Was sind Osteoklasten?

Osteoklasten sind spezialisierte, mehrkernige Zellen, die eine wichtige Rolle bei der Knochenentwicklung und-regeneration spielen.

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Das Skelett ist ein wesentlicher Bestandteil des Wirbelkörpers. Es unterstützt Organe und die Gesamtintegrität des gesamten organischen Systems und ermöglicht Bewegung und andere Funktionen eines gesunden Organismus.,

Knochen werden während der gesamten Lebensdauer eines Organismus ständig umgebaut, was auf Faktoren wie Stress, Schäden und die Notwendigkeit einer ständigen Regulierung des Kalziumgehalts zurückzuführen ist. Es gibt spezifische Mechanismen, um diese Funktion auszuführen. Zwei spezialisierte Zelltypen sind für den synchronisierten Prozess des Knochenumbaus verantwortlich: Osteoblasten (knochenbildende Zellen) und Osteoklasten.

Was sind Osteoklasten?,

Osteoklasten sind große mehrkernige Zellen mit myeloischer Abstammung, die die Funktion haben, mineralisierte und verkalkte Bestandteile der Knochenmatrix zu beseitigen, die gealtert oder geschädigt sind. Sie haben 2-12 Kerne (typischerweise 5) und haben einen Durchmesser von 150-200µm. Sie sind stark Säure-Phosphatase-positiv.

Es gibt zwei verschiedene Merkmale eines Osteoklasten: einen gekräuselten Rand und eine Versiegelungszone. Die gekräuselte Grenze besteht aus einer gewundenen Membran, die sich durch Verschmelzung von sekretorischen Lysosomen mit der Plasmamembran entwickelt., Die Dichtzone enthält einen Aktinfilamentring, der den gekräuselten Rand umgibt und die angesäuerte Mikroumgebung innerhalb der Zelle vom allgemeinen extrazellulären Raum isoliert.

Osteoklasten haben mehrere Funktionen. Sie reagieren indirekt auf kalziumregulierende Hormone wie das Nebenschilddrüsenhormon und integrieren Wachstumsfaktoren wie IGF-1 (insulinähnlicher Wachstumsfaktor-1) in die Knochenmatrix, was die Kopplung der Knochenresorption an die Knochenbildung beeinflusst (dies zielt möglicherweise auch auf andere Zellen wie metastatische Tumoren ab.,) Schließlich behalten Osteoklasten Merkmale anderer myeloischer Zellen bei, einschließlich Zytokinproduktion und Antigenregulation. Diese Fähigkeit gibt Osteoklasten das Potenzial, die Immunantwort auf mehrere Bedingungen zu beeinflussen.

Osteoklastenbildung und-differenzierung

Osteoklasten stammen aus hämatopoetischen Stammzellen (HSC), die im Knochenmark enthalten sind. Dies sind dieselben Stammzellen, die alle anderen Arten von Blutzellen produzieren, einschließlich roter Blutkörperchen und des mononukleären Phagozytensystems, aus dem Osteoklasten entstehen., Sie werden unter Anwesenheit des Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktors und des Rezeptoraktivators des NF-KB-Liganden gebildet.

Aus dem HSC wird eine gemeinsame myeloische Vorläuferzelle produziert, die sich unter dem Einfluss des Granulozyten/Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktors in Granulozyten/Makrophagen-Vorläufer differenziert.

Während Studien deutlich gemacht haben, dass HSC Osteoklastenvorläufer sind, sind die ersten Schritte in der Entwicklung der Abstammung nicht vollständig verstanden. Der früheste Vorläufer, der in vitro isoliert und manipuliert werden kann, ist die Knochenmarkmakrophage oder ihr mildes Gegenstück., Unvollständig verstandene Signalwege sind an der Bildung von Osteoklasten und der Differenzierung von anderen Arten von Makrophagen beteiligt.

Funktion bei der Knochenresorption

Es gibt einige Faktoren, die den Prozess der Knochenresorption initiieren. Der wichtigste bestimmende Faktor ist der Kalziumspiegel des Körpers. Wenn der Kalziumspiegel im Blut abnimmt, initiiert die Nebenschilddrüse (im Nacken) die Sekretion von Nebenschilddrüsenhormon (PTH.) PTH beschleunigte den Resorptionsprozess, um den Kalziumspiegel des Blutes wieder aufzufüllen., Andere initiierende Faktoren sind Erkrankungen wie Psoriasis-Arthritis, Nichtgebrauch, Mangel an Reizen und Alter.

Der Knochenresorptionsprozess beginnt mit der Polarisation von Osteoklasten, die zur Bildung der knochen-apposierten gekräuselten Membran führt. Der Osteoklast bindet sich dann an die Oberfläche des Knochens, wobei die Dichtzone eine isolierte Mikroumgebung bildet.

Die gekräuselte Membran sezerniert dann Salzsäure, um das Knochenmaterial aufzulösen, und die demineralisierte Knochenmatrix wird durch Enzyme Cathepsin K und Matrix Metalloprotease abgebaut., Calcium und Phosphat werden dabei produziert und finden ihren Weg ins Blut.

Um diesen Prozess zu regulieren, reduziert die Nebenschilddrüse die Menge an Nebenschilddrüsenhormon, wenn sie feststellt, dass der Kalziumspiegel im Blut zu hoch ist, was zur Inaktivierung von Osteoklasten führt.

Pathologische Zustände

Bei einem gesunden Knochenumbau wird die Resorption fest an die Bildung gekoppelt, um die korrekte Aufrechterhaltung der Knochenmasse und-qualität sicherzustellen., Wenn dieser Koppelungsprozess gestört ist oder die Osteoklastenfunktion dysreguliert ist, können mehrere degenerative Knochenerkrankungen auftreten.

Dazu gehören:

• Osteoporose – Dies ist der häufigste pathologische Zustand, der die Regulierung des gesunden Knochenmaterials beeinflusst. Es ist durch einen abnormalen Anstieg der Osteoklastenaktivität gekennzeichnet. Es führt zu einer verminderten Integrität des Knochenmaterials, was zu häufigeren Frakturen führt. Es wird am häufigsten durch Alterung verursacht, aber Faktoren wie hormonelles Ungleichgewicht und Östrogenreduktion bei Frauen nach der Menopause können auch die Osteoklastenaktivität erhöhen.,
• Paget-Krankheit-Dies ist eine deformierende Knochenstörung, die durch eine Zunahme der Osteoklastenzahl und-größe gekennzeichnet ist. Es führt zu lokalisierter Knochenzerstörung und kompensatorischer Aktivität durch Osteoblasten. Mutationen in Genen, die für die Regulierung der Osteoklastenproduktion verantwortlich sind, sind die Ursache für diesen Zustand.
• Rheumatoide Arthritis-Die Aktivierung pathologischer Osteoklasten im Spätstadium der Erkrankung führt zu schmerzhaften und erosiven Läsionen.,

Zusammenfassung

In einem gesunden Organismus wird die Osteoklastenaktivität nach der Produktion durch hämatopoetische Stammzellen effizient reguliert, was über Prozesse geschieht, die noch nicht vollständig verstanden sind. Eine abnormale Regulation aufgrund von Erkrankungen wie Krankheit, Alterung und hormonellem Ungleichgewicht kann zu verschiedenen degenerativen Zuständen führen. Das Verständnis des Prozesses der Osteoklastenbildung und-regulierung ist entscheidend für die effektive Behandlung dieser Zustände.,

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