Osteoklastai yra milžiniškos ląstelės, atsakingos už kaulų skilimą ir demineralizaciją. Jų veiklą reguliuoja įvairios medžiagos, tokios kaip prieskydinis hormonas. Per didelis arba per mažas osteoklastų aktyvumas daro rimtą poveikį skeleto sveikatai.
Kas yra osteoklastai?
Kas septynerius metus žmogus gauna vis naują skeletą. Žmogaus kaulai prisitaiko prie apkrovų ir yra nuolat pertvarkomi. Jie atnaujinami po mikrofrakcijų ir lūžių. Nepakankama kaulų masė pašalinama ir kaupiama nauja kaulų masė.
Už statybos darbus atsakingi vadinamieji osteoblastai. Tai yra nesubrendusios kaulų ląstelės, kurios vėliau subręsta į osteocitus. Kaulo metabolizmo skaidymo darbus atlieka ne osteoblastai, o osteoklastai. Šios kaulų ląstelės susidaro iš kaulų čiulpų pirmtakų ląstelių ir prireikus migruoja į skeleto sistemą. Jų darbas apima du skirtingus mechanizmus: kaulų medžiagos demineralizaciją ir tikrąjį kaulo skilimą.
Savo darbu osteoklastai sulėtina kaulų augimą ir užkerta kelią pernelyg dideliems augimo procesams ir augimui. Jie per osteoblastus bendrauja per pagrindinę medžiagą RANKL. Be šio bendravimo, jų reguliavime svarbų vaidmenį vaidina hormoninis ciklas. Parathormonas suaktyvina skilimą, o kalcitoninas inaktyvuoja osteoklastų veiklą.
Anatomija ir struktūra
Osteoklastai yra daug branduolių turinčios ląstelės, todėl priklauso vadinamosioms milžiniškoms ląstelėms. Jie sukuriami susiliejus vienbranduoliams pirmtakams ląstelėse, dar žinomose kaip kraujo kamieninės ląstelės.
Jie yra mononuklearinės fagocitinės sistemos dalis. Tai reiškia visas tinklainės jungiamojo audinio ląsteles, kurių dalis yra imuninės sistemos dalis ir yra atsakinga už atliekų ir pašalinių dalelių suskaidymą ir pašalinimą. Osteoklastų skersmuo yra nuo 30 iki 100 µm ir juose gali būti daugiau kaip 20 ląstelių branduolių. Jie sėdi ant „Howship“ spragos kaulo paviršiaus ir juda amebiidiškai. Tavo viršūninis polius nukreiptas į kaulą. Centre yra zona, kurioje yra pūslelės, kurių ląstelių membrana yra sulankstyta gėlės pavidalu. Ši „raukšlėta siena“ yra kaulo rezorbcijos vieta.
Osteoklastų periferija yra intensyviai dažoma. Ten esantis adhezijos aparatas leidžia ląstelėms prilipti prie kaulo mažiausiai 0,3 nm atstumu. Ši „sandarinimo zona“ yra uždara citoplazma, kuri dar vadinama „skaidriąja zona“ ir turi tik keletą ląstelių organelių, tačiau daug sutraukiančių baltymų.
Funkcija ir užduotys
Kaulų medžiagos kaupimosi ir skilimo procesai yra idealiai koordinuojami ir kontroliuojami tiksliai kontroliuojamo valdymo kontūro. Osteoklastų formavimąsi skatina įvairūs veiksniai. Visų pirma, deksametazonas, 1,25- (OH) 2VitD3, prieskydinis hormonas, PTHrP, prostaglandinas-E2 ir citokinai turi kaulų rezorbcinį poveikį. Priešingai, bisfosfonatai, kalcitoninas ir estrogenai slopina osteoklastus.
Šie veiksniai reguliuoja vadinamojo PU.1 transkripcijos faktoriaus aktyvaciją. Tai kontroliuoja kaulų čiulpų makrofagų virsmą daugiabranduoliais osteoklastais. Medžiagos RANKL ir osteoprotegerinas taip pat dalyvauja aktyvacijoje. Hormonų kontrolės grandinės naudoja kaulus kaip savotišką buferį kalcio balansui reguliuoti. Kaulus rezorbuojantis prieskydinis hormonas išskiria, pavyzdžiui, kalcį. Kita vertus, kalcitoninas skatina kalcio kaupimąsi. Tokiu būdu kontroliuojamas nuolatinis kaulų medžiagos kaupimasis ir skaidymas reiškia, kad skeleto sistema prisitaiko prie apkrovų ir keičiasi. Tokiu būdu išvengiama materialinio nuovargio. Tuo tarpu osteocitai taip pat prisideda prie osteoklastų reguliavimo.
Osteocitai yra įstrigę osteoblastai, kurie subrendo. Jei kaulą pažeidžia lūžis ar mikrofrakcija, osteocitai miršta dėl nepakankamo maistinių medžiagų tiekimo ir, išskirdami medžiagas, kreipiasi į osteoklastus. Osteoklastų darbą sudaro du mechanizmai. Tarp osteoklasto ir kaulų medžiagos yra mažiausia erdvė, kurioje sumažėja pH vertė. Dėl šio skilimo kaulai demineralizuojasi. Mineralinės druskos išgaunamos. Tam reikalinga pH vertė palaikoma pastovi, aktyviam protonų transportavimui. Osteoklastai pašalina kolagenozinę kaulų matricą, naudodami proteolitinius fermentus. Tai darydami jie fagocitina išsiskyrusio kolageno fragmentus.
Ligos
Kai osteoklastų aktyvumas sumažėja arba padidėja, šis pokytis gali tapti patologinis. Skilimas ir rekonstrukcija yra idealiai suderinti su sveikais kaulais.
Taigi sumažėjęs osteoklastų aktyvumas gali padaryti tiek pat žalos, kiek padidėjęs aktyvumas. Pavyzdžiui, dėl genetinės osteopetrozės labai sumažėja osteoklastų veikla. Padidėjęs osteoklastų aktyvumas būdingas negenetinei osteoporozei, hiperparatiroidizmui, osteodistrofijos deformantams ir aseptinėms kaulų nekrozėms. Tas pats pasakytina apie reumatoidinį artritą, periodontitą ir osteogenesis imperfecta. Kai osteoklastai yra aktyvesni, kaulų masė suskaidoma greičiau, nei ją galima atkurti.
Taigi nukentėjusieji kenčia nuo trapių ir silpnų kaulų. Hiperparatiroidizmo metu pažeidžiamas pats kaulų formavimosi aparatas. Epitelio ląstelės yra nenormalios, todėl paratonidinio hormono pavidalu jis nereguliuoja kalcio kiekio organizme. To priežastis yra padidėjęs prieskydinių liaukų hormonų sekrecija, kurią galima atsekti adenoma ar prieskydinių liaukų padidėjimu. Padidėjęs prieskydinių liaukų hormonų kiekis padidina kaulų retėjimą. Rezultatas yra stiprus kaulų skausmas ir sumažėjęs kalcio išsiskyrimas inkstuose. Kalcio kiekis kraujyje padidėja ir sukelia inkstų akmenis.
Tipiškos ir dažnos kaulų ligos
- osteoporozė
- Kaulų skausmas
- Lūžęs kaulas
- Paget'o liga
