Войти
| Остеокласт | |
|---|---|
 Световая микрофотография остеокласта с типичными отличительными характеристиками: большая клетка с множеством ядер и «пенистый» цитозоль. | |
 Иллюстрация, показывающая единственный остеокласт | |
| Подробности | |
| Предшественник | предшественники остеокластов |
| Местоположение | Кость |
| Функция | Разрушение костной ткани |
| Идентификаторы | |
| Латинский | остеокласт |
| MeSH | D010010 |
| TH | H2.00.03.7.00005 |
| FMA | 66781 |
| Анатомические термины микроанатомии. [редактировать в Викиданных ] | |
остеокласт (от древнегреческого ὀστέον (остеон) «кость» и κλαστός (clastos) «сломанный») - это тип костной клетки, которая разрушается костная ткань. Эта функция важна для обслуживания, ремонта и ремоделирования костей позвоночного скелета. Остеокласт разбирает и переваривает смесь гидратированного белка и минерала на молекулярном уровне, выделяя кислоту и коллагеназу, процесс, известный как резорбция кости. Этот процесс также помогает регулировать уровень в крови кальция.
. Остеокласты обнаруживаются на тех поверхностях кости, которые подвергаются резорбции. На таких поверхностях остеокласты расположены в неглубоких углублениях, называемых резорбционными бухтами (лакуны Ховшипа). Заливки резорбции создаются за счет эрозионного воздействия остеокластов на подлежащую кость. На границе нижней части остеокласта наблюдаются пальцевидные отростки из-за наличия глубоких складок клеточной мембраны ; эта граница называется волнистой. Рифленая граница находится в контакте с поверхностью кости в зоне резорбции. Периферия взъерошенной границы окружена кольцеобразной зоной цитоплазмы, которая лишена клеточных органелл, но богата актиновыми филаментами. Эта зона называется чистой зоной или зоной запечатывания. Актиновые филаменты позволяют клеточной мембране, окружающей зону уплотнения, прочно прикрепляться к костной стенке лакуны Ховшипа. Таким образом создается закрытый субостеокластический отсек между взъерошенной границей и костью, которая подвергается резорбции. Остеокласты секретируют в этот отсек ионы водорода, коллагеназу, катепсин K и гидролитические ферменты. Резорбция костного матрикса остеокластами включает два этапа: (1) растворение неорганических компонентов (минералов) и (2) переваривание органического компонента костного матрикса. Остеокласты перекачивают ионы водорода в субостеокластический компартмент и, таким образом, создают кислую микросреду, которая увеличивает растворимость костного минерала, что приводит к высвобождению и повторному проникновению костных минералов в цитоплазму остеокластов, которые доставляются в близлежащие капилляры. После удаления минералов коллагеназа и желатиназа секретируются в субостеокластический компартмент. Эти ферменты переваривают и разрушают коллаген и другие органические компоненты декальцинированного костного матрикса. Продукты распада фагоцитируются остеокластами на взъерошенной границе. Из-за своих фагоцитарных свойств остеокласты считаются компонентом системы мононуклеарных фагоцитов (MPS). Активность остеокластов контролируется гормонами и цитокинами. Кальцитонин, гормон щитовидной железы, подавляет остеокластическую активность. Остеокласты не имеют рецепторов паратироидного гормона (ПТГ). Однако ПТГ стимулирует остеобласты к секреции цитокина, называемого остеокласт-стимулирующим фактором, который является мощным стимулятором остеокластической активности.
Одонтокласт (/ odon · to · clast /; o-don´to-klast) представляет собой остеокласт, связанный с абсорбцией корней временных зубов.
Тартрат-резистентная кислая фосфатаза положительный остеокласт в культуре клеток 
Иллюстрированный поперечный разрез активированного остеокласта Остеокласт - это большая многоядерная клетка и человеческие остеокласты на кости обычно имеют пять ядер и имеют диаметр 150–200 мкм. Когда индуцирующие остеокласты цитокины используются для преобразования макрофагов в остеокласты, возникают очень большие клетки, которые могут достигать 100 мкм в диаметре. Они могут иметь десятки ядер и обычно экспрессируют основные белки остеокластов, но существенно отличаются от клеток живой кости из-за неприродного субстрата. Размер многоядерного собранного остеокласта позволяет ему сосредоточить ионный транспорт, секретор белка и везикулярные транспортные возможности многих макрофагов на локализованном участке кости.
В кости остеокласты находятся в ямках на поверхности кости, которые называются резорбционными бухтами, или лакунами Хаушипа. Остеокласты характеризуются цитоплазмой с однородным «пенистым» видом. Такой внешний вид обусловлен высокой концентрацией везикул и вакуолей. Эти вакуоли включают лизосомы, заполненные кислой фосфатазой. Это позволяет характеризовать остеокласты путем их окрашивания на предмет высокой экспрессии кислой фосфатазы, устойчивой к тартрату (TRAP) и катепсина K. Шероховатый эндоплазматический ретикулум остеокластов редок, а комплекс Гольджи обширен.
В месте активной резорбции кости остеокласт образует специализированную клеточную мембрану, «взъерошенную границу», которая препятствует поверхность костной ткани. Эта сильно складчатая или взъерошенная граница облегчает удаление кости за счет значительного увеличения клеточной поверхности для секреции и поглощения содержимого отсека резорбции и является морфологической характеристикой остеокласта, который активно резорбирует кость.
С момента их открытия в 1873 году возникли серьезные споры об их происхождении. Доминирующими были три теории: с 1949 по 1970 год было популярно происхождение соединительной ткани, в котором говорилось, что остеокласты и остеобласты относятся к одному и тому же происхождению, а остеобласты сливаются вместе, образуя остеокласты. После многих лет споров стало ясно, что эти клетки развиваются в результате самослияния макрофагов. Это было в начале 1980 года, когда фагоцитарная система моноцитов была признана предшественником остеокластов. Для образования остеокластов необходимо присутствие RANKL (активатор рецептора лиганда ядерного фактора κβ) и M-CSF (фактор, стимулирующий колонии макрофагов). Эти связанные с мембраной белки продуцируются соседними стромальными клетками и остеобластами, что требует прямого контакта между этими клетками и предшественниками остеокластов .
M-CSF действует через свой рецептор на остеокласт, c-fms (рецептор колониестимулирующего фактора 1), трансмембранный тирозинкиназный -рецептор, ведущий к активации вторичного мессенджера тирозинкиназы Src. Обе эти молекулы необходимы для остеокластогенеза и широко участвуют в дифференцировке клеток, происходящих из моноцитов / макрофагов.
RANKL является членом семейства некроза опухоли (TNF ) и играет важную роль в остеокластогенезе. Мыши с нокаутом RANKL обнаруживают фенотип остеопетроза и дефекты прорезывания зубов, а также отсутствие или дефицит остеокластов. RANKL активирует NF-κβ (ядерный фактор-κβ) и NFATc1 (ядерный фактор активированных Т-клеток, цитоплазматический, кальциневрин-зависимый 1) через RANK. Активация NF-κβ стимулируется почти сразу после взаимодействия RANKL-RANK и не активируется. Однако стимуляция NFATc1 начинается примерно через 24–48 часов после того, как происходит связывание, и было показано, что его экспрессия зависит от RANKL.
Дифференцировка остеокластов ингибируется остеопротегерином (OPG), который продуцируется остеобластами и связывается с RANKL, тем самым предотвращая взаимодействие с RANK. Важно отметить, что в то время как остеокласты происходят из гемопоэтической линии, остеобласты происходят из мезенхимальных стволовых клеток.
После активации остеокласты перемещаются в области микротрещин в кости посредством хемотаксис. Остеокласты лежат в небольших полостях, называемых лакунами Ховшипа, которые образуются в результате переваривания подлежащей кости. Зона уплотнения - это прикрепление плазматической мембраны остеокласта к подлежащей кости. Зоны уплотнения ограничены поясами специализированных адгезионных структур, называемых подосомами. Прикреплению к костному матриксу способствуют рецепторы интегрина, такие как αvβ3, через специфический аминокислотный мотив Arg-Gly-Asp в белках костного матрикса, таких как остеопонтин. Остеокласт высвобождает ионы водорода под действием карбоангидразы (H2O + CO2 → HCO 3 + H ) через волнистую границу в резорбтивную полость, подкисляя и способствуя растворению минерализованной костной матрицы в Ca, H 3PO4, H 2CO3, вода и другие вещества. Доказано, что дисфункция карбоангидразы вызывает некоторые формы остеопетроза. Ионы водорода накачиваются против высокого градиента концентрации протонными насосами , в частности уникальной вакуолярной АТФазой. Этот фермент предназначен для профилактики остеопороза. Кроме того, несколько гидролитических ферментов, таких как члены групп катепсина и матриксной металлопротеазы (MMP), высвобождаются для переваривания органических компонентов матрикса. Эти ферменты попадают в компартмент с помощью лизосом. Из этих гидролитических ферментов наибольшее значение имеет катепсин К.
Катепсин K представляет собой коллагенолитическую, папаин -подобную, цистеиновую протеазу, которая в основном экспрессируется в остеокластах и является секретируется в резорбтивную ямку. Катепсин К является основной протеазой, участвующей в деградации коллагена I типа и других неколлагеновых белков. Мутации в гене катепсина К связаны с пикнодизостозом, наследственным остеопетротическим заболеванием, характеризующимся отсутствием функциональной экспрессии катепсина К. Нокаут-исследования катепсина К на мышах приводят к остеопетротическому фенотипу, который частично компенсируется повышенной экспрессией протеаз, отличных от катепсина К, и усилением остеокластогенеза.
Катепсин К обладает оптимальной ферментативной активностью в кислых условиях. Он синтезируется в виде профермента с молекулярной массой 37 кДа и после активации автокаталитическим расщеплением превращается в зрелую активную форму с молекулярной массой ~ 27 кДа.
При поляризации остеокласта над участком резорбции катепсин K секретируется из взъерошенной границы в резорбтивную ямку. Катепсин К пересекает взъерошенную границу межклеточными пузырьками и затем высвобождается функциональным секреторным доменом . Внутри этих межклеточных пузырьков катепсин K вместе с реактивными формами кислорода, генерируемыми TRAP, дополнительно разрушает внеклеточный матрикс кости.
Некоторые другие катепсины экспрессируются в остеокластах, включая катепсины B, C, D, E, G и L. Функция этих цистеин и аспарагиновых протеаз обычно неизвестны в костях, и они экспрессируются на гораздо более низких уровнях, чем катепсин К.
Исследования на мышах с нокаутом катепсина L были смешанными, с сообщением о снижении трабекулярная кость у гомозиготных и гетерозиготных мышей с нокаутом катепсина L по сравнению с диким типом, а в другом отчете не обнаружено никаких аномалий скелета.
матричные металлопротеиназы (ММП) составляют семейство из более чем 20 цинк-зависимых эндопептидаз. Роль матриксных металлопротеиназ (ММР) в биологии остеокластов не определена, но в других тканях они связаны с активностью, способствующей развитию опухоли, такой как активация факторов роста, и необходимы для метастазирования опухолей и ангиогенеза.
MMP9 связан с костным микроокружением. Он экспрессируется остеокластами и, как известно, необходим для миграции остеокластов и является мощной желатиназой. У трансгенных мышей, лишенных ММП-9, развиваются дефекты развития костей, внутрикостного ангиогенеза и заживления переломов.
ММР-13, как полагают, участвует в резорбции костей и дифференцировке остеокластов, поскольку у мышей с нокаутом выявлено снижение количества остеокластов, остеопетроз и снижение резорбции кости.
ММП, экспрессируемые остеокластом, включают ММП-9, -10, -12 и -14. Помимо MMP-9, мало что известно об их значении для остеокластов, однако высокие уровни MMP-14 обнаруживаются в зоне уплотнения.
В 1980-х и 90-х годах была детально изучена физиология типичных остеокластов. После изоляции взъерошенной границы перенос ионов через нее был изучен непосредственно в биохимических деталях. Энергозависимый перенос кислоты был подтвержден, и постулируемый протонный насос был очищен. После успешного культивирования остеокластов стало очевидно, что они организованы для поддержки массированного транспорта протонов для подкисления резорбционного компартмента и солюбилизации костного минерала. Это включает в себя проницаемость Cl с волнистыми краями для контроля мембранного потенциала и базолатеральный обмен Cl / HCO 3 для поддержания цитозольного pH в физиологически приемлемых диапазонах.>
Эффективность секреции его ионов зависит от образования остеокластов. эффективное уплотнение вокруг отсека для рассасывания. Расположение этой «зоны уплотнения», по-видимому, опосредуется интегринами, экспрессируемыми на поверхности остеокластов. Когда зона герметизации находится на месте, многоядерный остеокласт реорганизуется. Развитие сильно инвагинированной взъерошенной мембраны, прилегающей к отсеку резорбции, обеспечивает массивную секреторную активность. Кроме того, он обеспечивает везикулярный трансцитоз минерала и деградированного коллагена от взъерошенной границы до свободной мембраны клетки и его высвобождение во внеклеточный компартмент. Эта активность завершает резорбцию кости, и как минеральные компоненты, так и фрагменты коллагена высвобождаются в общий кровоток.
Остеокласты регулируются несколькими гормонами, включая паратироидный гормон (ПТГ) из паращитовидной железы, кальцитонин из щитовидной железы и фактор роста интерлейкин 6 (IL-6). Этот последний гормон, ИЛ-6, является одним из факторов заболевания остеопорозом, которое представляет собой дисбаланс между резорбцией кости и образованием кости. Активность остеокластов также опосредуется взаимодействием двух молекул, продуцируемых остеобластами, а именно остеопротегерина и лиганда RANK. Обратите внимание, что эти молекулы также регулируют дифференцировку остеокластов.
Одонтокласт (/ odon · to · clast /; o-don´to-klast) - это остеокласт, связанный с абсорбцией корни временных зубов.
Остеокласт также может быть инструментом, используемым для перелома и восстановления костей (греческое происхождение - остеон: кость и klastos: сломанный). Чтобы избежать путаницы, клетка первоначально была названа осотокластом. Когда хирургический инструмент вышел из употребления, ячейка стала известна под своим нынешним названием.
Гигантские остеокласты могут возникать при некоторых заболеваниях, включая болезнь Педжета и токсичность бисфосфонатом.
У кошек аномальная активность одонтокластов может вызывать одонтокластические резорбтивные поражения у кошек, требующие удаления пораженных зубов.
Остеокласты были обнаружены Колликером в 1873 году.
