrom, L. (1991). Osteoklasty: struktura a funkce. Electron Micros. 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A. & Helfrich, MH (2013). Osteopetrosa: genetika, léčba a nové poznatky o tvorbě osteoklastů. Recenze přírody Endokrinologie, 1-15.
9. Vaes, G. (1987). Buněčná biologie a biochemický mechanismus kostní resorpce. Klinická ortopedie a související výzkum, 231, 239–271.