OSTEOKLASTY: TVORBA, VLASTNOSTI, FUNKCIE, CHOROBY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto osteoklasty sú jedným z troch typov buniek zistených v kostnom tkanive a sú zodpovedné za jav známy ako kostnej resorpcie, ktorý je nevyhnutný pre udržanie štruktúry tohto.

Na rozdiel od osteoblastov a osteocytov, ďalšie dve bunkové skupiny prítomné v kostnom tkanive, osteoklasty, akonáhle splnia svoju funkciu resorpcie, prechádzajú zložitými procesmi programovanej bunkovej smrti (apoptózy).

Mikroskopia aktívneho osteoklastu (Zdroj: Robert M. Hunt na anglickej Wikipédii prostredníctvom Wikimedia Commons)

Jeho aktivita je regulovaná hlavne endokrinnou cestou, špecificky kontrolovanou dvoma hormónmi: parathormón a hormón kalcitonínu, produkovaný parathormónom a štítnou žľazou.

Názov týchto buniek bol vytvorený Köllikerom v roku 1873 a úloha resorpcie kostí bola spočiatku pripisovaná osteocytom a makrofágom, dnes je však známe, že tieto bunky sú v tomto proces.

Sú to základné bunky v kostrovej fyziológii a poruchy ich funkcie alebo abnormality v procesoch, za ktoré sú zodpovedné, znamenajú vývoj závažných patológií u ľudí.

výcvik

Osteoblasty pochádzajú z mononukleovaných buniek pochádzajúcich z miechy a iných hematopoetických orgánov, ktoré sú schopné migrovať do kostných tkanív cievnymi cestami.

Tvoria sa z progenitorovej bunky zvanej granulocytové makrofágy, čo vedie k vzniku osteoklastov a monocytov, ktorých proliferácia a diferenciácia závisí od rôznych regulačných molekúl, medzi ktorými je možné vymenovať mnoho cytokínov.

Po šírení progenitorových buniek vaskulárnym systémom sa usadia v rôznych oblastiach kostného tkaniva (periosteum, endostea a perichondrium).

Mononukleárne fagocyty sú veľmi podobné pre-osteoklastickým bunkám, ale ich diferenciáciu prostredníctvom rôznych stimulov určuje kostné mikroprostredie.

Diferenciácia progenitorových buniek

Pluripotentné hematopoetické bunky kostnej drene prijímajú signály, ktoré smerujú ich vývoj smerom k myeloidnej línii, čo vyžaduje expresiu určitých molekúl, ktoré umožňujú týmto bunkám reagovať na osteoklastogénne faktory.

Ako sa „kolónia“ myeloidných buniek odlišuje, je možné identifikovať početné markery pre líniu makrofágov, ktorá sa vyznačuje najmä prítomnosťou faktora známeho ako „faktor stimulujúci kolónie makrofágov“.

Dôležitosť tohto faktora pri diferenciácii osteoklastových progenitorových buniek bola demonštrovaná rôznymi experimentálnymi pozorovaniami na zvieratách s mutáciami v príbuzných génoch, ktoré vykazujú závažné abnormality vo vývoji kostí.

Progresia "makrofágov" smerom k osteoklastom

Makrofágy, ktoré sú určené na diferenciáciu v línii osteoklastov, postupujú smerom k vývoju fenotypových charakteristických vlastností týchto kostných buniek, ako je expresia receptora pre kalcitonín a schopnosť reabsorbovať kosť.

V súčasnej dobe mnoho výskumných skupín sa určí, že hlavným faktorom osteoclastogenic je známy ako aktivátor receptoru ligandu NFkB (RANKL, z anglického " R eceptor A ctivator z N F K B L igand"), membránový proteín exprimovaný po stimulácia hormónov alebo cytokínov absorbujúcich kost.

Tento faktor pôsobí mnohými rôznymi nepriamymi downstream dráhami, moduluje expresiu génov potrebných na diferenciáciu osteoklastov a jeho expresia tiež závisí od kontroly iných molekúl.

K diferenciácii potom dochádza postupne a ďalším kľúčovým krokom v tomto procese je fúzia viacerých buniek viazaných na líniu osteoklastov za vzniku "polykaryónovej" alebo viacjadrovej progenitorovej bunky.

vlastnosti

Osteoklasty sú viacjadrové „obrie“ bunky (s mnohými jadrami) s priemerom 10 až 100 um, s acidofilnou cytoplazmou a ktoré majú komplexný a špecializovaný vnútorný membránový systém, ktorý funguje v procese resorpcie.

Sú to mobilné bunky, ktoré sa pohybujú po povrchu kostí medzi miestami resorpcie. Pri pohľade vo svojom aktívnom stave majú v sebe veľa vakuol a mitochondrií, ktoré zodpovedajú za vysoký metabolický tok.

Tieto bunky zaberajú špecifické miesta známe ako „Howship Lagoons“, čo sú duté depresie charakteristické pre oblasti, kde dochádza k resorpcii kostí.

Prierez aktívnym osteoklastom (Zdroj: Cellpath cez Wikimedia Commons)

Sú to polarizované bunky, takže organely vo vnútri sa nachádzajú v určitých oblastiach: bazálna oblasť, „kučeravá hrana“ alebo „hrana kefy“, svetelná oblasť a vezikulárna oblasť.

Priehľadné oblasti a okraje kefy majú špecializované resorpčné štruktúry, ktoré ich charakterizujú, ktoré sú pozorované ako sieť membránových záhybov, pod ktorými prebiehajú resorpčné procesy, pretože sú v priamom kontakte s kosťou.

Bazálna zóna (najvzdialenejšia od lagún) je tá, ktorá obsahuje najväčšie množstvo organel: jadra a všetky súvisiace systémy, zatiaľ čo vezikulárna zóna pozostáva z mnohých transportných vezikúl, ktoré spolupracujú s resorpciou a sú umiestnené medzi bazálnou zónou. a okraj kefy.

Vlastnosti

V spojení s ostatnými bunkami kostného tkaniva, ako aj v súčinnosti s niektorými miestnymi regulačnými faktormi a určitými hormónmi, zohrávajú osteoklasty dôležitú úlohu pri štrukturálnej udržiavaní a prestavbe kostí, počas a po osteogenéze.

V tomto zmysle sa osteoklasty podieľajú na procese spojenej resorpcie a tvorby, ktorý pozostáva z resorpcie sprostredkovanej osteoklastami a tvorby riadenej osteoblastmi.

Všeobecne povedané, mechanizmy kostnej resorpcie sprostredkované osteoklastmi zahŕňajú vylučovanie hydroláz z ich lyzozómov a iónov, ktoré rozpadajú kosti.

Rovnako ako iné bunky spojivového tkaniva sa osteoklasty podieľajú na udržiavaní homeostázy vápnika v sére.

choroby

Rôzne choroby súvisia s funkciou osteoklastov, medzi ktoré patria:

- Osteoporóza : je to stav charakterizovaný nerovnováhou medzi kostnou resorpciou a tvorbou, pri ktorej dochádza k zhoršenej resorpcii, ktorá spôsobuje krehkosť a trvalé zlomeniny kostry. Často sa vyskytuje u starších a starších osôb.

- Osteopetróza : je to genetický stav charakterizovaný zvýšením kostnej hmoty v dôsledku defektov vo vývoji kučeravých okrajov osteoklastov spôsobených špecifickými mutáciami, čo vedie k zníženiu ich resorpčnej kapacity.

- Pagetova choroba: u starších pacientov sa zistí ako nekontrolovaná resorpcia a tvorba kostí, ktorá má zjavne vírusový pôvod.

Referencie

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoklast: pôvod a diferenciácia. In Bone Resorption (p. 23). Londýn: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Interakcie osteoblast - osteoklast. Connective Tissue Research, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Pagetova choroba: prehľad súčasných poznatkov. Diagnostic Radiology, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Textový atlas histológie (2. vydanie). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
5. Johnson, K. (1991). Histológia a bunková biológia (2. vydanie). Baltimore, Maryland: Národná lekárska séria pre nezávislé štúdium.
6. Kuehnel, W. (2003). Farebný atlas cytológie, histológie a mikroskopickej anatómie (4. vydanie). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S. a Hammarstrom, L. (1991). Osteoklasty: štruktúra a funkcia. Electron Micros. 4, 1-45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A. & Helfrich, MH (2013). Osteopetróza: genetika, liečba a nové poznatky o tvorbe osteoklastov. Recenzia prírody Endokrinológia, 1-15.
9. Vaes, G. (1987). Bunková biológia a biochemický mechanizmus resorpcie kostí. Clinical Ortopedics and Related Research, 231, 239–271.