Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Osteoblasty, osteocyty i osteoklasty – komórki kostne i ich rola
Kości człowieka ulegają nieustannym procesom resorpcji i przebudowy. Dzięki temu ich właściwości mechaniczne są stale dopasowywane i utrzymywane na odpowiednim poziomie. Komórki tkanki kostnej – osteoblasty, osteocyty i osteoklasty stanowią tylko 5% masy kości, ale to właśnie ich wyspecjalizowane funkcje i możliwość wzajemnej komunikacji umożliwiają zarządzanie modelowaniem kości.

 

 

Osteoblasty – komórki kościotwórcze

Osteoblasty powstają z komórek prekursorowych, tzw. osteogennych znajdujących się w szpiku kostnym oraz na powierzchniach kostnych. Ich zadaniem jest produkcja składników macierzy pozakomórkowej tkanki kostnej: kolagenu typu I i proteoglikanów. Osteoblasty biorą też udział w mineralizacji kości poprzez wytwarzanie białek: osteonektyny, osteokalcyny, a także kolagenazy zapoczątkowujących ten proces. Czynność osteoblastów jest regulowana głównie przez hormony takie jak parathormon, hormon wzrostu, hormon tarczycy oraz witaminę D3. Receptory tych związków znajdują się na powierzchni i w jądrach komórek.

Morfologicznie osteoblasty są komórkami o wielkości 20-30μm. Charakteryzują się biegunową budową – w części komórki zwróconej do nowotworzonej kości znajdują się liczne pęcherzyki wydzielnicze, aparat Golgiego oraz siateczka śródplazmatyczna szorstka. Posiadają liczne wypustki, za pomocą których komunikują się z innymi osteoblastami i transportują jony. Jeśli osteoblasty nie wytwarzają składników macierzy pozakomórkowej stają się płaskie, a ich jądra ulegają wydłużeniu.

Osteoblasty mają też możliwość komunikowania się z osteoklastami. Na ich powierzchni znajduje się glikoproteina RANKL, która posiada zdolność wiązania się glikoproteiną RANK powierzchni prekursorów komórek kościogubnych - osteoklastów. W ten sposób możliwe jest bezpośrednie oddziaływanie obu typów komórek i zainicjowanie różnicowania osteoklastów. Z drugiej strony osteoblasty wydzielają także osteoprotegerynę, białko, które również wiąże się z ich glikoproteiną RANKL i tym samym zapobiega kontaktowi osteoblast–osteoklast. Dzięki temu możliwe jest hamowanie różnicowania prekursorów osteoklastów, stabilizacja minerału kości, jak i ogólna regulacja procesów modelowania kości.

 

Osteocyty – komórki dojrzałej tkanki kostnej

Osteocyty są dojrzałymi komórkami tkanki kostnej, powstającymi z osteoblastów. Można powiedzieć, że są to osteoblasty otoczone zmineralizowaną macierzą pozakomórkową. Procesom mineralizacji nie podlega jedynie bliskie sąsiedztwo ciała osteoblastu i jego wypustek cytoplazmatycznych. Osteocyty leżą w tzw. jamkach kostnych, a ich wypustki w kanalikach kostnych.

Osteocyty charakteryzują się podobną wielkością do osteoblastów - 20-50μm. Dojrzałe komórki są płaskie. W odróżnieniu od osteoblastów nie mają budowy biegunowej, a ich siateczka śródplazmatyczna jest szorstka, aparat Golgiego i pęcherzyki wydzielnicze słabo rozwinięte.

Funkcją osteocytów jest przede wszystkim wymiana substancji odżywczych i metabolitów. Zmineralizowana macierz pozakomórkowa uniemożliwia transport substancji odżywczych poprzez dyfuzję, dlatego składniki są przekazywane między komórkami poprzez wypustki cytoplazmatyczne poczynając od osteocytów, które są w bezpośrednim kontakcie z naczyniami krwionośnymi. Tak zorganizowany szereg osteocytów liczy zwykle około 15 komórek. Łączność i przekazywanie substancji między osteocytami zachodzi intensywnie w młodej tkance kostnej, natomiast z wiekiem spada nasilenie tych procesów.

 

Osteoklasty – komórki kościogubne

Osteoklasty są rodzajem makrofagów, wywodzących się ze szpiku kostnego. Powstają przez fuzję 5–10 komórek prekursorowych pobudzaną przez witaminę D3. Wyróżniają się dużą ilością jąder (5-10), lizosomów i mitochondriów. Ich wielkość to ok. 100μm. Na ich powierzchni znajduje się wiele wypustek cytoplazmatycznych, zwiększających powierzchnię ich styku z macierzą międzykomórkową kości. Aktywne komórki leżą w tzw. zatokach erozyjnych – zagłębieniach kości.

Podstawową funkcją osteoklastów jest resorpcja kości. Wydzielają one enzymy – hydrolazy, prowadzące do uwolnienia protonów H+ i lokalnego zakwaszenia środowiska. Następstwem tego procesu jest rozpuszczenie nieorganicznych składników macierzy pozakomórkowej. Trawienie organicznej części istoty zewnątrzkomórkowej odbywa się za pomocą enzymów lizosomalnych. Pofragmentowane struktury organiczne są fagocytowane i trawione wewnątrzkomórkowo.

Resorpcja kości jest procesem zapewniającym odpowiednie modelowanie kości i utrzymanie ich właściwej wytrzymałości mechanicznej. Proces ten odbywa się przy udziale osteoblastów, które to pobudzają różnicowanie się komórek kościogubnych - osteoklastów. Na funkcjonowanie osteoklastów wpływają takie czynniki jak: parathormon i witamina  D3. Choć same osteoklasty nie posiadają receptorów tych związków, odpowiednie pobudzenie komórek jest realizowane poprzez połączenie RANKL-RANK z osteoblastami.

Na hamowanie aktywności osteoklastów wpływa np. kalcytonina. Jej wydzielanie przez komórki tarczycy jest stymulowane przez estrogeny, dlatego też zmniejszenie ich stężenia w wieku pomenopauzalnym prowadzi do zbyt dużej aktywności osteoklastów i wiążącej się z tym osteoporozy.

Źródła

 

  1. R. Fogt-Wyrwas, H. Mizgajska-Wiktor, W. Jarosz, „Podstawy biologii człowieka”, PWN, Warszawa, 2013.
  2. H. Nakumara, „Morphology, function and differentiation of bone cells”, Journal of Hard Tissue Biology, 16(1), 2007.
  3. http://www.wydawnictwopzwl.pl/download/101780510.pdf, dostęp online: 29.05.2017
  4. https://pl.wikipedia.org/wiki/Osteoklast, dostęp online: 29.05.2017
KOMENTARZE
news

<Czerwiec 2024>

pnwtśrczptsbnd
30
31
2
3
4
8
9
10
12
14
15
16
19
PCI Days
2024-06-19 do 2024-06-20
20
21
22
23
24
25
26
28
29
30
Newsletter