====== A csontszövet élettana ====== A téma jelentőségét a népbetegségnek számító **osteoporosis** adja. ===== A csontszövetek típusai ===== ==== Kortikális állomány ==== Koncentrikus elrendezésű osteonokból áll, ez egy erős, sűrű, tömör állomány ==== Trabecularis csont ==== Körülbelül 200 μm átmérőjű gerendákból áll, ezek a tér minden irányába állnak. Így a tér csak mintegy 20%-át töltök ki, de hatalmas felszínt nyújtanak. A kétféle állomány a különböző csöntökban eltérő mértékben van jelen. A két szélső példa a csigolyák és a hosszú csontok. ===== A csontfelépítés folyamata ===== A csontok feléptésének főszereplői az **osteoblast**ok. Ezek kötőszöveti progenitor sejtekből fejlődnek WNT szignalizációs út serkentő hatása révén. β-catenin játszik szerepet az intracelluláris jelpályában. A differenciáció hatására **szekréciós sejt**té válik, és a következőket szekretálja: * I. típusú kollagén * Osteocalcin * Osteonectin * Alkalikus foszfatáz * Kollagenáz * Zselatináz > Az I. típusú kollagén hidoxiprolin oldalláncokat tartalmaz. > Az oszteokalcin Gla-fehérje, ezáltal igen jó Ca²⁺-kötő. > Az oszteonektin jól köti a Ca²⁺-ot és a kollagént is. Az osteoblastok szekrécióját interleukinek, citokinek és növekedési faktorok szabályozzák. Az osteoblastok által termelt szekrétumot **osteoid szövet**nek nevezzük. Ez a szekréció után extracellulárisan **érik**: * Kollagén N- és C-terminálisáról is leszakadnak peptidek * A kollagénrostok keresztbe kötődnek egymással, így kialakul egy vázszerkezet, amelyhez a többi fehérje kötődhet A kollagénről leszakadó peptidek bekerülnek a véráramba, így koncentrációjuk által mérhető a csontfelépítés sebessége. Az ezután következő folyamat a **mineralizáció**, amely csak kb. 10 nap múlva kezdődik el: * Az alkalikus foszfatázok foszfátionokat szabadítanak fel * A foszfátionok koncentrációjának emelkedése miatt a koncentráció eléri az oldódási szorzatot. Először CaPO₄ csapódik ki, majd ebbe más ionok is beépülnek (pl. OH^-, CO₃^2-) > A csontszövetbe más két-vagy háromértékű sók is beépülhetnek. Különösen veszélyes az //ólom// és a radioaktív elemek, mint pl. a //stroncium//. Az osteoblast körbeépíti magát csonttal, és miután ebben a tevékenységében sikieres volt, osteocytává alakul. ===== Csontátépítés ===== Bone modelingnek is hívják; a csontok a terheléshez alkalmazkodnak. A fő szerepet ebben az **osteocyták kapják**. Az osteocyták nyúlványos sejtek, egymással, az osteoblastokkal és osteoclastokkal gap junctionok útján kommunikálnak. Sok **mechanoszenzitív csatorna** található rajtuk, amelyek a csatornácskákban levő folyadék áramlására érzékenyek. A folyadék áramlásakor az osteocyta különböző mediátorokat termel. (pl. prosztaglandinok, IGF-I, NO) A csontokra ható erő deformáló hatása folyadékáramlást indít el, így aktiválódnak az osteocyták és a termelt mediátorok a felszíni osteocyták aktivitását serkenti, az osteoblastokét gátolja. Az osteoblastok terhelés hatására beindítják a WNT-szignalizációt, így fokozódik az osteoblastok differenciációja, valamint integrinek által túlélési jelpályákat indítanak be. ===== Csontlebontás ===== A csontok lebontását **osteoclastok** végzik. Ezek haemopoetikus eredetű sejtek, a GMP((Granulocyta-monocyta progenitor)) sejtekből M-CSF (szolubilis mediátor) és RANKL (osteoblast felszínén levő hírvivő molekula) differnciáló hatására. A sejtek fuzionálnak, így egy óriás, többmagvú sejt alakul ki. A kész osteoclast β₃-integrinekkel **letapad** a csont felszínére, az apikális felszíne **felrojtozódik**, így a csontfelszín felé egy kis **mikrokörnyezet** alakul ki, amelybe az osteoclast a következőket **szekretál**ja: * H⁺ * Cl^- * Cathepsin K A szekrécióvan **savanyú közeg**et hoz létre, ebben a Ca²⁺ oldódhat. Ez -- megfelelő transzporterek segítségével -- az osteoblaston keresztül elhagyja a mikrokörnyezetet. A cathepsin K proteolitikus enzim, ez a fehérje-alapvázat bontja, a keletkező peptidek és aminosavak is elhagyják a mikrokörnyezetet. A csontba beépült, osteoblastok által termelt kollagenáz és zselatináz is segít a lebontásban. Az érett osteoclast jellemzői: * Óriássejtek * Specifikus festődés * Csontbontó képesség > Az egészséges csontban 15% ásványi anyag és 85% szerves anyag található. Az //osteopetrotikus// csontban az arány megfordul; az ilyen csont tömör, nehéz, nem tartalmaz járatokat, így a bennük futó képleteknek sincs hely. Ez az állapot csontvelőtranszplantációval szépen gyógyítható. Az osteopetrosist az osteoclastok hibás működése okozza, az integrin, cathepsin, karboanhidráz, klorid- vagy protoncsatorna mutációja által. A csontlebontás sebességének markerei a vér hidroxiprolin- és keresztkötött kollagénszintje, mert ezek túlnyomórészt a csontlebontás során keletkeznek. ===== Remodeling ===== A remodeling a csontok folyamatos le- és felépülését vagy **átépülését** jelenti. Évente a csontállomány 10-15%-a épül át, a lebontó és felépítő folyamatok körülbelül megegyező sebességgel folynak. ^életkor^Domináló folyamat^^ ^:::^Felépítés^Lebontás^ |0-30| > || |30-50| ≈ || |50-| < || 30 éves korban a csonttömeg eléri a maximumot, ez a **csúcscsonttömeg**. Ennek növelése lehetséges 30 éves kor előtt a csontok terhelésével, így 50 éves kor után több csont marad meg. A remodeling során az osteoclasok egy adott helyen ismerelen okokból aktiválódnak. ~10 napig aktívak, ezután apoptizálnak. Ezután osteoblastok -- a bomló csontból felszaaduló mediátorok hatására -- jelennek meg, és felépítik az elbomlott csontot. ===== Hormonok hatása ===== ==== Parathormon és kalcitriol ==== Akut hatásként **serkentik az osteoblastok tevékenységét**. > Az osteoclaston nincs sem PTH-, sem kalcitriolreceptor. A receptorok az //osteoblasotokon// találhatóak, ezután az osteoblastok felületén kifejeződő //RANKL// fehérje kapcsolódik az osteoclastok RANK receptorához, így aktiválódnak az osteoclastok, többek között az NF-κB úton. Az osteolastok által termelt szolubilis //OPG// gátolja ezt a kapcsolatot, így valójában a két molekula aránya a szabályozó tényező. Krónikusan a kalcitriol **gátolja a kollagén szintézisét**, de a **mineralizációhoz szükséges fehérjék** -- osteocalcin, osteonectin, proteázok -- **termelését serkenti**, így az osteoid szövet termelését és a mineralizációt **egymáshoz hangolja**. A parathormon intermittálva adagolva serkenti a csontfelépítést. ==== Kalcitonin ==== Gátolja az osteoclast-aktivitást. ==== További hormonok ==== ^Hormon^Hatás^^^ ^:::^RANKL^OPG^Eredő hatás^ |Glukokortikoidok|↑|↓|Osteoclast-aktiválás((Erre figyelni kell glukokortikoidok adásakor!))| |Ösztrogének|↓|↑|Osteoclast-gátlás((Nőkben a menopauza megjelenésével eltűnnek, így nő az osteoclast-aktivitás.))| ==== Nem hormonális hatások ==== Az **aktivált T-sejtek** szintén **kifejeznek RANKL-t**, ezáltal serkentik az osteoclastok működését. Ugynígy tumorsejtek is képesek erre. ===== Osteoporosis ===== Népbetegség, főleg az idősebb korosztály érintett. Főleg a trabecularis csontok törése, összeroppanása jellemző. Prevencióként kalcium és D-vitamin bevitele és mozgás hatásos. Hatékonyan megállítható a folyamat RANKL fehérje ellen termelt antitestekkel.