Osteoblasty, osteoklasty, osteocyty

Kostní buňky a obnova kostí

Navzdory charakteristické mineralizaci kost zdaleka není mrtvá tkáň. Naopak je to místo „intenzivní buněčné aktivity, a to natolik, že se každý rok obnoví asi 10% naší kostní hmoty prostřednictvím fyziologických mechanismů novotvorby a resorpce. To znamená, že:

každých 10 let je kostra zcela obnovena.

To vše zahrnuje strukturální změny detekovatelné pouze mikroskopicky a které nezahrnují makroskopické změny jeho tvaru (alespoň v dospělosti).

Kostní buňky jsou didakticky rozděleny do čtyř kategorií: osteocyty, osteoblasty, osteoklasty a jejich prekurzory. Je dobré si na začátku pamatovat, že:

osteoblasty jsou zodpovědné za tvorbu kostní matrix
osteoklasty jsou zodpovědné za rozpad kostní matrix

Zaměřme se tedy na tyto dva typy buněk. Pokud jde o osteoprogenitorové buňky (také nazývané preosteoblasty), stačí vědět, že vedou k vzniku jiných typů buněk a že se nacházejí ve velkém množství v endosteálním a periostálním povrchu kosti.

Osteoblasty

Osteoblasty jsou buňky, které se specializují na produkci kostní tkáně.

Mají globosický nebo polyedrický tvar, monostratifikované; mají tendenci se navzájem srovnávat, pokrývat malé oblasti kostní matrix, tvořící takzvanou mineralizační frontu.

Osteoblasty syntetizují různé tkáňové složky, vláknité i amorfní, podílející se na tvorbě osteoidu a na regulaci jeho mineralizačních procesů.

Osteoid je dán oporou kolagenových vláken zarovnaných do organické matrice, na které jsou navázány krystaly hydroxypatitu a další minerální složky. Kolagenové fibrily jsou uspořádány podle preferenčních silových linií tak, aby poskytly kosti vlastnosti odolnosti vůči mechanickému namáhání.

Kromě kolagenu typu I, který je v extracelulárních prostorech sestaven do fibril a působí jako podpora mineralizace, produkují osteoblasty některé proteiny, například osteokalcin a osteonektin, které hrají „podpůrný účinek v procesu ukládání matrice.

Předpokládá se také, že osteoblasty hrají roli v počátečních fázích resorpčního procesu zpracováním specifických proteáz a aktivačních faktorů osteoklastů.

Osteoblasty jsou buňky mezenchymálního původu (mezenchym je embryonální pojivová tkáň, která v následujících fázích vývoje dává vznik dospělé pojivové tkáni).

Osteoklasty

Osteoklasty jsou velké buňky o průměru 20 až 100 mikronů, vybavené mnoha jádry, mobilní a specializované na resorpci kostní tkáně.

Díky mnoha mikrovilům se osteoklasty přichytí jako přísavky k části kostní matrice; jsou obecně přijímány v malých mezerách známých jako Howship's. Zde vylučují proteolytické kyseliny a enzymy, tráví jak podpůrný kolagen, tak anorganickou matrici a solubilizují minerály, které obsahuje.

Resorpce kostní tkáně provozovaná osteoklasty hraje důležitou roli v procesu regenerace a remodelace kostní tkáně, ale nejen. Tyto buňky jsou ve skutečnosti důležité pro regulaci sérových koncentrací vápníku a fosforu.

Osteocyty

K sekreci osteoblastů dochází podle velmi přesné orientace: zpočátku je polarizována směrem k již existujícímu povrchu kosti, ale v pravidelných intervalech se otáčí i v ostatních směrech; tímto způsobem se osteoblasty od sebe vzdálí a zůstanou uvězněny v mineralizované matrici. Jakmile se „zazdí“, podstatně zpomalí svou metabolickou aktivitu a stane se osteocytem.

Když osteoblasty vyčerpají svoji funkci, dostanou se do klidového stavu *nebo se transformují do méně aktivních buněk, nazývaných osteocyty, které zůstávají uvězněny v kalcifikované kostní matrici. Dohromady to bude asi 90% zásoby kostních buněk **.

Zdá se, že funkcí osteocytů je účast na remodelaci kostí v reakci na podněty různého druhu. Podnětem kalcitoninu a parathormonu se také podílejí na regulaci krevních hladin vápníku a fosforu, přičemž kontrolují jak aktivitu osteoklastů, tak aktivitu osteoblastů.

(*) Když je proces formování nové kosti vyčerpán, některé osteoblasty přestanou svou činnost, redukují své organely a transformují se na membránu zploštělých buněk (buňky kostní výstelky).

Tyto buňky jsou uspořádány tak, aby pokrývaly povrch kosti, když je ve fázi klidu; je jim přisuzována role při zprostředkování výměn mezi cévami a osteocyty.

(**) Osteoprogenitorové buňky, osteoblasty a osteocyty jsou po sobě jdoucí funkční fáze stejného buněčného typu. Osteoklasty naopak pocházejí z prekurzorů migrovaných do kostní tkáně z krve, takzvaných preosteoklastů, které se zase odlišují od kmenových buněk krvetvorné kostní dřeně.