OSTEOCLASTS: FORMACIÓ, CARACTERÍSTIQUES, FUNCIONS, MALALTIES - BIOLOGIA - 2025

Els osteoclasts són un dels tres tipus de cèl·lules que es troben en el teixit ossi i són les responsables d'un fenomen conegut com la resorció de l'os, essencial per al manteniment estructural d'aquest.

A diferència dels osteoblasts i osteòcits, els altres dos grups cel·lulars presents en el teixit ossi, els osteoclasts, un cop han complert la seva funció de resorció, travessen complexos processos de mort cel·lular programada (apoptosi).

Microscòpia d'un osteoclasto actiu (Font: Robert M. Hunt at English Wikipedia via Wikimedia Commons)

La seva activitat està regulada principalment per la via endocrina, específicament la controlen dues hormones: l'hormona paratiroïdal i la calcitonina, produïdes per la paratiroïdals i la glàndula tiroide, específicament.

El nom d'aquestes cèl·lules va ser encunyat per Kölliker en l'any 1873, i el paper de la resorció òssia va ser atribuït inicialment als osteòcits i els macròfags, però, avui dia se sap que aquestes cèl·lules són més aviat "accessòries" a dit procés.

Són cèl·lules elementals en la fisiologia esquelètica i defectes en la seva funció o anormalitats en els processos dels que estan a càrrec impliquen el desenvolupament de severes patologies en l'ésser humà.

formació

Els osteoblasts deriven de cèl·lules mononucleades originàries de la medul·la espinal i d'altres òrgans hematopoètics, que són capaços de migrar cap als teixits ossis per mitjà de les rutes vasculars.

Es formen a partir d'una cèl·lula progenitora anomenada granulòcit-macròfag, que dóna lloc a osteoclasts ia monòcits, la proliferació i diferenciació depèn de diferents molècules reguladores, entre les quals poden nomenar-se a nombroses citoquines.

Després que les cèl·lules progenitores són disseminades pel sistema vascular, aquestes s'estableixen en diferents zones de el teixit ossi (el periosti, el endosti i el pericondri).

Els fagòcits mononuclears són molt similars a les cèl·lules pre-osteoclásticas, però és el microambient ossi el que determina la seva diferenciació mitjançant diferents estímuls.

Diferenciació de la cèl·lula progenitora

Les cèl·lules hematopoètiques pluripotents de la medul·la òssia reben senyals que dirigeixen el seu desenvolupament cap al llinatge mieloide, el que requereix l'expressió de determinades molècules que els permeten a aquestes cèl·lules respondre als factors osteoclastogénicos.

A mesura que la "colònia" de cèl·lules mieloides es diferencia, poden ser identificats nombrosos marcadors per al llinatge de macròfags, caracteritzats especialment per la presència d'un factor conegut com el "factor estimulant de colònia de macròfags".

La importància d'aquest factor en la diferenciació de les cèl·lules osteoclasto-progenitores ha estat demostrada a través de diverses observacions experimentals en animals amb mutacions en els gens relacionats, els que presenten severes anormalitats en el desenvolupament dels ossos.

Progressió dels "macròfags" cap osteoclasts

Els macròfags que estan destinats a diferenciar-se en el llinatge dels osteoclasts progressen cap al desenvolupament de característiques fenotípiques inherents a aquestes cèl·lules òssies, com ara l'expressió de l'receptor per a la calcitonina i la capacitat de reabsorbir os.

En l'actualitat, múltiples grups d'investigació han determinat que el principal factor osteoclastogénico és un conegut com a receptor activador de l'lligant NFκB (RANKL, de l'anglès " R eceptor A ctivator of N F k B L igand"), una proteïna de membrana expressada després l'estimulació d'hormones o citoquines d'absorció òssia.

Aquest factor actua per moltes vies indirectes diferents aigües avall, modulador en l'expressió dels gens necessaris per a la diferenciació dels osteoclasts i la seva expressió també depèn de el control d'altres molècules.

La diferenciació, llavors, es dóna progressivament i un altre pas clau en el procés és la fusió de múltiples cèl·lules compromeses a l'llinatge osteoclástico per formar el "polykaryon" o la multinucleat progenitora.

Característiques

Els osteoclasts són cèl·lules "gegants" multinucleades (amb molts nuclis) d'entre 10 i 100μm de diàmetre, amb un citoplasma acidòfil i que posseeixen un complex i especialitzat sistema membranós intern que funciona en el procés de resorció.

Són cèl·lules mòbils que es desplacen per la superfície dels ossos entre els llocs de resorció. Quan s'observen en el seu estat actiu, tenen en el seu interior moltes vacúols i mitocòndries, que donen compte d'un alt flux metabòlic.

Aquestes cèl·lules ocupen llocs específics coneguts com "Llacunes de Howship", que són depressions buides característiques de les regions on ocorre la resorció òssia.

Secció transversal d'un osteoclasto actiu (Font: Cellpath via Wikimedia Commons)

Són cèl·lules polaritzades, de manera que els orgànuls en el seu interior es troben en determinades zones: la zona basal, la zona de "vora arrissat" o "vora de raspall", la zona clara i la zona vesicular.

Les zones clares i les vores de raspall posseeixen estructures especialitzades en la resorció que els caracteritzen, que s'observen com una xarxa de plecs membranosos sota els quals tenen lloc els processos de resorció, ja que estan en contacte directe amb l'os.

La zona basal (més allunyada de les llacunes) és la que conté la major quantitat d'orgànuls: els nuclis i tots els sistemes relacionats, mentre que la zona vesicular consisteix en moltes vesícules transportadores que col·laboren amb la resorció i es troben entre la zona basal i la de la vora de raspall.

funcions

En conjunt amb les altres cèl·lules de el teixit ossi, així com en concert amb alguns factors reguladors locals i certes hormones, els osteoclasts tenen un important paper en el manteniment estructural i la remodelació dels ossos, durant i després de la osteogènesi.

En aquest sentit, els osteoclasts participen en el procés acoblat de resorció i formació, que consisteix en la resorció intervinguda pels osteoclasts i en la formació dirigida pels osteoblasts.

En línies generals, els mecanismes de resorció òssia mitjans pels osteoclasts involucren la secreció de hidrolases a partir dels seus lisosomes i de ions que desintegren els ossos.

A l'igual que altres de les cèl·lules de el teixit connectiu, els osteoclasts participen de l'manteniment de l'homeòstasi de calci en el sèrum.

malalties

Diferents malalties es relacionen amb la funció dels osteoclasts, entre elles destaquen:

- Osteoporosi: és una condició caracteritzada per un desequilibri entre la resorció i la formació d'os, on hi ha una exacerbada resorció, el que produeix fragilitat i fractures esquelètiques contínues. Ocorre comunament en ancians i persones grans.

- osteopetrosis: és una condició genètica caracteritzada per un increment en la massa òssia deguda a defectes en el desenvolupament de les vores arrissats dels osteoclasts ocasionats per mutacions específiques, que resulta en la disminució de la seva capacitat de resorció.

- Malaltia de Paget: és detectada en pacients ancians com un resorció i formació òssia descontrolats que aparentment té origen viral.

referències

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoclast: Origin and Differentiation. In Bone Resorption (pàg. 23). London: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Osteoblast - osteoclast interactions. Connective Tissue Research, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., & Marel, M. (1981). Paget Disease: A Review of Current Knowledge. Diagnostic Radiology, 141, 21-24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atles d'Histologia (2nd ed.). Mèxic DF: McGraw-Hill Interamericana Editors.
5. Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (2nd ed.). Baltimore, Maryland: The National medical sèries for independent study.
6. Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology, and Microscopic Anatomy (4th ed.). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarström, L. (1991). Osteoclasts: Structure and Function. Electron Micros. Rev., 4, 1-45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Vila, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetrosis: genetics, treatment and new insights into osteoclast formation. Nature Reviews Endocrinology, 1-15.
9. Vaes, G. (1987). Cellular Biology and Biochemical Mechanism of Bone Resorption. Clinical Orthopaedics and Related Research, 231, 239-271.