Osteoklaszt - Osteoclast
Osteoclast | |
---|---|
Részletek | |
Prekurzor | osteoclast progenitorok |
Elhelyezkedés | Csont |
Funkció | A csontszövet lebomlása |
Azonosítók | |
latin | osteoclastus |
Háló | D010010 |
TH | H2.00.03.7.00005 |
FMA | 66781 |
A mikroanatómia anatómiai feltételei |
Az osteoclast (az ókori görögül ὀστέον (osteon) „csont” és κλαστός (clastos) „törött”) a csontszövet egy típusa, amely lebontja a csontszövetet . Ez a funkció kritikus a karbantartási, javítási és felújítási a csontok a csigolya csontváz . Az osteoclast szétszedi és megemészti a hidratált fehérje és ásványi anyag kompozitját molekuláris szinten, sav és kollagenáz kiválasztásával , ezt a folyamatot csontreszorpciónak nevezik . Ez az eljárás segít a vér kalciumszintjének szabályozásában is .
Osteoklasztok találhatók a csont azon felületein, amelyek reszorpción mennek keresztül. Az ilyen felületeken látható, hogy az oszteoklasztok sekély mélyedésekben helyezkednek el, amelyeket felszívódási öblöknek (Howship -féle hiányosságoknak) neveznek . A reszorpciós öblöket az osteoclastok erodáló hatása hozza létre az alatta lévő csonton. Az oszteoklaszt alsó részének szegélye ujjszerű folyamatokat mutat a sejtmembrán mély kihajtásai miatt ; ezt a határt fodros határnak nevezik . A fodros szegély a csontfelülettel érintkezik egy felszívódási öbölben. A fodros határ peremét a citoplazma gyűrűszerű zónája veszi körül, amely nem tartalmaz sejtorganellákat, de gazdag aktinszálakban . Ezt a zónát tiszta zónának vagy tömítési zónának nevezik . Az aktin szálak lehetővé teszik a tömítő zónát körülvevő sejtmembrán szilárd rögzítését a Howship -féle hiányosságok csontos falához. Ily módon zárt szubszteoszlasztikus rekesz jön létre a fodros szegély és a felszívódás alatt álló csont között. Az oszteoklasztok hidrogénionokat , kollagenázt , katepszin K -t és hidrolitikus enzimeket választanak ki ebbe a rekeszbe. A csontmátrix oszteoklasztok általi felszívódása két lépésből áll: (1) a szervetlen komponensek (ásványi anyagok) feloldódása és (2) a csontmátrix szerves összetevőinek emésztése. Az oszteoklasztok hidrogénionokat pumpálnak a szubszteoszlasztikus rekeszbe, és így savas mikrokörnyezetet hoznak létre, amely növeli a csont ásványi anyag oldhatóságát, ami a csont ásványi anyagának felszabadulását és újbóli bejutását eredményezi a közeli kapillárisokba juttatandó osteoclastok citoplazmájába. Az ásványi anyagok eltávolítása után a kollagenáz és a zselatináz kiválasztódik a szuboszteoklasztikus rekeszbe. Ezek az enzimek emésztik és lebontják a kollagént és a vízkőmentesített csontmátrix egyéb szerves összetevőit. A bomlástermékeket a fodros határon lévő osteoclastok fagocitálják. Fagocita tulajdonságaik miatt az oszteoklasztokat a mononukleáris fagocita rendszer (MPS) összetevőjének tekintik . Az oszteoklasztok aktivitását hormonok és citokinek szabályozzák. A kalcitonin, a pajzsmirigy hormonja, elnyomja az oszteoklasztikus aktivitást. Az oszteoklasztoknak nincsenek mellékpajzsmirigy -hormon (PTH) receptorai. Mindazonáltal a PTH stimulálja az oszteoblasztokat az oszteoklaszt-stimuláló faktornak nevezett citokin kiválasztására, amely az osteoklasztikus aktivitás erőteljes stimulátora.
Az odontoclast (/odon · to · clast/; o-don´to-klast) egy osteoclast, amely a tejfogak gyökereinek felszívódásával jár .
Szerkezet
Az osteoclast egy nagy, többsejtű sejt, és a csonton lévő emberi osteoclastok jellemzően öt magból állnak, és 150-200 µm átmérőjűek. Amikor oszteoklasztot indukáló citokineket használnak a makrofágok osteoklasztokká történő átalakítására , nagyon nagy sejtek fordulnak elő, amelyek átmérője elérheti a 100 µm-t. Ezeknek tucatnyi sejtje lehet, és jellemzően fő osteoklaszt fehérjéket expresszálnak, de a nem természetes szubsztrát miatt jelentős eltérések vannak az élő csontok sejtjeitől. A többmagvú összeszerelt osteoclast mérete lehetővé teszi, hogy sok makrofág ionszállító, fehérjeszekréciós és vezikuláris transzport képességét a csont lokalizált területére összpontosítsa.
Elhelyezkedés
A csontban az osteoclastok a csont felszínén lévő gödrökben találhatók, amelyeket reszorpciós öblöknek vagy Howship -féle hiányosságoknak neveznek . Az oszteoklasztokat homogén, "habos" megjelenésű citoplazma jellemzi. Ez a megjelenés a vezikulák és vakuolumok magas koncentrációjának köszönhető . Ezek a vakuolok savas foszfatázzal töltött lizoszómákat tartalmaznak . Ez lehetővé teszi az osteoclastok jellemzését festésük alapján a tartarát -rezisztens savas foszfatáz (TRAP) és a katepszin K magas expressziója miatt . Az osteoclast durva endoplazmatikus retikulum ritka, és a Golgi -komplex kiterjedt.
Az aktív csontfelszívódás helyén az oszteoklaszt egy speciális sejtmembránt képez , a "fodros szegélyt", amely szemben áll a csontszövet felszínével. Ez a kiterjedten hajtogatott vagy fodros szegély megkönnyíti a csont eltávolítását azáltal, hogy drámaian megnöveli a sejtfelszínt a szekréció és a reszorpciós rekesz tartalmának felvétele érdekében, és a csontot aktívan felszívó osteoclast morfológiai jellemzője.
Fejlődés
1873 -as felfedezésük óta jelentős vita folyik származásukról. Három elmélet volt a meghatározó: 1949 és 1970 között népszerű volt a kötőszöveti eredet, amely kimondta, hogy az oszteoklasztok és az osteoblasztok azonos törzsűek, és az osteoblasztok összeolvadva osteoklasztokat képeznek. Évek óta tartó vita után ma már világos, hogy ezek a sejtek a makrofágok önfúziójából fejlődnek ki. 1980 elején ismerték fel a monocita fagocita rendszert az osteoclastok prekurzoraként. Az osteoclast képződéshez RANKL (a nukleáris faktor κβ ligandum receptor aktivátor) és az M-CSF (makrofág kolóniát stimuláló faktor) szükséges . Ezeket a membránhoz kötött fehérjéket a szomszédos stromasejtek és osteoblastok állítják elő , így közvetlen érintkezés szükséges e sejtek és az osteoclast prekurzorok között .
Az M-CSF receptorán keresztül hat az oszteoklasztra, a c-fms-re (kolónia-stimuláló 1. faktor receptor), egy transzmembrán tirozin-kináz- receptorra, ami a tirozin-kináz Src másodlagos hírvivő aktiválásához vezet. Mindkét molekulák szükségesek oszteoklasztogenezist és széles körben részt vesz a differenciálódás a monocita / makrofág eredetű sejtek.
A RANKL a tumor nekrózis család ( TNF ) tagja, és elengedhetetlen az osteoclastogenezisben. A RANKL kiütött egerek az osteopetrosis fenotípusát és a fogkitörési hibákat mutatják, valamint az osteoclastok hiányát vagy hiányát. A RANKL aktiválja az NF-κβ-t (nukleáris faktor-κβ) és az NFATc1-et (az aktivált t-sejtek nukleáris faktora, citoplazmatikus, kalcineurin-függő 1) a RANK- on keresztül . Az NF-κβ aktiváció szinte azonnal stimulálódik a RANKL-RANK kölcsönhatás bekövetkezése után, és nincs szabályozva. Az NFATc1 stimuláció azonban ~ 24–48 órával a kötődés után kezdődik, és expressziója RANKL -függőnek bizonyult.
Az osteoclast differenciálódást gátolja az osteoprotegerin (OPG), amelyet osteoblastok termelnek, és kötődik a RANKL -hez, ezáltal megakadályozva a RANK -val való kölcsönhatást. Fontos lehet megjegyezni, hogy míg az oszteoklasztok a vérképző törzsből származnak, addig az osteoblasztok a mezenchimális őssejtekből származnak.
Funkció
Aktiválás után az oszteoklasztok kemotaxis segítségével a csont mikrotörésének területeire mozognak . Az oszteoklasztok a Howship -féle lacunáknak nevezett kis üregekben fekszenek, amelyek az alatta lévő csont emésztéséből származnak. A tömítő zóna az osteoclast plazmamembránjának az alatta lévő csonthoz való rögzítése . A tömítési zónákat speciális tapadási szerkezetek övei határolják, amelyeket podoszómáknak neveznek . A csontmátrixhoz való kötődést integrin receptorok, például αvβ3 elősegítik, az Arg-Gly-Asp specifikus aminosav motívum révén a csontmátrix fehérjékben, például az osteopontinban . A oszteoklaszt kibocsátások hidrogén ionok hatása révén karboanhidráz ( H 2 O + CO 2 → HCO 3 - + H + ) keresztül a fodros határon be a felszívódási üreg, a savasító és segíti oldódását mineralizált csont mátrixot a Ca 2+ , H 3 PO 4 , H 2 CO 3 , víz és egyéb anyagok. A karboanhidráz diszfunkciója bizonyítottan osteopetrosis bizonyos formáit okozza. A hidrogénionokat nagy koncentrációjú gradiens ellen pumpálják protonszivattyúk , különösen egy egyedi vakuoláris ATPáz . Ez az enzim a csontritkulás megelőzésére irányul . Ezenkívül számos hidrolitikus enzim , például a katepszin és a mátrix metalloproteáz (MMP) csoport tagjai szabadulnak fel a mátrix szerves összetevőinek emésztésére. Ezeket az enzimeket a lizoszómák szabadítják fel a rekeszbe . Ezen hidrolitikus enzimek közül a katepszin K a legfontosabb.
Katepszin K és más katepszinek
A katepszin K egy kollagenolitikus, papain -szerű, cisztein -proteáz , amely főként oszteoklasztokban expresszálódik, és a reszorpciós gödörbe választódik ki. A katepszin K a fő proteáz, amely részt vesz az I. típusú kollagén és más nem kollagénfehérjék lebontásában. A katepszin K gén mutációi a pycnodysostosishoz , örökletes osteopetrotikus betegséghez kapcsolódnak, amelyet a funkcionális katepszin K expresszió hiánya jellemez. A katepszin K egereken végzett kiütési vizsgálatai osteopetrotikus fenotípushoz vezetnek, amelyet részben kompenzál a katepszin K -n kívüli proteázok fokozott expressziója és a fokozott osteoclastogenesis.
A katepszin K savas körülmények között optimális enzimatikus aktivitással rendelkezik. 37 kDa molekulatömegű proenzimként szintetizálják, és autokatalitikus hasítással történő aktiválás után ~ 27 kDa molekulatömegű érett, aktív formává alakítják át.
Az oszteoklaszt polarizációja után a felszívódás helyén a katepszin K kiválasztódik a fodros szegélyből a reszorpciós gödörbe. A katepszin K az intercelluláris vezikulumok segítségével átvándorol a fodros határon, majd a funkcionális szekréciós domén felszabadítja . Ezekben az intercelluláris vezikulákban a katepszin K, valamint a TRAP által előállított reaktív oxigénatomok tovább rontják a csont extracelluláris mátrixát.
Számos más katepszint fejeznek ki oszteoklasztokban, beleértve a B , C , D, E, G és L katepszineket . Ezeknek a cisztein- és aszparaginsav -proteázoknak a funkciója általában ismeretlen a csontokban, és sokkal alacsonyabb szinten expresszálódnak, mint a katepszin K.
Tanulmányok a katepszin L knockout egerekben már kevert, egy jelentést a csökkentett trabekuláris csont a homozigóta és heterozigóta katepszin L knockout egerekben, összehasonlítva a vad típusú és a másik jelentés nem találtak csontváz-rendellenességek.
Mátrix metalloproteinázok
A mátrix metalloproteinázok (MMP-k) több mint 20 cink-függő endopeptidázból álló családot tartalmaznak. A mátrix metalloproteinázok (MMP) szerepe az osteoclast biológiában rosszul meghatározott, de más szövetekben összefüggésben állnak a tumort elősegítő aktivitásokkal, például a növekedési faktorok aktiválásával, és szükségesek a tumor metasztázisához és az angiogenezishez.
Az MMP9 a csont mikrokörnyezetéhez kapcsolódik. Osteoklasztok expresszálják, és ismert, hogy szükséges az osteoclast migrációhoz, és erős zselatináz. Azok a transzgenikus egerek, amelyekben nincs MMP-9, hibákat mutatnak a csontfejlődésben, az intraosseous angiogenezisben és a törések helyreállításában.
Úgy gondolják, hogy az MMP-13 részt vesz a csontfelszívódásban és az osteoclast differenciálódásban, mivel a kiütött egerek csökkent osteoclast-számokat, osteopetrosist és csökkent csontfelszívódást mutattak ki.
Az osteoclast által expresszált MMP -k közé tartozik az MMP -9, -10, -12 és -14. az MMP-9-től eltekintve keveset tudunk az osteoclastra gyakorolt relevanciájukról, azonban az MMP-14 magas szintje megtalálható a tömítési zónában.
Osteoklaszt fiziológia
Az 1980 -as és 90 -es években részletesen tanulmányozták a tipikus osteoclastok fiziológiáját. A fodros határ elkülönítésével az iontranszportot közvetlenül biokémiai részletességgel tanulmányozták. Az energiafüggő savszállítást ellenőriztük, és a feltételezett protonpumpát megtisztítottuk. Az oszteoklasztok sikeres tenyésztésével nyilvánvalóvá vált, hogy a protonok tömeges szállításának támogatására szerveződtek, amelyek a reszorpciós rekesz elsavasodását és a csont ásványi anyag szolubilizációját szolgálják. Ez magában foglalja a fodros szegély Cl - permeabilitást a membránpotenciál szabályozására és a bazolaterális Cl - /HCO 3 - cserét a citoszol pH fenntartása érdekében fiziológiailag elfogadható tartományban.
Ionszekréciójának hatékonysága attól függ, hogy az osteoclast hatékony tömítést képez -e a reszorpciós rekesz körül. Úgy tűnik, hogy ennek a "lezáró zónának" a helyzetét az oszteoklaszt felületén expresszált integrinek közvetítik. A tömítő zóna helyén a többmagvú osteoclast újraszerveződik. A reszorpciós kamrát körülölelő, erősen invaginált fodros membrán kifejlesztése hatalmas szekréciós tevékenységet tesz lehetővé. Ezenkívül lehetővé teszi az ásványi anyag és a lebontott kollagén vezikuláris transzcitózisát a fodros szegélytől a sejt szabad membránjáig, és annak felszabadulását az extracelluláris rekeszbe. Ez a tevékenység befejezi a csontfelszívódást, és mind az ásványi komponensek, mind a kollagén fragmensek felszabadulnak az általános keringésbe.
Szabályozás
Az oszteoklasztokat számos hormon szabályozza , beleértve a mellékpajzsmirigyből származó mellékpajzsmirigy-hormont (PTH), a pajzsmirigyből származó kalcitonint és az interleukin-6 növekedési faktort (IL-6). Ez az utolsó hormon, az IL-6 a csontritkulás betegségének egyik tényezője , amely egyensúlyhiány a csontfelszívódás és a csontképződés között. Az osteoclast aktivitást két osteoblastok által termelt molekula, nevezetesen az osteoprotegerin és a RANK ligand kölcsönhatása is közvetíti . Vegye figyelembe, hogy ezek a molekulák szabályozzák az osteoclast differenciálódását is.
Odontoclast
Az odontoclast (/odon · to · clast/; o-don´to-klast) egy osteoclast, amely a tejfogak gyökereinek felszívódásával jár .
A kifejezés alternatív használata
Az osteoclast lehet a csontok törésére és helyreállítására szolgáló eszköz is (az eredet görög osteon : csont és klastos : törött). A zavartság elkerülése érdekében a sejtet eredetileg osotoclastnak nevezték. Amikor a sebészeti műszer használaton kívül volt, a sejt jelenlegi nevén vált ismertté.
Klinikai jelentőség
Óriási oszteoklasztok fordulhatnak elő egyes betegségekben, beleértve a Paget -féle csont- és biszfoszfonát -toxicitást.
Macskákban a kóros odontoclast aktivitás macskák odontoclasticus felszívódási elváltozásait okozhatja , ami szükségessé teszi az érintett fogak eltávolítását.
Történelem
Az oszteoklasztokat Kolliker fedezte fel 1873 -ban.
Lásd még
Hivatkozások
Külső linkek
- MedicineNet
- Osteoklasztok az Egyesült Államok Országos Orvostudományi Könyvtárának orvosi tantárgyaiban (MeSH)
- Az osteoclast élete
- Random42 : A Random42 tudományos közleményének animációja az osteoclastok szerepéről a csontszövet átalakításában