ОСТЕОКЛАСТИ: ФОРМУВАННЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ, ЗАХВОРЮВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У остеокластах є одним з трьох типів клітин , виявлених в кістковій тканині і відповідальні за явище , відоме як резорбція кістки, важливо підтримувати структуру цього.

На відміну від остеобластів і остеоцитів, інші дві групи клітин, що знаходяться в кістковій тканині, остеокласти, виконавши свою функцію розсмоктування, проходять через складні процеси запрограмованої загибелі клітин (апоптоз).

Мікроскопія активного остеокласту (Джерело: Роберт М. Хант в англійській Вікіпедії через Wikimedia Commons)

Його діяльність регулюється головним чином ендокринним шляхом, спеціально контрольованим двома гормонами: гормоном паращитовидної залози та кальцитоніном, що виробляється паращитовидної залозою та, зокрема, щитовидною залозою.

Назва цих клітин була придумана Келлікером у 1873 р., А роль резорбції кісток спочатку приписувалася остеоцитам та макрофагам, однак сьогодні відомо, що ці клітини є досить «аксесуаром» процес.

Вони є елементарними клітинами скелетної фізіології, а дефекти їх функції або відхилення в процесах, за які вони відповідають, передбачають розвиток важких патологій у людини.

Навчання

Остеобласти отримують з одноклітинних клітин, що походять зі спинного мозку та інших кровотворних органів, які здатні мігрувати до кісткових тканин судинними шляхами.

Вони утворюються з клітини-попередника під назвою гранулоцит-макрофаг, що породжує остеокласти та моноцити, проліферація та диференціація яких залежать від різних регуляторних молекул, серед яких можна назвати багато цитокінів.

Після розповсюдження клітин-попередників через судинну систему вони встановлюються в різних ділянках кісткової тканини (окістя, ендостеїм і перихондрій).

Мононуклеарні фагоцити дуже схожі на клітини до остеокласта, але саме кісткове мікросередовище визначає їх диференціацію за допомогою різних подразників.

Диференціація клітин-попередників

Плюріпотентні кровотворні клітини кісткового мозку отримують сигнали, які спрямовують свій розвиток у бік мієлоїдної лінії, що вимагає експресії певних молекул, які дозволяють цим клітинам реагувати на остеокластогенні фактори.

Як диференціюється "колонія" мієлоїдної клітини, можна виділити численні маркери лінії макрофагів, що характеризуються, особливо, наявністю фактора, відомого як "стимулюючий фактор колонії макрофагів".

Важливість цього фактора для диференціації клітин-остеокластів-попередників було продемонстровано за допомогою різних експериментальних спостережень у тварин з мутаціями в споріднених генах, які мають серйозні порушення в розвитку кісток.

Прогресування "макрофагів" у бік остеокластів

Макрофаги, призначені для диференціювання в лінії остеокластів, просуваються до розвитку фенотипічних характеристик, властивих цим кістковим клітинам, таких як експресія рецептора кальцитоніну та здатність реабсорбувати кістки.

В даний час багато дослідницьких груп визначили, що основним остеокластогенним фактором є відомий як ліганд активаторного рецептора NFkB (RANKL, англ. " R eceptor A ctivator N F k B L igand"), мембранний білок, експресований після стимуляція гормонів або цитокінів всмоктування кісток.

Цей фактор діє багатьма різними непрямими нижніми шляхами, модулюючи експресію генів, необхідну для диференціації остеокластів, і його експресія також залежить від контролю інших молекул.

Потім диференціація відбувається прогресивно, і ще одним ключовим етапом у процесі є злиття декількох клітин, що входять до лінії остеокластів, щоб утворити "полікаріонну" або багатоядерну клітину-попередника.

характеристики

Остеокласти - це багатоядерні «гігантські» клітини (з багатьма ядрами) діаметром від 10 до 100 мкм, з ацидофільною цитоплазмою і мають складну і спеціалізовану внутрішню мембранозну систему, яка функціонує в процесі резорбції.

Вони є рухливими клітинами, які переміщуються на поверхні кісток між ділянками резорбції. Якщо їх переглядати в активному стані, у них багато вакуолей і мітохондрій, які обумовлюють високий метаболічний потік.

Ці клітини займають конкретні місця, відомі як «Розриви Хоушипа», які є порожними западинами, характерними для регіонів, де відбувається резорбція кісток.

Поперечний переріз активного остеокласту (Джерело: Cellpath via Wikimedia Commons)

Вони поляризовані клітини, так що органели всередині знаходяться в певних областях: базальна область, зона «фігурного краю» або «краю кисті», область світла і везикулярна область.

Чіткі ділянки та краї кистей мають спеціалізовані резорбційні структури, що характеризують їх, які спостерігаються як мережа мембранозних складок, під якими відбуваються резорбційні процеси, оскільки вони безпосередньо контактують з кісткою.

Базальна зона (віддалена від лагун) - це та, яка містить найбільшу кількість органел: ядра та всі споріднені системи, тоді як везикулярна зона складається з безлічі транспортерних везикул, які співпрацюють з резорбцією і розташовані між базальною зоною. і край кисті.

Особливості

У поєднанні з іншими клітинами кісткової тканини, а також узгоджено з деякими місцевими регуляторними факторами та певними гормонами, остеокласти відіграють важливу роль у структурному утриманні та реконструкції кісток під час і після остеогенезу.

У цьому сенсі остеокласти беруть участь у зв'язаному процесі резорбції та формування, який складається з остеокласт-опосередкованої резорбції та остеобласт-спрямованої формації.

Загалом, механізми резорбції кісток, опосередковані остеокластом, включають секрецію гідролаз зі своїх лізосом та іонів, що розпадають кістки.

Як і інші клітини сполучної тканини, остеокласти беруть участь у підтримці гомеостазу кальцію в сироватці крові.

Хвороби

Різні захворювання пов'язані з функцією остеокластів, серед них:

- Остеопороз : це стан, що характеризується дисбалансом між резорбцією та формуванням кісток, де спостерігається загострена резорбція, яка призводить до ламкості та безперервних переломів скелета. Часто зустрічається у людей похилого та похилого віку.

- остеопетроз : це генетичний стан, що характеризується збільшенням кісткової маси через дефекти розвитку кучерявих країв остеокластів, спричинені специфічними мутаціями, що призводить до зниження їх резорбційної здатності.

- Хвороба Педжета: вона виявляється у пацієнтів літнього віку як неконтрольована резорбція та формування кісток, що, очевидно, має вірусне походження.

Список літератури

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Остеокласт: походження та диференціація. В «Резорбція кісток» (стор. 23). Лондон: Спрингер.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Остеобласт - взаємодія остеокластів. Дослідження сполучної тканини, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Хвороба Педжета: огляд сучасних знань. Діагностична радіологія, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Текстовий атлас гістології (2-е видання). Мексика DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Джонсон, К. (1991). Гістологія та клітинна біологія (2-е видання). Балтімор, штат Меріленд: Національна медична серія незалежного дослідження.
6. Kuehnel, W. (2003). Кольоровий атлас цитології, гістології та мікроскопічної анатомії (4-е видання). Нью-Йорк: Тієме.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Остеокласти: будова та функція. Electron Micros. Вип., 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Остеопетроз: генетика, лікування та нові уявлення про формування остеокластів. Ендокринологія природи, 1–15.
9. Ваес, Г. (1987). Клітинна біологія та біохімічний механізм резорбції кісток. Клінічна ортопедія та споріднені дослідження, 231, 239–271.