Osteoblasty, osteoklasty, osteocyty

Komórki kostne i odnowa kości

Pomimo charakterystycznej mineralizacji kość nie jest tkanką martwą. Wręcz przeciwnie, jest to miejsce „intensywnej aktywności komórkowej, do tego stopnia, że każdego roku około 10% naszej masy kostnej jest odnawiane poprzez fizjologiczne mechanizmy neoformacji i resorpcji. Oznacza to, że:

co 10 lat szkielet jest całkowicie odnawiany.

Wszystko to wiąże się z modyfikacjami strukturalnymi wykrywalnymi jedynie mikroskopowo i nie pociągającymi za sobą makroskopowych zmian kształtu (przynajmniej w wieku dorosłym).

Dydaktycznie komórki kostne dzielą się na cztery kategorie: osteocyty, osteoblasty, osteoklasty i ich prekursory. Warto od początku pamiętać, że:

osteoblasty są odpowiedzialne za tworzenie macierzy kostnej
osteoklasty odpowiadają za rozpad macierzy kostnej

Skupmy się więc na tych dwóch typach komórek. Jeśli chodzi o komórki osteoprogenitorowe (zwane również preosteoblastami), wystarczy wiedzieć, że dają początek innym typom komórek i że znajdują się w dużych ilościach w śródkostnej i okostnej powierzchni kości.

Osteoblasty

Osteoblasty to komórki, które specjalizują się w wytwarzaniu tkanki kostnej.

Mają kształt kulisty lub wielościenny, monostratyfikowany; mają tendencję do nakładania się na siebie, pokrywając niewielkie obszary macierzy kostnej, tworząc tzw. front mineralizacji.

Osteoblasty syntetyzują różne składniki tkankowe, zarówno włókniste, jak i amorficzne, uczestnicząc w tworzeniu osteoidu oraz w regulacji procesów jego mineralizacji.

Osteoid jest tworzony przez podporę z włókien kolagenowych ułożonych tak, aby tworzyły organiczną matrycę, na której są związane kryształy hydroksypatytu i inne składniki mineralne.Włókienka kolagenowe są ułożone według preferencyjnych linii sił, w taki sposób, aby dać kości właściwości odporności na naprężenia mechaniczne.

Oprócz kolagenu typu I, który składa się w fibryle w przestrzeniach pozakomórkowych i działa jako wsparcie dla mineralizacji, osteoblasty wytwarzają pewne białka, takie jak osteokalcyna i osteonektyna, które odgrywają „działanie wspomagające w procesie odkładania się macierzy.

Uważa się również, że osteoblasty odgrywają rolę we wczesnych etapach procesu resorpcji poprzez przetwarzanie specyficznych proteaz i czynników aktywacji osteoklastów.

Osteoblasty to komórki pochodzenia mezenchymalnego (mezenchym to zarodkowa tkanka łączna, z której w kolejnych stadiach rozwoju powstaje dorosła tkanka łączna).

Osteoklasty

Osteoklasty to duże komórki o średnicy od 20 do 100 mikronów, wyposażone w wiele jąder, ruchome i wyspecjalizowane w resorpcji tkanki kostnej.

Dzięki licznym mikrokosmkom osteoklasty przyczepiają się jak przyssawki do fragmentu macierzy kostnej; są one powszechnie akceptowane w małych szczelinach znanych jako Howship's. Tutaj wydzielają kwasy proteolityczne i enzymy, trawiąc zarówno podtrzymujący kolagen, jak i macierz nieorganiczną oraz rozpuszczając zawarte w niej minerały.

Resorpcja tkanki kostnej operowana przez osteoklasty odgrywa ważną rolę w procesie regeneracji i przebudowy tkanki kostnej, ale nie tylko. Komórki te są w rzeczywistości ważne dla regulacji stężenia wapnia i fosforu w surowicy.

Osteocyty

Wydzielanie osteoblastów odbywa się według bardzo precyzyjnej orientacji: początkowo jest spolaryzowane w kierunku istniejącej wcześniej powierzchni kości, ale w regularnych odstępach czasu obraca się również w innych kierunkach; w ten sposób osteoblasty oddalają się od siebie i pozostają uwięzione w mineralizowanej macierzy. Po „omurowaniu” znacznie spowalnia swoją aktywność metaboliczną i staje się osteocytem.

Kiedy osteoblasty wyczerpią swoją funkcję, wchodzą w stan spoczynku* lub przekształcają się w mniej aktywne komórki, zwane osteocytami, które pozostają uwięzione w zwapniałej macierzy kostnej. Razem stanowią one około 90% zasobów komórek kostnych **.

Wydaje się, że funkcją osteocytów jest udział w przebudowie kości w odpowiedzi na różnego rodzaju bodźce. Pod wpływem kalcytoniny i parathormonu uczestniczą również w regulacji poziomu wapnia i fosforu we krwi, kontrolując zarówno aktywność osteoklastów, jak i osteoblastów.

(*) Kiedy proces tworzenia nowej kości jest wyczerpany, niektóre osteoblasty przestają działać, redukują swoje organelle i przekształcają się w błonę spłaszczonych komórek (komórki wyściełające kość).

Komórki te są rozmieszczone tak, aby pokryć powierzchnię kości, gdy jest to faza spoczynku; przypisuje się im rolę w pośredniczeniu w wymianie między naczyniami krwionośnymi a osteocytami.

(**) Komórki osteoprogenitorowe, osteoblasty i osteocyty to kolejne fazy funkcjonalne tego samego typu komórek. Z kolei osteoklasty wywodzą się z prekursorów migrujących do tkanki kostnej z krwi, tzw. preosteoklastów, które z kolei różnicują się z komórek macierzystych krwiotwórczego szpiku kostnego.