Jump to content

Остеоцит

Остеоцит
Поперечный срез кости
Иллюстрация, показывающая один остеоцит
Подробности
Расположение Кость
Идентификаторы
латинский остеоцит
МеШ D010011
ТД Х2.00.03.7.00003
ФМА 66779
Анатомические термины микроанатомии

Остеоцит , костная сплюснутой формы клетка с дендритными отростками, является наиболее часто встречающейся клеткой в ​​зрелой кости. Он может жить столько же, сколько сам организм. [1] В организме взрослого человека их около 42 миллиардов. [2] Остеоциты не делятся и имеют средний период полураспада 25 лет. Они происходят из остеопрогениторных клеток, некоторые из которых дифференцируются в активные остеобласты (которые в дальнейшем могут дифференцироваться в остеоциты). [1] Остеобласты/остеоциты развиваются в мезенхиме .

В зрелых костях остеоциты и их отростки располагаются внутри пространств, называемых лакунами ( латинского « от ямка ») и канальцами соответственно. [1] Остеоциты — это просто остеобласты, попавшие в матрикс, который они секретируют. Они связаны друг с другом длинными цитоплазматическими расширениями, которые занимают крошечные каналы, называемые канальцами, которые используются для обмена питательными веществами и отходами через щелевые соединения .

Хотя остеоциты обладают пониженной синтетической активностью и (как и остеобласты) не способны к митотическому делению, они активно участвуют в рутинном обмене костного матрикса посредством различных механосенсорных механизмов. Они разрушают кость посредством быстрого, преходящего (по отношению к остеокластам ) механизма, называемого остеоцитарным остеолизом . Гидроксиапатит , карбонат и фосфат кальция откладываются вокруг клетки.

Структура

[ редактировать ]

Остеоциты имеют звездчатую форму, глубину примерно 7 микрометров, ширину и длину 15 микрометров. [3] Тело клетки имеет размеры от 5–20 микрометров в диаметре и содержит 40–60 клеточных отростков на клетку. [4] с расстоянием между клетками 20–30 микрометров. [3] Зрелый остеоцит содержит одно ядро, расположенное к сосудистой стороне и имеющее одно или два ядрышка и мембрану. [5] Клетка также демонстрирует уменьшенный размер эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи и митохондрий, а также клеточные отростки, которые в основном расходятся к поверхности кости в окружных пластинках или к гаверсову каналу и внешней цементной линии, типичной для остеонов в концентрической пластинчатой ​​кости. [5] Остеоциты образуют обширную лакуноканаликулярную сеть внутри минерализованного матрикса коллагена I типа, с телами клеток, расположенными внутри лакун, и клеточными/дендритными отростками внутри каналов, называемых канальцами. [6]

Остеоцит в кости крысы, обнаженный при травлении отливкой из смолы

Разработка

[ редактировать ]

Летопись окаменелостей показывает, что остеоциты присутствовали в костях бесчелюстных рыб 400–250 миллионов лет назад. [7] Было показано, что размер остеоцитов зависит от размера генома; и эта связь использовалась в палеогеномных исследованиях. [8]

Во время формирования кости остеобласт остается и погружается в костный матрикс как «остеоидный остеоцит», который поддерживает контакт с другими остеобластами посредством расширенных клеточных процессов. [9] Процесс остеоцитогенеза в значительной степени неизвестен, но было показано, что следующие молекулы играют решающую роль в производстве здоровых остеоцитов, либо в правильном количестве, либо в определенном распределении: матриксные металлопротеиназы (ММП), белок матрикса дентина 1 (DMP-1). , фактор остеобластов/остеоцитов 45 (OF45), Klotho , индуцируемый TGF-бета фактор (TIEG), лизофосфатидная кислота (LPA), антиген E11 и кислород. [6] 10–20% остеобластов дифференцируются в остеоциты. [6] Те остеобласты на поверхности кости, которые предназначены для захоронения в виде остеоцитов, замедляют выработку матрикса и хоронятся соседними остеобластами, которые продолжают активно производить матрикс. [10]

Электронное изображение HAADF-STEM созревающего остеоцита (преостеоцита или остеоидного остеоцита) на поверхности кости, появляющегося непосредственно над остеобластоподобными клетками-предшественниками (декальцинированный матрикс). Обратите внимание на удлиненные клеточные отростки, окруженные матриксом коллагена I типа и уже пересекающие границы пластинок, поскольку коллаген (и, в конечном итоге, минерал) продолжает погребать клетку.

Палумбо и др. (1990) различают три типа клеток от остеобласта до зрелого остеоцита: преостеоцит I типа (остеобластический остеоцит), преостеоцит типа II (остеоидный остеоцит) и преостеоцит типа III (частично окруженный минеральным матриксом). [10] Внедренный «остеоид-остеоцит» должен выполнять одновременно две функции: регулировать минерализацию и формировать соединительно-дендритные отростки, что требует расщепления коллагена и других молекул матрикса. [11] Трансформация подвижного остеобласта в захваченный остеоцит занимает около трех дней, и за это время клетка производит объем внеклеточного матрикса, в три раза превышающий собственный клеточный объем, что приводит к уменьшению объема тела зрелой клетки остеоцита на 70% по сравнению с исходным. объем остеобластов. [12] Клетка претерпевает драматическую трансформацию: от многоугольной формы к клетке, которая расширяет дендриты к фронту минерализации, за которыми следуют дендриты, которые простираются либо до сосудистого пространства, либо до поверхности кости. [11] Когда остеобласт превращается в остеоцит, уровень щелочной фосфатазы снижается, а казеинкиназа II повышается, как и остеокальцин . [11]

Остеоциты, по-видимому, обогащены белками, устойчивыми к гипоксии, что, по-видимому, связано с их встроенным расположением и ограниченным снабжением кислородом. [13] Напряжение кислорода может регулировать дифференцировку остеобластов в остеоциты, а гипоксия остеоцитов может играть роль в резорбции кости, опосредованной неиспользованием. [13]

Хотя остеоциты являются относительно инертными клетками, они способны к молекулярному синтезу и модификации, а также к передаче сигналов на большие расстояния аналогично нервной системе. [6] Это наиболее распространенный тип клеток в костях (от 31 900 на кубический миллиметр в костях крупного рогатого скота до 93 200 на кубический миллиметр в костях крыс). [6] Большинство рецепторных активностей, которые играют важную роль в функционировании костей, присутствуют в зрелых остеоцитах. [6]

Остеоциты являются важным регулятором костной массы. [14] [15] Остеоциты содержат транспортеры глутамата, которые производят факторы роста нервов после перелома кости, что свидетельствует о наличии сенсорной системы и системы передачи информации. [6] Когда остеоциты были экспериментально разрушены, в костях наблюдалось значительное увеличение резорбции кости, снижение костеобразования, потеря трабекулярной кости и потеря реакции на разгрузку. [6]

Остеоциты – механосенсорные клетки, контролирующие активность остеобластов и остеокластов. [15] внутри базовой многоклеточной единицы (BMU), временной анатомической структуры, в которой происходит ремоделирование кости. [16] Остеоциты генерируют ингибирующий сигнал, который передается через их клеточные отростки к остеобластам для рекрутирования, обеспечивающего формирование кости. [17]

Остеоциты также являются ключевым эндокринным регулятором метаболизма минералов, таких как фосфаты. [14] Было показано, что специфичные для остеоцитов белки, такие как склеростин, участвуют в минеральном обмене, а также другие молекулы, такие как PHEX , DMP-1 , MEPE и FGF-23 , которые в высокой степени экспрессируются остеоцитами и регулируют фосфат и биоминерализацию. [11] [15] Регуляция остеоцитов может быть связана с заболеванием. Например, Линда Боневальд определила, что остеоциты вырабатывают FGF23, который проходит через кровоток и запускает высвобождение фосфора почками. Без достаточного количества фосфора кости и зубы размягчаются, а мышцы становятся слабыми, как при Х-сцепленной гипофосфатемии . [14] [18] [15] [13]

Склеростин

[ редактировать ]

Остеоциты синтезируют склеростин , секретируемый белок, который ингибирует образование кости путем связывания с корецепторами LRP5/LRP6 и притупления передачи сигналов Wnt. [15] [7] Склеростин, продукт гена SOST , является первым медиатором связи между остеоцитами, костеобразующими остеобластами и остеокластами, резорбирующими кость, что имеет решающее значение для ремоделирования кости. [19] Только остеоциты экспрессируют склеростин, который паракринным образом ингибирует образование кости. [19] Склеростин ингибируется паратиреоидным гормоном (ПТГ) и механической нагрузкой. [19] Склеростин противодействует активности BMP (костного морфогенетического белка), цитокина, который индуцирует образование костей и хрящей. [16]

Патофизиология

[ редактировать ]

Остеонекроз относится к классической модели гибели клеток и сложным процессам остеогенеза и резорбции кости. Некроз остеоцитов (ОН) начинается с некроза гематопоэтических и адипоцитарных клеток наряду с интерстициальным отеком костного мозга. Включение происходит примерно через 2–3 часа аноксии; гистологические признаки остеоцитарного некроза проявляются только через 24–72 часа после гипоксии. НА сначала характеризуется пикнозом ядер, за которым следуют полые лакуны остеоцитов. По периферии участка некроза незначительно происходит капиллярная реваскуляризация и реактивная гиперемия, после чего следует процесс репарации, сочетающий в себе как резорбцию, так и продукцию кости, которая не полностью заменяет мертвую кость живой. Новая кость накладывается на мертвые трабекулы вместе с фрагментарной резорбцией мертвой кости. Резорбция кости превосходит процесс формирования, что приводит к полному удалению кости, нарушению структурной целостности субхондральных трабекул, неконгруэнтности суставов и субхондральным переломам. [20]

Клиническое значение

[ редактировать ]

клинически важное исследование 3D-модели на основе геля in vitro для оценки остеоцитарного потенциала стволовых клеток CD34 Описано + человека. Результаты подтверждают, что стволовые клетки CD34+ человека обладают уникальным потенциалом остеогенной дифференцировки и могут использоваться для ранней регенерации поврежденной кости. [21] Остеоциты погибают в результате старения , дегенерации/некроза, апоптоза (запрограммированной гибели клеток) и/или остеокластического поглощения. [1] Процент мертвых остеоцитов в кости увеличивается с возрастом от менее 1% при рождении до 75% после 80 лет. [22] Считается, что апоптоз остеоцитов связан со снижением механотрансдукции, что, возможно, приводит к развитию остеопороза . [23] Апоптотические остеоциты высвобождают апоптотические тельца, экспрессирующие RANKL, для рекрутирования остеокластов. [11]

Механическая нагрузка увеличивает жизнеспособность остеоцитов in vitro и способствует транспорту растворенных веществ через лакуно-каналикулярную систему кости, что улучшает обмен кислорода и питательных веществ и диффузию к остеоцитам. [23] Было показано, что скелетная разгрузка вызывает гипоксию остеоцитов in vivo , когда остеоциты подвергаются апоптозу и рекрутируют остеокласты для резорбции кости. [23] Микроповреждения кости возникают в результате повторяющихся событий циклической нагрузки и, по-видимому, связаны с гибелью остеоцитов в результате апоптоза, который, по-видимому, секретирует сигнал остеокластам для выполнения ремоделирования в поврежденном участке. [23] В нормальных условиях остеоциты экспрессируют большое количество TGF-β и, таким образом, подавляют резорбцию кости, но когда кость стареет, уровни экспрессии TGF-β снижаются, а экспрессия факторов, стимулирующих остеокласты, таких как RANKL и M-CSF, увеличивается. резорбция кости затем усиливается, что приводит к общей потере костной массы. [23]

Механическая стимуляция остеоцитов приводит к открытию полуканалов для высвобождения PGE2 и АТФ, среди других биохимических сигнальных молекул, которые играют решающую роль в поддержании баланса между образованием и резорбцией кости. [24] Гибель клеток остеоцитов может происходить в связи с патологическими состояниями, такими как остеопороз и остеоартрит , что приводит к повышенной хрупкости скелета, связанной с потерей способности ощущать микроповреждения и/или восстанавливать сигналы. [11] [25] Было показано, что кислородное голодание, возникающее в результате иммобилизации (постельного режима), лечения глюкокортикоидами и прекращения поступления кислорода, способствует апоптозу остеоцитов. [11] В настоящее время признано, что остеоциты по-разному реагируют на присутствие биоматериалов имплантата. [26]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д Тейт, ML; Адамсон-младший; Тами, А.Е.; Бауэр, Т.В. (2004). «Клетки в фокусе, остеоциты». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 36 (1): 1–8. дои : 10.1016/S1357-2725(03)00241-3 . ПМИД   14592527 .
  2. ^ Буэнцли, Паскаль Р.; Симс, Натали А. (01 июня 2015 г.). «Количественная оценка сети остеоцитов в скелете человека». Кость . 75 : 144–150. дои : 10.1016/j.bone.2015.02.016 . ISSN   1873-2763 . ПМИД   25708054 .
  3. ^ Jump up to: а б Сугавара, Ю; Камиока, Х; Хондзё, Т; Тезука, К; Такано-Ямамото, Т. (2005). «Трехмерная реконструкция остеоцитов черепа кур и их клеточных отростков с использованием конфокальной микроскопии». Кость . 36 (5): 877–83. дои : 10.1016/j.bone.2004.10.008 . ПМИД   15820146 .
  4. ^ Танака-амиока, К.; Камиока, Х; Рис, Х; Лим, СС (1998). «Форма остеоцитов зависит от актиновых нитей, а отростки остеоцитов представляют собой уникальные богатые актином отростки» . Дж. Боун Майнер. Рез . 13 (10): 1555–68. дои : 10.1359/jbmr.1998.13.10.1555 . ПМИД   9783544 . S2CID   5972946 .
  5. ^ Jump up to: а б Дадли, HR; Спиро, Д. (1961). «Тонкая структура костных клеток» . Журнал биофизической и биохимической цитологии . 11 (3): 627–649. дои : 10.1083/jcb.11.3.627 . ПМК   2225143 . ПМИД   19866598 .
  6. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Благородный, СН (2008). «Линия остеоцитов». Архив биохимии и биофизики . 473 (2): 106–111. дои : 10.1016/j.abb.2008.04.009 . ПМИД   18424256 .
  7. ^ Jump up to: а б Дивиети Паевич, П (2009). «Регуляция резорбции кости и минерального гомеостаза остеоцитами». IBMS BoneKey . 6 (2): 63–70. дои : 10.1138/20090363 .
  8. ^ Орган, CL; Шедлок, AM; Мид, А.; Пейджел, М.; Эдвардс, С.В. (2007). «Происхождение размера и структуры птичьего генома у нептичьих динозавров». Природа . 446 (7132): 180–184. Бибкод : 2007Natur.446..180O . дои : 10.1038/nature05621 . ПМИД   17344851 . S2CID   3031794 .
  9. ^ Палумбо, Карла; Палаццини, Сильвана; Заффе, Давиде; Маротти, Гастоне (1990). «Дифференцировка остеоцитов голени новорожденного кролика: ультраструктурное исследование формирования цитоплазматических процессов». Клетки Ткани Органы . 137 (4): 350–358. дои : 10.1159/000146907 . ПМИД   2368590 .
  10. ^ Jump up to: а б Франц-Одендал, Т; Холл, Б; Виттен, ЧП (2006). «Похороненные заживо: как остеобласты становятся остеоцитами» . Динамика развития . 235 (1): 176–190. дои : 10.1002/dvdy.20603 . ПМИД   16258960 . S2CID   42563087 .
  11. ^ Jump up to: а б с д и ж г Боневальд, Л. (2011). «Удивительный остеоцит» . Журнал исследований костей и минералов . 26 (2): 229–238. дои : 10.1002/jbmr.320 . ПМК   3179345 . ПМИД   21254230 .
  12. ^ Палумбо, К. (1986). «Трехмерное ультраструктурное исследование остеоид-остеоцитов большеберцовой кости куриных эмбрионов». Исследования клеток и тканей . 246 (1): 125–131. дои : 10.1007/bf00219008 . ПМИД   3779795 . S2CID   12594545 .
  13. ^ Jump up to: а б с Даллас, СЛ; Боневальд, Л. (2010). «Динамика перехода от остеобласта к остеоциту» . Энн, Нью-Йоркская академия наук . 1192 (1): 437–443. Бибкод : 2010NYASA1192..437D . дои : 10.1111/j.1749-6632.2009.05246.x . ПМЦ   2981593 . ПМИД   20392270 .
  14. ^ Jump up to: а б с Танец, Эмбер (23 февраля 2022 г.). «Забавные факты о костях: больше, чем просто строительные леса» . Знающий журнал . дои : 10.1146/knowable-022222-1 . Проверено 8 марта 2022 г.
  15. ^ Jump up to: а б с д и Роблинг, Александр Г.; Боневальд, Линда Ф. (10 февраля 2020 г.). «Остеоцит: новые идеи» . Ежегодный обзор физиологии . 82 (1): 485–506. doi : 10.1146/annurev-psyol-021119-034332 . hdl : 1805/30982 . ISSN   0066-4278 . ПМЦ   8274561 . ПМИД   32040934 . Проверено 8 марта 2022 г.
  16. ^ Jump up to: а б побежал Безойен Рл, Ран; Папапулос, SE; Хамди, Северная Каролина; тен Дейке, П; Ловик, К. (2005). «Контроль костеобразования остеоцитами». BoneKEy-Остеовидение . 2 (12): 33–38.
  17. ^ Маротти, Дж; Ферретти, М; Маглия, Массачусетс; Палумбо, К; Палаццани, SA (1992). «Количественная оценка взаимоотношений остеобластов и остеоцитов на растущей эндостальной поверхности голеней кролика». Кость . 13 (5): 363–368. дои : 10.1016/8756-3282(92)90452-3 . ПМИД   1419377 .
  18. ^ «Мягкие и слабые кости? Слышали ли вы о Х-сцепленной гипофосфатемии (XLH)? Узнайте больше об этом заболевании и его симптомах» . XLHСсылка . Проверено 9 марта 2022 г.
  19. ^ Jump up to: а б с Беллидо, Т. (2007). «Апоптоз остеоцитов вызывает резорбцию кости и ухудшает реакцию скелета на невесомость». BoneKEy-Остеовидение . 4 (9): 252–256. дои : 10.1138/20070272 .
  20. ^ Нахайан, Ахмед; АлЭсса, Ахмед М. (2021), «Гистология, остеоциты» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID   32644416 , получено 24 июня 2021 г.
  21. ^ Шрикант, Локанатан; Сунита, Манне Мудху; Кумар, Пасупулети Сантош; Чандрасекхар, Чодимелла; Венгамма, Бхума; Сарма, Потукучи Венката Гурунадха Кришна (ноябрь 2016 г.). «3D-модель на основе геля in vitro, изучающая остеоцитарный потенциал стволовых клеток CD34 + человека». Отчеты по молекулярной биологии . 43 (11): 1233–1242. дои : 10.1007/s11033-016-4053-4 . ISSN   1573-4978 . ПМИД   27497820 . S2CID   13230517 .
  22. ^ Томкинсон, А; Рив, Дж; Шоу, RW; Благородный, Б.С. (1997). «Гибель остеоцитов в результате апоптоза сопровождает изъятие эстрогена в костях человека» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 82 (9): 3128–3135. дои : 10.1210/jcem.82.9.4200 . ПМИД   9284757 .
  23. ^ Jump up to: а б с д и Хейно, Ти Джей; Курата, К; Хигаки, Х; Ваананен, К (2009). «Доказательства роли остеоцитов в инициировании целевого ремоделирования». Технологии и здравоохранение . 17 (1): 49–56. дои : 10.3233/THC-2009-0534 . ПМИД   19478405 .
  24. ^ Бурра, С; Николелла, ДП; Цзян, JX (2011). «Темная лошадка в биологии остеоцитов» . Коммуникативная и интегративная биология . 4 (1): 48–50. дои : 10.4161/cib.13646 . ПМК   3073269 . ПМИД   21509177 .
  25. ^ Карпентье, Вирджиния; Вонг, Дж; Да, Да; Ган, К; Саттон-Смит, П; Бадей, А; Фацзалари, Нидерланды; Куливаба, Дж. С. (2012). «Увеличенная доля гиперминерализованных лакун остеоцитов в трабекулярной кости человека при остеопорозе и остеоартрите: значение для ремоделирования кости». Кость . 50 (3): 688–694. дои : 10.1016/j.bone.2011.11.021 . ПМИД   22173055 .
  26. ^ Шах, ФА; Томсен, П.; Палмквист, А. (4 июня 2018 г.). «Обзор воздействия имплантационных биоматериалов на остеоциты» . Журнал стоматологических исследований . 97 (9): 977–986. дои : 10.1177/0022034518778033 . ПМК   6055115 . ПМИД   29863948 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 51ce971ebb577dad8151292e7290e14a__1695226560
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/51/4a/51ce971ebb577dad8151292e7290e14a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Osteocyte - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)