Osteoklasti ir milzu šūnas, kas ir atbildīgas par kaulu rezorbciju un demineralizāciju. Viņu darbību regulē dažādas vielas, piemēram, paratheidālais hormons. Pārāk augsta vai pārāk zema osteoklastu aktivitāte nopietni ietekmē skeletu veselība.
Kas ir osteoklasti?
Ik pēc septiņiem gadiem cilvēki saņem pilnīgi jaunu skeletu. Cilvēks kauli pielāgoties spriegumiem un tiek pastāvīgi pārveidoti. Pēc mikrolūzumiem un lūzumiem tie tiek atjaunoti. Bojāts kauls masa tiek noņemta un veidojas jauna kaulu masa. Tā sauktie osteoblasti ir atbildīgi par izveidošanas darbu. Tās ir nenobriedušas kaulu šūnas, kas vēlāk nobriest par osteocītiem. Degradācijas darbu kaulu metabolismā veic nevis osteoblasti, bet gan osteoklasti. Šīs kaulu šūnas rodas no prekursoru šūnām no kaulu smadzenes un pēc nepieciešamības migrē skeleta sistēmā. Viņu darbs ietver divus dažādus mehānismus: kaulu vielas demineralizāciju un faktisko kaulu sadalīšanos. Osteoklasti ar savu darbu palēnina kaulu augšanu un novērš pārmērīgus augšanas procesus un proliferāciju. Viņi sazinās ar osteoblastiem, izmantojot galveno vielu RANKL. To regulēšanai papildus šai komunikācijai ir nozīme hormonālajam ciklam. Paratheoidālais hormons aktivizē degradāciju un kalcitonīns inaktivē osteoklastu aktivitāti.
Anatomija un struktūra
Osteoklasti ir daudzkodolu šūnas un tādējādi pieder pie tā sauktajām milzu šūnām. Tos veido mononukleāro cilmes šūnu saplūšana kaulu smadzenes, kas pazīstams arī kā asinsrades cilmes šūnas. Tie ir daļa no mononukleārās-fagocitārās sistēmas. Tas attiecas uz visu retikulāro šūnu kopumu saistaudi, kuru daļas tiek uzskatītas par imūnā sistēma un ir atbildīgi par atkritumu un svešu daļiņu sadalīšanu un izvešanu. Osteoklastu diametrs ir no 30 līdz 100 µm, un tajos var būt vairāk nekā 20 šūnu kodoli. Tie atrodas uz kaula virsmas mājinieku lakūnās un pārvietojas amoeboidā. Viņu viena virsotne ir vērsta pret kaulu. Centralizēti ir vezikulu saturoša zona ar ziedu formas salocītu šūnu membrānu. Šī “saburzītā robeža” ir kaulu rezorbcijas vieta. Osteoklastu perifērija ir intensīvi nokrāsota. Tur esošais adhēzijas aparāts ļauj šūnām pieķerties kaulam ar minimālu 0.3 nm attālumu. Šo “noslēgšanas zonu” norobežo citoplazma, saukta arī par “dzidro zonu”, kurā ir maz šūnu organellu, bet daudz saraušanās proteīni.
Funkcija un uzdevumi
Kaulu vielas veidošanās un noārdīšanās procesus ideāli koordinē un kontrolē smalki regulēta regulēšanas ķēde. Osteoklastu veidošanos stimulē dažādi faktori. Deksametazons, 1,25- (OH) 2VitD3, paratheidālais hormons, PTHrP, prostaglandīns-E2 un citokīniem ir īpaši rezorbējoša ietekme uz kauliem. Turpretī bifosfonāti, kalcitonīns un estrogēni ir inhibējoša iedarbība uz osteoklastiem. Šie faktori regulē tā sauktā PU.1 transkripcijas faktora aktivāciju. Tas kontrolē konvertēšanu kaulu smadzenes makrofāgi daudzkodolu osteoklastos. Aktivācijā ir iesaistītas arī vielas RANKL un osteoprotegerīns. Hormonālās regulēšanas ķēdes izmanto kaulu kā sava veida buferi regulēšanai kalcijs līdzsvarot. Piemēram, atbrīvojas kaulu rezorbējošais parathormons kalcijs. Kalcitonīns, no otras puses, stimulē kalcijs. Šādi kontrolēta kaulu vielas pastāvīga uzkrāšanās un sadalīšanās ļauj kaulu sistēmai pielāgoties spriedzēm un izmaiņām. Tādā veidā materiāls nogurums tiek novērsta. Tikmēr tiek uzskatīts, ka osteocītiem ir nozīme arī osteoklastu regulēšanā. Osteocīti ir ieslodzīti osteoblasti, kas ir sasnieguši briedumu. Kad kaulu ietekmē a lūzums vai mikrolūzumu, osteocīti mirst barības vielu trūkuma dēļ, un to izdalītās vielas izsauc osteoklastu darbību. Osteoklastu darbu veido divi mehānismi. Starp osteoklastu un kaulu vielu ir minimāla telpa, kurā ph vērtība tiek pazemināta. Šīs noārdīšanās dēļ kauli tiek demineralizēti. Minerāls sāļi tiek iegūti. Tam nepieciešamā pH vērtība tiek nemainīga, izmantojot aktīvo protonu transportēšanu. Kolagēno kaulu matricu ar proteolītisko metodi atdala osteoklasti fermenti. Procesa laikā viņi nes Kolagēns fragmenti, kas tādējādi izdalīti fagocitozē.
Slimības
Kad osteoklastu aktivitāte samazinās vai palielinās, šīs izmaiņas var iegūt patoloģiskus apmērus. Veselā kaulā degradācija un atjaunošana ir ideāli piemērota. Tāpēc samazināta osteoklastu aktivitāte var radīt tikpat lielu kaitējumu kā palielināta aktivitāte. Piemēram, ģenētiski noteiktā osteopetrozē osteoklastu aktivitāte ir ievērojami samazināta. Savukārt paaugstināta osteoklastu aktivitāte ir raksturīga neģenētiskām osteoporoze, hiperparatireoidisms, osteodistrofija deformans, un aseptiska kaulu nekroze. Tas pats attiecas uz reimatoīdo artrīts, periodontīts, un nepilnīga osteoģenēze. Ar paaugstinātu osteoklastu aktivitāti, kauls masa degradējas ātrāk, nekā to var papildināt. Tāpēc skartās personas cieš no lūzums-gulējama un vāja kauli. uz hiperparatireoidisms, tiek ietekmēts pats kaulu veidošanās regulējošais aparāts. Epitēlija šūnas ir patoloģiskas un tādējādi nepareizi regulē kalcija līmeni organismā parathormona formā. Cēlonis ir pastiprināta parathormona sekrēcija, kas ir saistīta ar adenomu vai parathormona dziedzeru palielināšanos. Palielināts parathormona līmenis palielina kaulu rezorbciju. Rezultāts ir smags kaulu sāpes un samazināta kalcija izdalīšanās niere. Tādējādi kalcija daudzums asinis turpina pieaugt, izraisot niere akmeņi.
Tipiskas un izplatītas kaulu slimības
- Osteoporoze
- Kaulu sāpes
- Kaulu lūzums
- Pedžeta slimība
