De osteoblasten zijn een van de drie celtypen die worden aangetroffen in het gespecialiseerde bindweefsel in de structurele ondersteuning van het lichaam: het bot. Deze cellen zijn afgeleid van andere cellen die osteovooroudercellen worden genoemd en hun belangrijkste functie is om de botmatrix te synthetiseren.
Bot is samengesteld uit een extracellulaire matrix die uithardt dankzij de afzetting van calcium, waardoor het weefsel kracht en stijfheid krijgt, en uit drie hoofdklassen van cellen: osteoblasten, osteoclasten en osteocyten.
Licht microfoto van ontkalkt 'poreus' bot met actieve osteoblasten die actief osteoïde synthetiseren (Bron: Robert M. Hunt via Wikimedia Commons)
Osteoblasten staan bekend als de botvormende cellen, terwijl osteoclasten en osteocyten respectievelijk de resorptie- en "gap" -cellen zijn. Hiervan komt de meest voorkomende klasse overeen met osteocyten (meer dan 90%), gevolgd door osteoblasten (5%) en, in mindere mate, osteoclasten (1%).
Deze cellen worden traditioneel geïdentificeerd als botvormende cellen. Het is echter op dit moment zeker bekend dat ze deelnemen aan veel andere evenementen, zoals bijvoorbeeld de synthese van paracriene en autocriene factoren zoals cytokines, groeifactoren, proteasen en andere.
Opleiding
Osteoblasten zijn afgeleid van mesenchymale voorlopercellen, die ook aanleiding geven tot chondrocyten (kraakbeencellen), myoblasten (spiercellen), adipocyten (vetcellen) en peescellen, afhankelijk van de transcriptiefactoren die hun differentiatie reguleren.
Omdat ze tot het stromale of mesenchymale celsysteem behoren, worden osteoblasten geassocieerd met het beenmerg en behoren ze tot een aparte lijn van het hematopoëtische celsysteem.
Onder de elementen die betrokken zijn bij de vorming van deze cellen zijn drie transcriptiefactoren (Cbfa1, Osx en ATF4) en enkele eiwitten met specifieke functies bij botmorfogenese.
Tijdens skeletongenese nemen osteoblasten deel aan twee vormen van botontwikkeling: intramembraan, wat aanleiding geeft tot de schedel, en endochondraal, dat wordt gevormd uit een "mal" van kraakbeen.
Deze speciale klasse van botcellen is echter niet volledig gedifferentieerd, aangezien ze in de extracellulaire matrix kunnen "duiken" om osteocyten te vormen, waarvan het secretiesysteem wordt verminderd; of integendeel, ze kunnen apoptotische processen ondergaan (geprogrammeerde celdood).
Het cellulaire lot van osteoblasten, evenals dat van de meeste cellen in een organisme, is genetisch bepaald, en proliferatie- en differentiatiegebeurtenissen zijn sterk afhankelijk van hormonen en transcriptiefactoren.
kenmerken
Osteoblasten zijn gedeeltelijk gedifferentieerde meerkernige secretoire cellen (met verschillende kernen), waarin de organellen ruimtelijk geordend zijn zodat de kern wegblijft van het prominente secretoire gebied.
Volgens elektronenmicrofoto's hebben osteoblasten een overvloedig ruw endoplasmatisch reticulum en een sterk ontwikkeld Golgi-complex met talrijke secretoire vesikels, wat de actieve secretoire functie van deze cellen verklaart.
Ze staan bekend als "kubusvormige" cellen vanwege hun morfologische kenmerken en blijken eencellige lagen te vormen die gehecht zijn aan botoppervlakken.
In tegenstelling tot andere verwante cellen, zoals osteocyten (waarin ze kunnen differentiëren), komen osteoblasten in contact met hun naburige cellen via korte verlengingen en gebruiken ze langere cellen om te communiceren met nabijgelegen osteocyten.
Zowel de osteoblasten als de meeste osteocyten zijn gescheiden van de gemineraliseerde botmatrix dankzij een organische substantie in de botmatrix die bekend staat als osteoïde en die wordt gesynthetiseerd door de osteoblasten.
Osteoblasten hebben in hun celmembranen belangrijke factoren zoals integrinen en hormoonreceptoren, waaronder de receptoren voor bijschildklierhormoon. Dit stimuleert de afscheiding van de osteoprotegerine-ligand, nodig voor de differentiatie van osteoclasten.
Ze kunnen reageren op oestrogeen, groeihormoon, vitamine D3 en thyroxine, evenals op andere factoren zoals cytokines en specifieke transcriptiefactoren waarvan hun differentiatie afhangt.
Kenmerken
De functies van osteoblasten kunnen worden samengevat in het handhaven van de skeletarchitectuur, aangezien ze verantwoordelijk zijn voor de synthese van de organische bestanddelen van de botmatrix. Deze omvatten collageenvezels, glycoproteïnen en sommige proteoglycanen.
Hun functies zijn voornamelijk gerelateerd aan hun rijping, omdat ze van een gemeenschappelijke oorsprong kunnen differentiëren in botmatrixsynthetiserende osteoblasten, botwandcellen en osteocyten.
Het is ook verantwoordelijk voor de synthese van bepaalde enzymen en specifieke factoren waarvan de functie bestaat uit het verwijderen van het osteoïd, wat bijdraagt tot de toegang van de osteoclasten tot het verkalkte botoppervlak en zo zijn functie controleert.
Samen met osteoclasten nemen osteoblasten deel aan botremodelleringsprocessen door gebieden van bot te vervangen die opnieuw worden geabsorbeerd door osteoclasten als reactie op verschillende soorten mechanische spanning die op botweefsel wordt uitgeoefend.
Omdat ze het vermogen hebben om de osteoclastactiviteit te reguleren, nemen osteoblasten indirect deel aan de calciumhomeostase van het lichaam.
Ze nemen niet alleen deel aan de afscheiding van de organische componenten van de botmatrix, maar ook aan de verkalking ervan door de afscheiding van enzymen zoals alkalische fosfatase, die de fosforylering van andere fosfoproteïnen kunnen reguleren.
Bovendien zijn sommige van de glycoproteïnen die door deze cellen worden geproduceerd, zoals osteonectine / SPARC, tenascine C, fibronectine en leden van de trombospondinefamilie van eiwitten, betrokken bij de regulatie van adhesie, migratie, proliferatie en differentiatie van andere. botcellen.
Gerelateerde pathologieën
Veel ziekten bij de mens houden verband met de functie van osteoblasten, als gevolg van de directe betrokkenheid van deze cellen bij de vorming van botten.
Tot de meest voorkomende ziekten geassocieerd met osteoblasten behoren osteoporose, de ziekte van Paget (die te maken heeft met de vervorming en kwetsbaarheid van botten) en osteoartritis (slijtage van de beschermende weefsels die de uiteinden van de botten bekleden).
Osteoporose ontstaat bijvoorbeeld door een negatief evenwicht tussen de botvormende activiteit van osteoblasten en de botresorptieactiviteit waarin osteoclasten gespecialiseerd zijn.
Dit negatieve evenwicht lijkt verband te houden met tekorten in de proliferatie of differentiatie van osteovooroudercellen of met buitensporige apoptose-gebeurtenissen.
Referenties
- Caetano-López, J., Canhao, H., en Fonseca, J. (2007). Osteoblasten en botvorming. Acta Reum Prot, 32, 103-110.
- Gartner, L., en Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2e ed.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
- Johnson, K. (1991). Histologie en celbiologie (2e ed.). Baltimore, Maryland: The National Medical Series voor zelfstudie.
- Mackie, EJ (2003). Osteoblasten: nieuwe rollen in orkestratie van skeletarchitectuur. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 35, 1301-1305.
- Martin, TJ, Fundlay, DM, Heath, JK, & Ng, KW (1993). Osteoblasten: differentiatie en functie. In Physiology and Pharmacology of Bone. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
- Tenenbaum, HC en Heersche, JNM (1982). Differentiatie van osteoblasten en vorming van gemineraliseerd bot in vitro. Calcif. Zakdoek. Int., 34, 76-79.