OSTEOCLASTEN: VORMING, KENMERKEN, FUNCTIES, ZIEKTEN - BIOLOGIE - 2025

De osteoclasten zijn een van de drie soorten cellen die in botweefsel worden aangetroffen en zijn verantwoordelijk voor een fenomeen dat bekend staat als botresorptie, essentieel om de structuur hiervan te behouden.

In tegenstelling tot osteoblasten en osteocyten, ondergaan de andere twee celgroepen die in botweefsel aanwezig zijn, osteoclasten, zodra ze hun resorptiefunctie hebben vervuld, complexe processen van geprogrammeerde celdood (apoptose).

Microscopie van een actieve osteoclast (Bron: Robert M. Hunt op Engelse Wikipedia via Wikimedia Commons)

De activiteit wordt voornamelijk gereguleerd door de endocriene route, specifiek gecontroleerd door twee hormonen: bijschildklierhormoon en calcitonine, specifiek geproduceerd door de bijschildklier en de schildklier.

De naam van deze cellen werd bedacht door Kölliker in 1873, en de rol van botresorptie werd aanvankelijk toegeschreven aan osteocyten en macrofagen, maar tegenwoordig is bekend dat deze cellen hier nogal "bijkomstig" zijn. werkwijze.

Het zijn elementaire cellen in de skeletfysiologie en defecten in hun functie of afwijkingen in de processen waarvoor ze verantwoordelijk zijn, impliceren de ontwikkeling van ernstige pathologieën bij mensen.

Opleiding

Osteoblasten zijn afgeleid van mononucleaire cellen die afkomstig zijn van het ruggenmerg en andere hematopoietische organen, die in staat zijn om via vasculaire routes naar botweefsel te migreren.

Ze worden gevormd uit een voorlopercel genaamd granulocyt-macrofaag, die aanleiding geeft tot osteoclasten en monocyten, waarvan de proliferatie en differentiatie afhangen van verschillende regulerende moleculen, waaronder veel cytokines kunnen worden genoemd.

Nadat de voorlopercellen door het vasculaire systeem zijn verspreid, vestigen ze zich in verschillende delen van het botweefsel (het periosteum, endosteum en perichondrium).

Mononucleaire fagocyten lijken erg op pre-osteoclastische cellen, maar het is de micro-omgeving van het bot die hun differentiatie door verschillende stimuli bepaalt.

Differentiatie van voorlopercellen

De pluripotente hematopoietische cellen van het beenmerg ontvangen signalen die hun ontwikkeling richten op de myeloïde lijn, die de expressie vereist van bepaalde moleculen die deze cellen in staat stellen te reageren op osteoclastogene factoren.

Aangezien de "kolonie" van de myeloïde cel zich onderscheidt, kunnen talrijke markers voor de macrofaaglijn worden geïdentificeerd, vooral gekenmerkt door de aanwezigheid van een factor die bekend staat als de "macrofaagkoloniestimulerende factor".

Het belang van deze factor bij de differentiatie van osteoclast-voorlopercellen is aangetoond door verschillende experimentele waarnemingen bij dieren met mutaties in de verwante genen, die ernstige afwijkingen in de botontwikkeling vertonen.

Vooruitgang van "macrofagen" naar osteoclasten

Macrofagen die bestemd zijn om te differentiëren in de osteoclastlijn, ontwikkelen zich in de richting van de ontwikkeling van fenotypische kenmerken die inherent zijn aan deze botcellen, zoals de expressie van de receptor voor calcitonine en het vermogen om bot opnieuw op te nemen.

Momenteel zijn vele onderzoeksgroepen vastgesteld dat de belangrijkste factor osteoclastogenic is een zogenaamde activator receptor ligand NFkB (RANKL, het Engels " R eceptor een ctivator van N F k B L igand"), een membraaneiwit expressie na de stimulatie van hormonen of botabsorptiecytokinen.

Deze factor werkt via veel verschillende indirecte stroomafwaartse routes, waardoor de expressie van de genen die nodig zijn voor de differentiatie van osteoclasten wordt gemoduleerd, en de expressie ervan hangt ook af van de controle van andere moleculen.

Differentiatie vindt dan progressief plaats en een andere belangrijke stap in het proces is de fusie van meerdere cellen die zijn toegewijd aan de osteoclastlijn om de "polykaryon" of meerkernige voorlopercellen te vormen.

kenmerken

Osteoclasten zijn meerkernige "gigantische" cellen (met veel kernen) met een diameter tussen 10 en 100 µm, met een acidofiel cytoplasma en die een complex en gespecialiseerd intern membraansysteem hebben dat functioneert in het resorptieproces.

Het zijn mobiele cellen die zich op het oppervlak van de botten tussen de resorptielocaties verplaatsen. Wanneer ze in hun actieve staat worden bekeken, hebben ze veel vacuolen en mitochondriën in zich, die verantwoordelijk zijn voor een hoge metabolische flux.

Deze cellen bezetten specifieke locaties die bekend staan ​​als "Howship Lagoons", holle depressies die kenmerkend zijn voor de gebieden waar botresorptie plaatsvindt.

Dwarsdoorsnede van een actieve osteoclast (Bron: Cellpath via Wikimedia Commons)

Het zijn gepolariseerde cellen, zodat de organellen binnenin in bepaalde gebieden worden gevonden: het basale gebied, het "gekrulde rand" of "borstelrand" -gebied, het lichte gebied en het vesiculaire gebied.

De heldere gebieden en de borstelranden hebben gespecialiseerde resorptiestructuren die hen karakteriseren, die worden waargenomen als een netwerk van vliezige plooien waaronder de resorptieprocessen plaatsvinden, aangezien ze in direct contact staan ​​met het bot.

De basale zone (het verst van de lagunes) is degene die de meeste organellen bevat: de kernen en alle gerelateerde systemen, terwijl de vesiculaire zone bestaat uit vele transportblaasjes die samenwerken met resorptie en zich tussen de basale zone bevinden. en de borstelrand.

Kenmerken

In combinatie met de andere cellen van botweefsel, evenals in combinatie met enkele lokale regulerende factoren en bepaalde hormonen, spelen osteoclasten een belangrijke rol bij het structurele onderhoud en hermodellering van botten, tijdens en na osteogenese.

In die zin nemen osteoclasten deel aan het gekoppelde resorptie- en vormingsproces, dat bestaat uit osteoclast-gemedieerde resorptie en osteoblast-gerichte vorming.

In grote lijnen omvatten osteoclast-gemedieerde botresorptiemechanismen de uitscheiding van hydrolasen uit hun lysosomen en van ionen die botten desintegreren.

Net als andere bindweefselcellen nemen osteoclasten deel aan de instandhouding van calciumhomeostase in serum.

Ziekten

Verschillende ziekten houden verband met de functie van osteoclasten, waaronder:

- Osteoporose : het is een aandoening die wordt gekenmerkt door een onbalans tussen botresorptie en botvorming, waarbij sprake is van een verergerde resorptie, die fragiliteit en continue skeletbreuken veroorzaakt. Het komt vaak voor bij ouderen en ouderen.

- Osteopetrose : het is een genetische aandoening die wordt gekenmerkt door een toename van de botmassa als gevolg van defecten in de ontwikkeling van de gekrulde randen van de osteoclasten veroorzaakt door specifieke mutaties, wat resulteert in een afname van hun resorptiecapaciteit.

- Ziekte van Paget: het wordt bij oudere patiënten gedetecteerd als ongecontroleerde botresorptie en -vorming die kennelijk een virale oorsprong heeft.

Referenties

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoclast: oorsprong en differentiatie. In botresorptie (p.23). Londen: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Osteoblast - osteoclast-interacties. Bindweefselonderzoek, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Ziekte van Paget: een overzicht van de huidige kennis. Diagnostic Radiology, 141, 21-24.
4. Gartner, L., en Hiatt, J. (2002). Tekst Atlas of Histology (2e ed.). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Johnson, K. (1991). Histologie en celbiologie (2e ed.). Baltimore, Maryland: The National Medical Series voor zelfstudie.
6. Kuehnel, W. (2003). Kleurenatlas van cytologie, histologie en microscopische anatomie (4e ed.). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoclasten: structuur en functie. Electron Micros. Rev., 4, 1-45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetrose: genetica, behandeling en nieuwe inzichten in osteoclastvorming. Nature Reviews Endocrinology, 1–15.
9. Vaes, G. (1987). Cellulaire biologie en biochemisch mechanisme van botresorptie. Klinische orthopedie en aanverwant onderzoek, 231, 239–271.