Osteoclast

Un osteoclast (des mots de Grec pour le " ; bone" ; et " ; broken" ;) est un type de cellule de l'os qui enlève le tissu d'os en enlevant la matrice minéralisée par de l'os. Ce processus est connu en tant que résorption d'os de . Osteoclasts et Osteoblasts sont instrumentaux en commandant la quantité de tissu d'os. Os de forme d'Osteoblasts ; os de resorb d'osteoclasts. Osteoclasts sont constitués par la fusion des cellules du monocyte - variété de cellule de du macrophage . Osteoclasts sont caractérisés par l'expression élevée de la phosphatase acide résistante (PIÈGE) de tartrate de et de la cathepsine K.

Morphologie

Un osteoclast est une grande cellule qui est caractérisée par des noyaux multiples et un cytoplasme avec un homogène, " ; foamy" ; aspect. Cet aspect est dû à une concentration élevée des vésicules et des vacuoles . À un emplacement de résorption active d'os, les formes osteoclast une membrane spécialisée , le " de cellules de ; border" hérissé ; , qui touche la surface du tissu d'os. La frontière hérissée, qui facilite le déplacement de la matrice osseuse, est une caractéristique morphologique d'un osteoclast qui resorbing activement l'os. La frontière hérissée augmente l'interface de superficie pour la résorption d'os. La partie minérale de la matrice (appelée le Hydroxyapatite ) inclut le calcium et des ions du phosphate . Ces ions sont absorbés dans les petites vésicules (voir le Endocytosis ) qui se déplacent à travers la cellule et par la suite sont déchargés dans le fluide extracellulaire , de ce fait les niveaux croissants des ions dans le sang.

Formation

La formation d'Osteoclasts exige la présence du ligand LUXURIANT (activateur de récepteur de κβ nucléaire de facteur) et du M-CSF (facteur colonie-stimulant de macrophage) . Ces protéines attachées de membrane sont produites par les cellules voisines de Stromal de et le Osteoblasts ; de ce fait exigeant le contact direct entre ces cellules et précurseurs osteoclast .

M-CSF agit par son récepteur sur l'osteoclast, c-FMS (récepteur de facteur de stimulation de colonie 1), une kinase - récepteur de tyrosine de de transmembrane, menant à l'activation secondaire du messager de la kinase Src de tyrosine. Tous les deux molécules sont nécessaires pour l'osteoclastogenesis et sont largement impliquées dans la différentiation du monocyte/des cellules dérivées par macrophage.

Le RANKL est un membre de la famille de nécrose de tumeur ( TNF ), et est essentiel dans l'osteoclastogenesis. Les souris de coup de grâce de RANKL montrent un phénotype de l'Osteopetrosis et des défauts d'éruption de dent, avec une absence ou une insuffisance des osteoclasts. RANKL active N-F-κβ (facteur-κβ nucléaire) et NFATc1 (facteur nucléaire des cellules de t activées, 1) cytoplasmique et calcineurin-dépendant par GRADE . L'activation N-F-κβ est stimulée presque juste après que l'interaction de RANKL-RANK se produit, et pas upregulated. La stimulation NFATc1, cependant, commence pendant ~24-48 heures après attache se produit et son expression s'est avérée personne à charge de RANKL.

La différentiation Osteoclast est empêchée par le Osteoprotegerin (OPG), qui lie à RANKL empêchant de ce fait l'interaction avec le RANG.

Fonction

Une fois qu'activés, ils se déplacent aux secteurs de microfissurent dans l'os par le chimiotactisme . Le mensonge d'Osteoclasts dans une petite cavité a appelé la lacune de Howship de , formée de la digestion de l'os fondamental. La zone de cachetage de est l'attachement du plasmalemma osteoclast à l'os fondamental . Des zones de cachetage sont liées par des ceintures des structures spécialisées d'adhérence appelées l'attachement de Podosomes à la matrice d'os est facilitées par des récepteurs d'integrin, tels que αvβ3, par l'intermédiaire du motif spécifique d'acide aminé Arg-Gly-Asp en protéines de matrice d'os, telles que le Osteopontin . Les ions d'hydrogène osteoclast ( H₂O de de dégagements + HCO₃ de → de CO₂ ^- + H ⁺) par la frontière hérissée par dans la cavité, acidifiant et dissolvant la matrice minéralisée de l'os dans le Ca²⁺ , H₃PO₄, H₂CO₃ et eau. Des ions d'hydrogène sont refoulés un gradient de concentration élevée par les pompes de proton de spécifiquement une atpase vacuolaire unique . Cette enzyme a été visée dans la prévention de l'ostéoporose . En outre, plusieurs enzymes hydrolytiques tel que des membres de la cathepsine et des groupes du metalloprotease de matrice (MMP), sont libérées pour digérer les composants organiques de la matrice . Ces enzymes sont déchargées dans le compartiment par les Lysosomes de ces enzymes hydrolytiques, la cathepsine K de est de la plupart d'importance.

Cathepsine K et d'autres cathepsins

La cathepsine K est une protéase collagenolytic, de de la papaïne - comme, de cystéine qui est principalement exprimée en osteoclasts, et est sécrétée dans le puits resorptive. Des mutations dans le gène de la cathepsine K sont associées au pycnodysostosis, une maladie osteopetrotic du héréditaire , caractérisée par manque d'expression fonctionnelle de la cathepsine K. Les études de coup de grâce de la cathepsine K chez les souris mènent à un phénotype osteopetrotic, qui, est partiellement compensé par la plus grande expression des protéases autre qui la cathepsine K et l'osteoclastogenesis augmenté.

La cathepsine K a une activité enzymatique optimale dans des conditions acides. Elle est synthétisée comme proenzyme avec un poids moléculaire de 37kDa, et sur l'activation par le fendage autocatalytique, est transformée en forme mûre et active avec un poids moléculaire de ~27kDa.

Dans l'osteoclast, la cathepsine K fonctionne dans le processus resorptive. Sur la polarisation de l'osteoclast au-dessus de l'emplacement de la résorption, la cathepsine K est sécrétée de la frontière hérissée par dans le puits resorptive . Ici, c'est la protéase principale impliquée dans la dégradation du type collagène d'I et d'autres protéines noncollagenous, qui se sont déminéralisés par l'environnement acide du puits resorptive. Du puits resorptive, des transmigrates de la cathepsine K à travers la frontière hérissée, par l'osteoclast par l'intermédiaire des vésicules intercellulaires et est alors libérés par le domaine sécréteur fonctionnel. Dans ces vésicules intercellulaires, la cathepsine K, avec la génération du ROS par TRAP autre dégrade des produits de résorption d'os.

Nombreux l'autre Cathepsins sont exprimés en osteoclasts. Ceux-ci incluent la cathepsine B , le C , le D, l'E, le G, et le L. La fonction des ces la cystéine et les protéases aspartiques est généralement inconnue dans l'os, et ils sont exprimés au beaucoup des niveaux plus bas cette cathepsine K.

Des études sur la cathepsine L les souris de coup de grâce de ont été mélangées, à un rapport de l'os Trabecular réduit dans le la cathepsine hétérozygote homozygote L des souris de coup de grâce comparées au sauvage-type et un rapport différent de et ne trouvant aucune anomalie squelettique.

Protéinases métalliques de Matrix

Les protéinases métalliques (MMPs) de Matrix de comportent une famille de plus qui 20 endopeptidases zinc-dépendantes. Le rôle des protéinases métalliques de matrice (MMPs) dans la biologie osteoclast est mal défini, mais dans l'autre tissu elles ont été liées avec la tumeur favorisant des activités, telles que l'activation des facteurs de croissance et sont exigées pour la métastase et l'angiogenèse de tumeur.

Le MMP-9 est associé au micro-environnement d'os. Il est exprimé par des osteoclasts, et est connu pour être exigé pour la migration osteoclast et est une gélatinase puissante. Les souris transgéniques manquant de MMP-9 développent des défauts dans le développement d'os, l'angiogenèse intraosseuse , et la réparation de rupture.

Le MMP-13 est censé pour être impliqué dans la résorption d'os et dans la différentiation osteoclast, comme les souris de coup de grâce indiquées ont diminué des nombres osteoclast, osteopetrosis, et ont diminué la résorption d'os.

MMPs a exprimé par l'osteoclast incluent MMP-9, -10, -12, et -14. indépendamment de MMP-9, peu est savent leur pertinence avec l'osteoclast, cependant, des niveaux élevés de MMP-14 sont trouvés à la zone de cachetage.

Règlement

Osteoclasts sont réglés par plusieurs hormones , y compris l'hormone parathyroïde (PTH) de de la glande parathyroïde, la calcitonine de la glande thyroïde, et l'interleukin 6 (IL-6) de facteur de croissance de . Cette dernière hormone, le IL-6 , est l'un des facteurs dans l'ostéoporose de la maladie, qui est un déséquilibre entre la résorption d'os et la formation d'os. L'activité Osteoclast est également atténuée par l'interaction de deux molécules produites par des osteoblasts, à savoir Osteoprotegerin et ligand LUXURIANT . Noter que ces molécules règlent également la différentiation de l'osteoclast.

Utilisation alternative de limite

Un osteoclast peut également être un instrument utilisé pour rompre et remettre à zéro des os (l'origine est l'osteon grec de : klastos d'os et de : cassé). Pour éviter la confusion, la cellule s'est à l'origine nommée osotoclast. Quand l'instrument chirurgical est sorti de l'utilisation, la cellule est devenue notoire par son nom actuel.

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