Osteoklasti, säätely ja entsyymit

OSTEOKLASTI ja sen entsyymit

Ehkä ainoa, ainakin pääasiallisin,  luun resorptiota suorittava solu.

Näiden hajoittavien solujen  aktiviteetilla on erittäin merkityksellinen osuus luun terveydessä. Ne ovat peräisin veren puolelta, hematopoieettisista kantasoluista ja muodostuneet  monosyyttilinjan pluripotenteista mononukleaarisista soluista fuusiolla  ja ovat monitumaisia soluja. osteoklastit ovat  hyvin liikkuvaisia, motiileja soluja. Kuitenkin niitä esiintyy vain lähellä mineralisoituneen luun pintaa eikä niitä ole laskettavissa kiertävän veren puolelta.
Näiden isojen monitumaisten solujen koko on  50- 100 um ja niissä on keskimäärin 5- 8 tumaa solua kohden.

Osteoklastien  erikoistuminen
 vaatii kahta tekijää, jotka taas tulevat osteoblastilinjan solujen puolelta. Osteoblasti tai sen edeltäjäsolumuoto erittää makrofagikloonia stimuloivia tekijöitä (M-CSF) sekä erästä solupintaproteiinia RANKL ( Receptor Activator of NF-kB Ligand). Tämä taas kiinniittyy osteoklastin edeltäjäsolun reseptoriin RANK.: RANK/RANKL signalointi johta osteoklastigeneesiin. 

 

 Osteoblastit erittävät myös osteoprotegeriinia (OPG) ( decoy receptor for RANKL)  ja se  ystyy hajoittamaan tuota RANKL reseptoria, jolloin ligandi-reseptoriyhteyttä RANKL-RANK ei pääse tapahtumaan ja osteoklastin erikoistuminen estyy.

Esim. PTH, paratyreoidea hormooni, systeemisenä tekijänä ja lokaaliset tekijät voivat kohottaa RANKL-expressiota osteoblastissa ja sellainen  edistää klastimuodostusta.

Osteopetrosis 

Kypsän osteoklastin säätelyssäkin toimii RANKL,

Jos osteoblasti erittää liikaa OPG, tulee osteopetroosia, kun klastit eivät pääse toimimaan.

RANKL- poistogeeninen koe-eläin  kärsii vaikeasta osteopetroosista, hampaitten puhkeamishäiriöstä ja osteoklastipuutteesta.

 Osteoporosis

OPG-puute taas tai liika RANKL johtaa osteoporoosiin koe-eläimellä.

Osteoklastin ominaisin  erityispiirre on polaarisessa rakenteessa luuhun päin kohdistuva runsassorminen pinta, (ruffled border membrane). Nämä  klastisormet suorittavat luun resorptiota, ”kauhomista”. Niitä havaitaan vain silloin kun luumatrixia hajoitetaan. Eräänlainen kirkas vyöhyke havaitaan klasteissa myös ja se vastaa kohtaa, jossa on aktiinifilamentteja ja se  päättyy kohtaan, jossa integriini liittää klastin luun mineralisoituneeseen matrixiin.  Sinetöityy  tietty  alue  osteoklastin alta luupinnasta hajoitettavaksi  sillä "sealing zone membrane" ympäröi  " ruffled  border membrane" kalvoa.
 Näin mahdollistuu mikromiljööseen sopiva resorptiivisen apparaatin muodostaminen.  Luunmineraalikomponentit voivat liueta happamessa miljöössä, mikä saadaan ATP-käyttöisellä protonipumpulla aikaan ( H+-ATPaasi) ja sitä on klastin runsassormisessa pinnassa.
Ainutlaatuinen kyky hajoittaa mineralisoitunutta materiaalia mahdollistuu happaman miljöön kehittämisellä.  HCL, suolahappoa,  erittyy resorptiolacunaan, mikä alkaa hydroksiapaptiitin (HA)  liukenemisen ja sitä seuraa proteolyyttisten entsyymien vapautuminen, matrixmetalloproteinaaseja ja katepsiinejä K, B ja L, jotka hajoittavat proteiinia lähinnä kollageenia.  Sitten klasti endosytoi resorptiolakuunoihinsa, transitoi toiselle puolelleen ja sieltä ne vapautuvat.
Klasteissa on myös runsaasti fosfohydrolaasientsyymiä, tartraattiresistenssiä hapanta fosfataasia (TRAP). Sitä on käytetty myös osteoklastien merkitsijänä. Osteoklastispesifinen isoformi TRAPcP5b korreloi resorption aktiivisuuteen ja sitä voi käyttää kliinisesti seerumimerkitsijänä. .

LÄHDE:  

1. CARINA CARDEMIL. Efects of antiresorptive agents on inflammation and bone regeneration in different osseous sites- experimental and clinical studies 2014  University of Gothenburg 

2.  SOMOGYI-GANSS Ester Novel non-collagenous modulators of biomineralization in bone and dentin ( 2004, KI, Stockholm) ISBN 91-7140-101-6

3. . Linkki  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15923639  Edellytys osteoklastifunktiolle.