HISTOLOGIA
Mechanizmy przebudowy kości.
Proces budowy i przebudowy kości są ze sobą bardzo blisko sprzężone. Wynika to z faktu że działanie czynników wzrostowych działa na zasadzie sprzężenia zwrotnego pobudzająco na komórki kościogubne – osteoklasty.
Szpik kostny – komórki mezenchymalne, prekursory różnych komórek.
Wzrost kości na podłożu chrzęstnym odbywa się na długość. W modelu chrzęstnym w odcinkach przynasadowych znajdują się chrząstki wzrostowe które funkcjonują od 21 do 25 roku życia. Odpowiadają one za wzrost kości na długość.
Na początku zbudowane są w odcinku najbliższym nasadzie z bezładnie rozłożonych komórek macierzystych dzielących się albo w ogóle albo bardzo rzadko. Są to tzw. Komórki rezerwowe. Potrzebne one są na m/w 21-25 lat życia.
Następnie mamy grupę komórek niepoukładanych w których występują mitozy, tak więc jest to grupa silnie proliferująca. Powstają one z tych komórek macierzystych i posiadają receptory dla czynników insulinopodobnych IGF1 i 2 oraz hormonów. Powoduje to hipertrofie tych komórek, wzrost oraz układanie się w uporządkowane szeregi.
Ostatnia faza jest to etap komórek degeneracyjnych, czyli dużych komórek między którymi znajduje się chrząstka.
Od szpiku kostnego do tych rejonów wędrują chondroblasty docierające do strony przynasady znajdującej się po stronie szpiku kostnego. Niszczą one wszystko poza beleczkami chrzęstnymi znajdującymi się pomiędzy komórkami degeneracyjnymi.
Na te beleczki wwędrowywują osteoblasty które wędrują od strony macierzy i szpiku, powstaje wtedy twór zwany beleczką chrzęstno-kostną. Efektem tego będzie stopniowe wydłużanie się kości gwarantowane przez te beleczki chrzęstno-kostne.
Osteocyty produkują sklerostynę odpowiedzialną za hamowanie produkcji osteoblastów.
Większość osteocytów w częściach obwodowych jest strukturalnie znacznie mniejsza niż komórki przy kanałach Haversa – jest to spowodowane tym że komórki przy kanałach są lepiej odżywione i dotlenione w związku z biegnącymi w rzeczonych kanałach naczyniami.
Mechnizmy molekularne odpowiedzialne za przebudowę kości.
Jakbyśmy narysowali oś, na jednej z osi obłożyli masę kostną a na kolejnej wiek człowieka to mniej więcej wykres byłby w formie „trapezu”. Do 21 roku życia masa gwałtownie wzrasta, potem od 21-25 roku życia kształtuje się stan równowagi, gdzie aktywność osteoblastów i klastów jest zbilansowana. W wieku np. 40 u kobiet czy 50 u kobiet lat rozpoczyna się faza wzrostu aktywności osteoklastów i spadku aktywności osteoblastów. Czyli nasza kość rzeszotnieje1. Daty te wynikają z momentu rozpoczęcia okresu meno i andropauzy. W wieku 40 lat kobieta przestaje jajeczkować a także zaczynają mieć olbrzymi deficyt estrogenów będących bezwzględnym warunkiem do stymulacji osteoblastów. Zaś mężczyźni w wieku 50 lat mają zmniejszone wydzielanie androgenów co daje efekt analogiczny do menopauzy u kobiet. Przebudowa kości tocząca się przez całe życie ma jednak różną intensywność. Dzielimy go na kilka faz:
Faza organizacji – Polega na zwołaniu w określonym miejscu zbioru nast. Komórek : preosteoblastów, osteoblastów, preosteoklastów, monocytów, makrofagów, mezenchyme szpiku, osteoklastów – nazywa się to BMI – jednostką przebudowy kości. Odpowiada ona za proces przetwarzania kości i każda z wymienionych komórek ma swój enzymatyczno-biochemiczny wkład.
Faza aktywacji – Obejmuje ona przede wszystkim osteoklasty. W tej fazie nastepuje chemotaksja rozproszonych osteoklastów w miejsce wytworzonej już blaszki kostnej, oraz proces adhezji tych osteoklastów do blaszki kostnej.
Faza hydrolizy – Polega ona na tym że w osteoklastach dzięki interleukinie, TNF i EGF oraz innych czynników wzrostowych rozpoczyna się proces syntezy produktów litycznych wytwarzanych na ternie osteoklastów – hydrolazach, pompy protonowej i pompy chlorkowej, pompy te zostają wbudowane w błony hydroklastów. Dzięki nim będą miały one możliwość wyrzucania przez mikrokosmki anionów chlorkowych i protonów wodorowych łączących się w kwas solny (pH=1) powoduje to gwałtowne rozkładanie blaszki kostnej i formowanie zatoki Howshipa – zatoki erozyjnej. Jeżeli ten kwas solny będzie przeprowadzał lizę komórek kostnych będzie uwalniał z nich czynniki wzrostowe np. PDGF. W efekcie końcowym będzie to prowadziło do uruchomienia działania osteoblastów i rozpocznie się produkcja fosfatazy zasadowej, kolagenu oraz białek niekolagenowych.
Faza odwrócenia – Liza kości zostaje zastąpiona syntezą kości.
Faza Kalcyfikacji – osteonektyna i osteokalcyna powoduje osadzanie związków wapnia na blaszkach kostnych i wapnienie.
Osteoblast odpowiada za produkcję glikoproteiny – RANKL – będący ligandem dla receptora RANK osteoklastów. Osteoblast produkuje także osteoprotegryna która potrafi przechwycić ligand RANKL. Jeżeli liczba cząsteczek protegryny będzie większa niż cząsteczek RANKL spowoduje to zablokowanie receptora RANK i blokadę funkcjonowania osteoklastu. Powiązanie RANKL z RANK powoduje przyłączenie białka adaptorowego TRAF6 do tego receptora które kompleksowi RANKL-RANK nadaje aktywność sygnałową co pozwala mu na uruchomienie szeregu czynników transkrypcyjnych, odpowiedzialnych za aktywacje Chondroklastów – najważniejszy jest KAPA B. Aktywuje on tzw. Kinazy zależne od mitogenów2 uruchamiają one protoonkogeny C-fos i C-jur które uruchamiają aktywność proteolityczną osteoklastów.
Na osteoblaście zlokalizowane są receptory FRIZL które wyzwalają aktywność białka beta-kateniny współdziałającej z białkiem WTN. Beta-katenina może występować śladowo w osteoblaście lub gromadzić się w znacznych stężeniach wówczas gdy blokowana jest kinaza syntetazy glikolanowej. Wzrost stężenia Beta-kateniny indukuje produkcję LIF i Czynnika transkrypcyjnego specyficznego limfocytów T które wzmagają produkcję kolagenu i macierzy kości.
Osteocyty produkują sklerotynę, będącej produktem genu SOST, wywołuje ona blokadę receptora FRIZL i białek pomocniczych, a w następstwie fosforylacja Beta-kateniny co blokuje jej zdolność czynnika transkrypcyjnego i blokuje syntezę kolagenu i macierzy kości.