Osteoklaster er kjempeceller som er ansvarlige for beinresorpsjon og demineralisering. Aktiviteten deres er regulert av forskjellige stoffer, for eksempel parathyreoideahormon. For høy eller for lav osteoklastaktivitet viser alvorlige effekter på skjelettet Helse.
Hva er osteoklaster?
Hvert syvende år får mennesker et helt nytt skjelett. Menneskelig bein tilpasse seg påkjenninger og blir ombygd permanent. De fornyes etter mikrofrakturer og brudd. Det defekte beinet masse fjernes og ny beinmasse bygges opp. De såkalte osteoblaster er ansvarlige for oppbyggingsarbeidet. Dette er umodne beinceller som senere modnes til osteocytter. Nedbrytningsarbeidet i beinmetabolisme utføres ikke av osteoblaster, men av osteoklaster. Disse bencellene stammer fra forløperceller fra beinmarg og migrere inn i skjelettsystemet etter behov. Arbeidet deres involverer to forskjellige mekanismer: demineralisering av beinstoff og den faktiske nedbrytningen av bein. Osteoklaster bremser beinveksten gjennom arbeidet og forhindrer overdreven vekstprosesser og spredning. De kommuniserer med osteoblaster gjennom nøkkelstoffet RANKL. For deres regulering, i tillegg til denne kommunikasjonen, spiller hormonsyklusen en rolle. Parathyroid hormon aktiverer nedbrytning og kalsitonin inaktiverer osteoklastaktivitet.
Anatomi og struktur
Osteoklaster er multikjerne celler og hører dermed til de såkalte gigantcellene. De dannes ved fusjon av mononukleære stamceller i beinmarg, også kjent som hematopoietiske stamceller. De er en del av det mononukleære fagocytiske systemet. Dette refererer til totaliteten av alle celler i retikulæren bindevev, som deler regnes som en del av immunsystem og er ansvarlig for nedbrytning og fjerning av avfall og fremmede partikler. Osteoklaster har en diameter på 30 til 100 um og kan inneholde mer enn 20 cellekjerner. De er plassert på beinoverflaten i howship lacunae og beveger seg amoeboid. Deres apikale pol på den ene vender mot beinet. Sentralt er det en vesikkelholdig sone med en blomstformet brettet cellemembran. Denne "rufsete grensen" er stedet for beinresorpsjon. Periferien av osteoklaster er intenst farget. Adhesjonsapparatet der lar cellene feste seg til beinet med en minimal avstand på 0.3 nm. Denne "forseglingssonen" er omsluttet av cytoplasma, også kalt "klar sone", som har få celleorganeller, men mange kontraktile proteiner.
Funksjon og oppgaver
Prosessene for dannelse og nedbrytning av beinstoff er ideelt koordinert og kontrollert av en finregulert reguleringskrets. Osteoklaster stimuleres til dannelse av forskjellige faktorer. Deksametason, 1,25- (OH) 2VitD3, den parathyreoideahormon, PTHrP, prostaglandin-E2 og cytokiner har en særlig resorptiv effekt på bein. I motsetning, bisfosfonater, kalsitonin og østrogener har en hemmende effekt på osteoklaster. Disse faktorene regulerer aktiveringen av den såkalte PU.1 transkripsjonsfaktoren. Det styrer konverteringen av beinmarg makrofager til multinukleære osteoklaster. Stoffene RANKL og osteoprotegerin er også involvert i aktivering. De hormonelle regulatoriske kretsene bruker bein som en slags buffer å regulere kalsium balansere. Det benresorptive paratyreoideahormonet frigjør for eksempel kalsium. kalsitoninderimot stimulerer lagring av kalsium. Den permanente oppbyggingen og nedbrytningen av beinstoff som kontrolleres på denne måten gjør at skjelettsystemet kan tilpasse seg påkjenninger og endringer. På denne måten materiale tretthet er forhindret. I mellomtiden antas osteocytter også å spille en rolle i osteoklastregulering. Osteocytter er fanget osteoblaster som har nådd modenhet. Når et bein er påvirket av en brudd eller mikrofraktur, osteocyttene dør på grunn av mangel på næringsstoffer, og stoffene de frigjør kaller osteoklaster til handling. Arbeidet med osteoklaster består av to mekanismer. Mellom en osteoklast og beinstoffet er det et minimalt rom hvor ph-verdien senkes. På grunn av denne nedbrytningen, bein er demineralisert. Mineral salter blir ekstrahert. PH-verdien som kreves for dette holdes konstant ved aktiv protontransport. Den kollagenøse beinmatrisen løsnes av osteoklaster gjennom proteolytisk enzymer. I prosessen tar de med seg kollagen fragmenter som dermed frigjøres til fagocytose.
Sykdommer
Når osteoklastaktivitet faller eller stiger, kan denne endringen få patologiske proporsjoner. I sunne bein samsvarer degradering og rekonstruksjon ideelt. Derfor kan redusert osteoklastaktivitet forårsake like mye skade som økt aktivitet. Ved genetisk bestemt osteopetrose er det for eksempel sterkt redusert osteoklastaktivitet. Økt osteoklastaktivitet er derimot karakteristisk for ikke-genetisk osteoporose, hyperparatyreoidisme, osteodystrophia deformans, og aseptisk benekrose. Det samme gjelder revmatoid gikt, periodontittog osteogenese imperfecta. Med økt osteoklastaktivitet, bein masse nedbrytes raskere enn det kan etterfylles. Berørte individer lider derfor av brudd-utsatt og svak bein. i hyperparatyreoidismepåvirkes reguleringsapparatet for selve beindannelsen. Epitelcellene er unormale og regulerer dermed kalsiumnivået i kroppen i form av parathyroidhormonet. Årsaken er økt sekresjon av parathormon, som skyldes et adenom eller en utvidelse av biskjoldbruskkjertlene. Det økte paratyreoideahormonnivået øker benresorpsjonen. Resultatet er alvorlig bein smerter og redusert kalsiumutskillelse i nyre. Dermed er mengden kalsium i blod fortsetter å øke, forårsaker nyre steiner.
Typiske og vanlige beinsykdommer
- Osteoporose
- Skjelettsmerter
- Benbrudd
- Pagets sykdom
