Conform noțiunilor existente, celula original ca celula pentru a forma oase si cartilaje tesuturi sunt celule stem mezenchimale pluripotente (MSC).
Originea osteoclastelor este asociat cu o celulă stem hematopoietice și derivate din celula ei myelopoiesis predecesorul. Acesta din urmă determină numărul de linii de celule, în special, linia monocită.
Morfologie a principalelor tipuri de celule osoase
Celulele progenitoare osteogenic, preosteoblasts. celule precursoare osteogene - derivate mezenchimale celule stem stromale (MSCs) de măduvă osoasă. Ei sunt strămoșii mai multor tipuri de celule progenitoare preosteoblast. Astfel de celule au consacrat se numai pentru formarea osteoblastelor. În procesul de transformare în continuare preosteoblast afectată de mai mulți factori, în osteoblaste, printre care :. Fosfataza alcalină, proteina morfogenetică osoasă (BMP), etc capacitatea de a prolifera Păstrarea, preosteoblasts începe să sintetizeze componente ale matricei osoase.
Un adult preosteoblasts osoase umane sunt canale în stratul interior al periostului (periost) și endosteum între celule (celule endostal). Se crede că o altă sursă preosteoblast sunt pericytes vasculare. Un număr deosebit de mare de preosteoblast detectate în timpul dezvoltării fetale a oaselor ale scheletului.
Osteoblastele. Osteoblastele - se formeaza celulele care construiesc oase și să îl mențină în stare bună.
SM oferă o idee despre osteoblastelor la fel de mare (20- 40 m) de celule cubice sau cilindrice cu nucleu situat excentric, citoplasmatici reacții histochimice bazofilici la detectarea unui număr mare de ARN. Structurile cele mai caracteristice revelate de TEM, este HPP (canale și rezervoare de interiorul substanței tonkofibrillyarnoy) și complexul Golgi dezvoltat cu vacuole umplute substanță amorfă melkogranulyarnym. In osteoblaste descris, de asemenea, mitocondrii mari si numeroase vezicule langa membrana celulelor, lizozomi (primare și secundare) și microfilamente.
Osteoblastele - populație eterogenă. Acestea diferă în ultrastructura lor, activitatea biosintetice, localizarea în os dezvoltarea și relația cu matricea osului. Cu ajutorul acestor indicatori, NV Rodionova a identificat patru tipuri principale de celule, între care există forme intermediare.
de tip Osteoblaste I - celule tinere, structura aproape de preosteoblast. indicatori histochimice prezintă o activitate ridicată a fosfatazei alcaline în ele, precum și capacitatea de a incorpora etichetate H3-uridină, H3 - glicină, S35. Acesta din urmă indică producția intensivă de colagen și osteoblaste sulfatată GAG.
Osteoblastele tip III - celule hipertrofice, care sunt mari și conțin aglomerări de heterocromatinei în nuclee. Pentru aceste celule tipice, care a extins canalele HPP constituie cea mai mare parte a citoplasmei. HPP în aceste osteoblaste este un sistem de rezervoare mari umplute cu sinteza produsului - (- „depot colagen“, prin urmare, unul dintre numele lor) de colagen. Osteoblastele de tip III - ultima etapă în dezvoltarea unui număr de celule osteoblaste cu rezultatul distrugerii și a morții. distrugerea celulelor precede eliberarea conținutului tancuri HPP în spațiul extracelular. Se crede că osteoblastele tip III angajat nu numai biosinteza materialului organic ca evacuarea produsului acumulat în afara celulei.
Se găsesc în secțiuni separate ale osului, care este fading osteogeneticheskih proceseaza osteoblastelor de tip IV (celule în repaus). Ele sunt caracterizate de formă alungită, mai puțin dezvoltată HPP, lizozomi abundente. Osteoblastele acest tip sunt situate în imediata vecinătate a calcifiere din față. Cifrele histochimice indică, de asemenea, un nivel inferior proceselor secretorii in tip osteoblaste IV în comparație cu osteoblaste I, tip II, III.
Osteocytes. Osteocytes - un celule foarte diferențiate, - principalul tip de celule osoase. HPP Structura și ribozomi indică activitatea funcțională a celulelor.
Rolul principal al osteocite este acela de a asigura buna funcționare a țesutului osos.
Între membrana plasmatică și peretele de osteocite lacuna a numit spațiu periosteotsitarnym. Acest spațiu este umplut cu lichid interstitial. Suprafața totală periosteotsitarnyh spații la om este estimat între 1.000 și 50.000 de metri pătrați. m, iar volumul total al fluidului interstițial este de 1-1,5 litri.
Osteoclastelor. Osteoclastele - foarte mari, celule multinucleate mobile de până la 20-100 microni.
Prezența în membranele acestor celule-macrofage receptori specifici indică originea lor din celulele macrofage. Osteoclastele sunt formate la confluența mai multor serii de celule monocitare. Se crede că formarea osteoclastelor numărul de nuclee care au crescut, inclusiv în detrimentul celulelor mononucleare slab diferențiate de aceeași origine. Mecanismul care are ca rezultat formarea de osteoclaste multinuclear gigant rămâne necunoscut.
Prin creșterea numărului și / sau activitatea osteoclastelor sub influența diferiților factori, există un număr de boli asociate cu resorbția osoasă crescută locală sau generală. Printre aceste boli sunt cele mai frecvente osteoporoza.
Unii parametri biochimici ai celulelor osoase
Osteoblastele. Osteoblastelor numite fibroblaste avansate sau complicate,. „Complicații“, a arătat în mod clar la nivel molecular. Atunci când se compară (folosind microarrays ADN complementar) expresia genelor de osteoblastele umane cultivate și fibroblaste au descoperit ca, de la 7,5 mii. 95% dintre genele studiate sunt exprimate la aproximativ aceeași intensitate, dar 5% din gene diferente identificate. In osteoblaste a relevat semnificativ mai intensă decât în fibroblaste, expresie a 15 proteine ale matricei extracelulare; Doar o singură proteină din grupul exprimat mai activ de fibroblaști. Osteoblastele se disting prin activitatea înaltă a genelor care codifică proteine citoscheletului care sunt necesare pentru ambalarea și transportul macromoleculelor matricei secretate și proteine implicate in apoptoza (moartea celulară programată).
Regulatorul genetic cel mai semnificativ al diferentierea osteoblastilor este CBFal care codifică gena specifică osteoblastele Cbfal factor de transcriere (un alt nume - Runx2). Cbfal are nevoie și de mature osteoblaste pentru a menține fenotipul lor.
O altă genă cunoscută necesară pentru a urmări activitatea biosintetice normală a osteoblastelor - o gena LRP5. mutația Nul a acestei gene la soareci determina o reducere a masei osoase datorită supresia proliferării osteoblastice și activității; Acest efect este independent de expresia Cbfal. În plus, reglementarea activității biosintetice a osteoblaste mature implicate, în special, gena c-Src si factorul de transcriere MITF.
Principalele funcții ale osteoblastice pot fi, în formularea cea mai căptuși, definită ca secretorie: diferențiată osteoblaste, care au pierdut capacitatea de a mitozei, se concentrează pe sinteza și secreția componentelor macromoleculare ale matricei extracelulare a țesutului osos. Biochimice Proprietăți fenotip osteoblast constau în exprimarea macromolecule specifice. Lista acestor componente macromoleculare cuprinde un colagen os principal - mare de tip I colagen fibrilar, care se caracterizează în țesuturile mineralizate anumite caracteristici structurale sunt foarte importante din punct de vedere funcțional. Această listă include proteine non-colagenoase (glicoproteine), osteocalcina, osteonectina, osteopontină, matrice Gla-proteine, os citokine sialoglikoprotein specifice și factorii de creștere și enzimă legată de membrană a fosfatazei alcaline osteoblast. Toate aceste componente împreună sunt considerate ca markeri ai fenotip osteoblastice.
Formarea acestui fenotip (sau diferentierea osteoblastilor) - un proces care necesită ceva timp. Expresia markerului începe să se separe diferențierea celulelor osteoblaste este completă. Osteocalcin este un marker care indică finalizarea diferențierii celulelor osteoblaste, atunci când există o conversie finală în osteocitice osteoblastice.
Într-un stadiu anterior al diferențierii osteoblastice, unde expresia specific celulei factorului de transcriere Cbfal deja exprimat în mod clar, iar Osteocalcin reacție încă marcator negativ, osteoblast specific este o osteokrin proteine secretorii. Această proteină mică mol. m. kDa se găsește 11,4 exclusiv în țesutul osos, unde expresia sa atinge un maxim la scurt timp după naștere, apoi scade treptat odată cu vârsta. In osteokrina expresie osteoblastice cultivate coincide cu formarea intensă a matricei extracelulare.
Funcția principală a osteoblast - producția ecologică și secreția matricei extracelulare a țesutului osos. În plus, osteoblaste, după toate probabilitățile, de asemenea, implicate în procesul de mineralizare și reglementează construirea matricei architectonic supramoleculare, astfel încât definiția de formare atât celulele osoase osteoblastice, sau „schelet al arhitectului,“ nu este o exagerare. Osteoblastele, și creează os.
Cu matricea extracelulară osteoblaste interacționează cu ajutorul glicoproteine transmembranare - integrine. Set integrine exprimat osteoblaste, este original. Reglarea expresiei genei este un efect important asupra matricei osteoblastilor.
În timpul interacțiunii osteoblastelor cu o matrice participă și localizat pe membrana citoplasmatică (lipsita dar spre deosebire de integrine domeniu transmembranar) specific pentru proteina osteoblastele - the osteoblast specific factor-2 (OSF-2) sau periostin. Funcția acestei proteine, constând din resturi de acid 811 aminoacizi, este văzută ca adeziv.
Osteocytes. Osteocytes - terminat ciclul său de dezvoltare, osteoblaste, immured în grosimea matricei osoase mineralizat, nu sunt în întregime pasiv în relația metabolice. Ei au receptori pentru hormoni (hormon paratiroidian, androgen și estrogen hormoni) și, prin urmare, în măsură să răspundă la impulsuri hormonale. Osteocite, osteoblaste și altele asemenea (și mai activă), pentru a exprima proteina (phosphoglycoprotein) matricei extracelulare, cunoscut sub numele de osteoblaste / osteocitice 45 Factor (A 45) sau AS. Este posibil ca acest factor este identic cu un alt factor - sklerostinu codificată de gena SOST, a cărei activitate este ridicată în osteocite; rolul său, în mod evident, este de a restrânge activitatea osteoblastelor și a creșterii osoase.
O caracteristică este prezența lăstarilor osteocite (medie, fiecare celula are circa 60 de procese) care leagă celulele unul de altul prin rețeaua tubulară penetrant matrice mineralizată. Ca parte a componentelor structurale ale acestor procese conțin proteine specializate conexiuni intercelulare - conexine. Astfel, osteocite nu sunt izolate celule și osteocite sunt organizate într-o rețea de asemenea, comunicând dispuse pe suprafața osteoblastelor osoase. Această rețea este considerat ca un sistem de informare, în care osteocite, capabile de a percepe impulsuri mecanice aparține rolul senzoriale. deformarea osului mecanică sub sarcină provoacă deformarea și modificarea conformației receptorilor de proteine senzor de osteocite membranei celulare. Este de asemenea în vedere că există flux crescut de ioni de calciu în celule. Aceste modificări ale nivelului receptorilor transmembranar afectează proteinele receptorilor aferente, care, la rândul lor schimbă conformația proteinelor citoscheletului, inclusiv actinin, apoi - proteine nucleoskeleton osteocite. Deoarece impulsuri mecanice sunt transmise osteocite aparate genetice. Acest circuit se numește semnale mechanotransduction.
O creștere a Osteocytes de sarcină mecanică răspunde la manifestări funcționale și biochimice specifice. Ei efectua nu numai atingere, dar, de asemenea, funcția efectoare. Influența mecanică asupra osului este convertit într-o serie de reacții biochimice. Set anumite gene a căror expresie este sporită de o astfel de expunere. Aceste gene sunt numite gene, sensibile la stres mecanic. Când sarcina mecanică asupra osteocite osoase observată expresia unuia dintre glicoproteine matricei extracelulare a crescut - tenascinei C. Astfel stimulat remodelarea osoasă, oferind adaptarea biomecanice structurii osoase care cade pe ele la stres mecanic. Aceasta este înțelegerea modernă a mecanismului de acțiune a legii privind conformitatea Wolf macrostructurii osoase condiții biomecanice de funcționare.
Osteoclastelor. În ceea ce privește osteoclastelor, apoi ihdifferentsiatsii din monocite sanguine sunt necesare, cel puțin doi factori. În primul rând, este unul dintre factorii rosta- circulant factor proteic care stimulează formarea coloniilor de macrofage (M-CSF). În al doilea rând, este de natura unei proteine factor secretat prezent pe membrana plasmatică a osteoblaste și celule de stromă de măduvă osoasă și limfocite T activate. Venind de la el semnalul stimulează diferențierea osteoclastelor și creșterea activității lor funcționale.
În continuare procesul de diferențiere a osteoclastelor este controlat de gene c-fms și M-CSF, care sunt deosebit de active într-o etapă inițială de diferențiere. Genele Mai târziu, exprimat în mod activ de codificare pentru factorii de transcripție C-fos, PU-1, NF-kV, RANK, Fra-1.
Factorii locali stimulează activitatea osteoclastelor nu sunt bine înțelese. În procesul de formare a osteoclastelor și a activității este influențată și de interleukine.
Funcția osteoclastelor este exact funcția opusă a osteoblastelor ei resorbi osul. Începând cu resorbția, osteoclastelor polarizat; membrana sale spre suprafața osului devine structura vilozităților. Cilii membranei creșterea numărului de canale de ioni de clor și activitate crescută a transportului ionilor de hidrogen V tip ATPase. Această membrană formează un spațiu închis în apropierea suprafeței osului în care celula extrage ionii de clor, acidularea mediului la pH 4,5. In acest mediu, cristalele de hidroxiapatită sunt dizolvate, iar matricea organică a țesutului osos, în special proteine de colagen devin disponibile pentru acțiunea enzimelor proteolitice; activează un mare complex de lizozomale hidrolaze osteoclastelor; cel mai important dintre acestea este hidrolaza cathepsin K.
In curs de desfasurare Distrugerea osteoclastice osoase este implicată și fosfatazei enzimei de tartrat rezistent la acizi (TRAP), un membru al familiei fosfatazelor acide lizozomale. TRAP cade în serul sanguin. Determinarea nivelului de activitate în serul este utilizat în practica clinică pentru a cuantifica distrugerea osoasa. Fosfatazei acide este de asemenea folosit ca un etichete sensibile pentru identificarea histochimic osteoclastelor.
Degradarea produselor osului absorbită de endocitoză mediată de osteoclaste și vezicule intracelulare transportate (bule) la suprafața opusă (liberă) a celulei. In acest fel aminoacizii eliberați utilizate pentru a sintetiza noi macromolecule de proteine, dar specific pentru os de tip colagen fragmente I de macromolecule în care pe posttranslational localizate Formată pas reticulate fibrilogeneza, nu pot fi reciclate în mod repetat. Ele se încadrează în sângele circulant și se excretă în urină. excreție lor reflectă intensitatea metabolismului osos.
Reglementarea funcției osteoclastelor joacă un rol semnificativ, în plus față de cele de mai sus, doi alți factori - sialoglikoproteinu osteopontina fosforilată și alte glicoproteina - osteoprotegerină. Osteopontin este sintetizat în principal osteoblastelor și promovează atașarea osteoclastelor la suprafața osului. Experimentele cu gena osteopontinul off la soareci a demonstrat că deficiența osteopontin determină modificări ale citoscheletului și exprimarea osteoclast afectarea receptorilor transmembranari, însoțite de încălcări ale motilității celulare. efect asupra funcției îndreptate în sens opus osteoclastelor are osteoprotegerină. Acesta acționează ca un receptor de fals pentru RANKL. Legarea de RANKL, osteoprotegerina blochează osteoclastogenezei, ceea ce duce la încetini resorbția osoasă.