Osteoblasti, osteoklasti, osteocīti

Kaulu šūnas un kaulu atjaunošana

Neskatoties uz raksturīgo mineralizāciju, kauls nebūt nav miris. Gluži pretēji, tā ir "intensīvas šūnu aktivitātes vieta, tik daudz, ka katru gadu aptuveni 10% mūsu kaulu masas tiek atjaunoti, izmantojot neo-veidošanās un rezorbcijas fizioloģiskos mehānismus. Tas nozīmē, ka:

ik pēc 10 gadiem skelets tiek pilnībā atjaunots.

Tas viss ietver strukturālas izmaiņas, kas konstatējamas tikai mikroskopiski un kas neietver makroskopiskas izmaiņas tās formā (vismaz pieaugušā vecumā).

Kaulu šūnas didaktiski iedala četrās kategorijās: osteocīti, osteoblasti, osteoklasti un to prekursori. No sākuma ir labi atcerēties, ka:

osteoblasti ir atbildīgi par kaulu matricas veidošanos
osteoklasti ir atbildīgi par kaulu matricas sadalīšanos

Tātad koncentrēsimies uz šiem diviem šūnu veidiem. Kas attiecas uz osteoprogenitoru šūnām (sauktas arī par preosteoblastiem), pietiek zināt, ka tās rada citus šūnu veidus un ka tās lielos daudzumos atrodamas kaula endosteālajās un periosteālajās virsmās.

Osteoblasti

Osteoblasti ir šūnas, kas specializējas kaulu audu ražošanā.

Viņiem ir globosiska vai daudzstūraina forma, monostratificēta; tie mēdz pretstatīt viens otru, aptverot mazus kaulu matricas laukumus, veidojot tā saukto mineralizācijas fronti.

Osteoblasti sintezē dažādus audu komponentus, gan šķiedru, gan amorfus, piedaloties osteoīda veidošanā un tā mineralizācijas procesu regulēšanā.

Osteoīdu nodrošina kolagēna šķiedru balsts, kas izlīdzināts, veidojot organisku matricu, uz kuras ir piesaistīti hidroksipatīta kristāli un citi minerālu komponenti. Kolagēna šķiedras ir sakārtotas atbilstoši preferenciālajām spēka līnijām tā, lai sniegtu kaulu izturības pret mehānisko spriegumu īpašības.

Papildus I tipa kolagēnam, kas ekstracelulārajās telpās tiek savākts šķiedrās un darbojas kā atbalsts mineralizācijai, osteoblasti ražo dažus proteīnus, piemēram, osteokalcīnu un osteonektīnu, kuriem ir "atbalstoša darbība matricas nogulsnēšanās procesā.

Tiek uzskatīts, ka osteoblastiem ir nozīme resorbcijas procesa sākumposmā, apstrādājot specifiskas proteāzes un osteoklastu aktivācijas faktorus.

Osteoblasti ir mezenhimālas izcelsmes šūnas (mezenhīms ir embriju saistaudi, kas turpmākajos attīstības posmos rada pieaugušo saistaudus).

Osteoklasti

Osteoklasti ir lielas šūnas ar diametru no 20 līdz 100 mikroniem, kas aprīkotas ar daudziem kodoliem, mobilas un specializējas kaulu audu rezorbcijā.

Pateicoties daudzajiem mikrovilliem, osteoklasti kā piesūcekņi piestiprinās kaulu matricas daļai; tos parasti pieņem nelielos trūkumos, kas pazīstami kā Howship's. Šeit viņi izdala proteolītiskās skābes un fermentus, sagremojot gan atbalstošo kolagēnu, gan neorganisko matricu un šķīdinot tajā esošos minerālus.

Kaulu audu rezorbcijai, ko veic osteoklasti, ir svarīga loma kaulu audu reģenerācijas un pārveidošanas procesā, bet ne tikai. Šīs šūnas patiesībā ir svarīgas, lai regulētu kalcija un fosfora koncentrāciju serumā.

Osteocīti

Osteoblastu sekrēcija notiek pēc ļoti precīzas orientācijas: sākotnēji tā ir polarizēta pret jau esošo kaulu virsmu, bet ar regulāriem intervāliem pagriežas arī citos virzienos; šādā veidā osteoblasti attālinās viens no otra un paliek ieslodzīti mineralizētajā matricā. Kad tas ir "mūrēts", tas ievērojami palēnina vielmaiņas aktivitāti un kļūst par osteocītu.

Kad osteoblasti ir izsmēluši savu funkciju, tie nonāk miera stāvoklī *vai pārvēršas mazāk aktīvās šūnās, ko sauc par osteocītiem, kas paliek iesprostoti kaļķotā kaulu matricā. Kopā tie veidos aptuveni 90% no kaulu šūnu krājuma **.

Šķiet, ka osteocītu funkcija ir piedalīties kaulu pārveidošanā, reaģējot uz dažāda veida stimuliem. Kalcitonīna un parathormona stimula ietekmē tie piedalās arī kalcija un fosfora līmeņa asinīs regulēšanā, kontrolējot gan osteoklastu, gan osteoblastu aktivitāti.

(*) Kad jaunu kaulu veidošanās process ir izsmelts, daži osteoblasti pārtrauc savu darbību, samazina to organoīdus un pārvēršas par saplacinātu šūnu membrānu (kaulu oderes šūnas).

Šīs šūnas ir sakārtotas tā, lai aptvertu kaulu virsmu, kad tas atrodas miera fāzē; viņiem tiek piešķirta loma starpnieku apmaiņā starp asinsvadiem un osteocītiem.

(**) Osteoprogenitoru šūnas, osteoblasti un osteocīti ir viena un tā paša šūnu tipa funkcionālās fāzes. No otras puses, osteoklasti rodas no prekursoriem, kas no asinīm migrējuši kaulaudos, tā sauktajos preosteoklastos, kas savukārt atšķiras no asinsrades kaulu smadzeņu cilmes šūnām.