Osteoblasten, Osteoklasten, Osteozyten

Knochenzellen und Knochenerneuerung

Trotz der charakteristischen Mineralisierung ist der Knochen alles andere als abgestorbenes Gewebe. Im Gegenteil, es ist der Ort einer "intensiven Zellaktivität, so dass jedes Jahr etwa 10% unserer Knochenmasse durch physiologische Mechanismen der Neubildung und Resorption erneuert werden. Dies bedeutet:

alle 10 Jahre wird das Skelett komplett erneuert.

All dies beinhaltet strukturelle Veränderungen, die nur mikroskopisch nachweisbar sind und die keine makroskopischen Veränderungen der Form (zumindest im Erwachsenenalter) mit sich bringen.

Knochenzellen werden didaktisch in vier Kategorien eingeteilt: Osteozyten, Osteoblasten, Osteoklasten und deren Vorläufer. Es ist gut, sich von Anfang an daran zu erinnern, dass:

Osteoblasten sind für die Bildung der Knochenmatrix verantwortlich
Osteoklasten sind für den Abbau der Knochenmatrix verantwortlich

Konzentrieren wir uns also auf diese beiden Zelltypen. Bei den Osteoprogenitorzellen (auch Präosteoblasten genannt) genügt es zu wissen, dass sie andere Zelltypen hervorbringen und in großen Mengen in den enossalen und periostalen Oberflächen des Knochens vorkommen.

Osteoblasten

Osteoblasten sind Zellen, die sich auf die Produktion von Knochengewebe spezialisiert haben.

Sie haben eine globosische oder polyedrische Form, monostratifiziert; Sie neigen dazu, einander gegenüberzustehen, wobei sie kleine Bereiche der Knochenmatrix bedecken und die sogenannte Mineralisierungsfront bilden.

Osteoblasten synthetisieren die verschiedenen Gewebekomponenten, sowohl faserige als auch amorphe, die an der Bildung des Osteoids und an der Regulierung seiner Mineralisierungsprozesse beteiligt sind.

Das Osteoid wird durch einen Träger aus zu einer organischen Matrix ausgerichteten Kollagenfasern gegeben, an denen die Hydroxypatitkristalle und andere mineralische Bestandteile gebunden sind.Die Kollagenfibrillen sind nach bevorzugten Kraftlinien so angeordnet, dass sie dem Knochen Eigenschaften der Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung.

Neben Kollagen Typ I, das in den extrazellulären Räumen zu Fibrillen zusammengesetzt ist und als Unterstützung für die Mineralisierung fungiert, produzieren Osteoblasten einige Proteine, wie Osteocalcin und Osteonectin, die eine „unterstützende Wirkung beim Matrixablagerungsprozess“ haben.

Es wird auch angenommen, dass Osteoblasten in den frühen Stadien des Resorptionsprozesses eine Rolle spielen, indem sie spezifische Proteasen und Osteoklastenaktivierungsfaktoren verarbeiten.

Osteoblasten sind Zellen mesenchymalen Ursprungs (das Mesenchym ist das embryonale Bindegewebe, aus dem für die nachfolgenden Entwicklungsstadien das adulte Bindegewebe entsteht).

Osteoklasten

Osteoklasten sind große Zellen mit einem Durchmesser zwischen 20 und 100 Mikrometer, die mit vielen Kernen ausgestattet, beweglich und auf die Resorption von Knochengewebe spezialisiert sind.

Dank der zahlreichen Mikrovilli heften sich die Osteoklasten wie Saugnäpfe an einen Abschnitt der Knochenmatrix; sie werden im Allgemeinen in kleinen Lücken akzeptiert, die als Howship bekannt sind. Hier sezernieren sie proteolytische Säuren und Enzyme, verdauen sowohl das tragende Kollagen als auch die anorganische Matrix und lösen die darin enthaltenen Mineralien.

Die von Osteoklasten betriebene Resorption von Knochengewebe spielt eine wichtige Rolle im Prozess der Regeneration und des Umbaus von Knochengewebe, aber nicht nur. Diese Zellen sind in der Tat wichtig für die Regulierung der Calcium- und Phosphorkonzentrationen im Serum.

Osteozyten

Die Sekretion der Osteoblasten erfolgt nach einer sehr genauen Orientierung: Sie ist zunächst zur vorhandenen Knochenoberfläche polarisiert, dreht sich aber in regelmäßigen Abständen auch in die anderen Richtungen; Auf diese Weise entfernen sich die Osteoblasten voneinander und bleiben in der zu mineralisierenden Matrix gefangen. Sobald es "ummauert" ist, verlangsamt es seine Stoffwechselaktivität erheblich und wird zu einem Osteozyten.

Wenn die Osteoblasten ihre Funktion erschöpft haben, geraten sie in einen Ruhezustand* oder verwandeln sich in weniger aktive Zellen, sogenannte Osteozyten, die in der verkalkten Knochenmatrix gefangen bleiben. Zusammengenommen machen diese etwa 90 % des Knochenzellbestands aus **.

Es scheint, dass die Funktion von Osteozyten darin besteht, als Reaktion auf verschiedene Stimuli am Knochenumbau teilzunehmen. Unter dem Stimulus von Calcitonin und Parathormon sind sie auch an der Regulierung des Kalzium- und Phosphorspiegels im Blut beteiligt, indem sie sowohl die Aktivität der Osteoklasten als auch die der Osteoblasten kontrollieren.

(*) Wenn der Prozess der Knochenneubildung erschöpft ist, stellen einige Osteoblasten ihre Aktivität ein, reduzieren ihre Organellen und verwandeln sich in eine Membran aus abgeflachten Zellen (Knochenauskleidungszellen).

Diese Zellen sind so angeordnet, dass sie die Knochenoberfläche bedecken, wenn sich diese in einer Ruhephase befindet; ihnen wird eine Rolle bei der Vermittlung des Austauschs zwischen Blutgefäßen und Osteozyten zugeschrieben.

(**) Osteoprogenitorzellen, Osteoblasten und Osteozyten sind aufeinanderfolgende funktionelle Phasen des gleichen Zelltyps. Osteoklasten hingegen stammen von Vorläufern ab, die aus dem Blut in das Knochengewebe eingewandert sind, den sogenannten Präosteoklasten, die sich wiederum von Stammzellen des hämatopoetischen Knochenmarks differenzieren.