A csontszövet élettana

A téma jelentőségét a népbetegségnek számító osteoporosis adja.

Koncentrikus elrendezésű osteonokból áll, ez egy erős, sűrű, tömör állomány

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 csontok feléptésének főszereplői az osteoblastok. Ezek kötőszöveti progenitor sejtekből fejlődnek WNT szignalizációs út serkentő hatása révén. β-catenin játszik szerepet az intracelluláris jelpályában. A differenciáció hatására szekréciós sejtté 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 szövetnek 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.

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.

A csontok lebontását osteoclastok végzik. Ezek haemopoetikus eredetű sejtek, a GMP¹⁾ 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 szekretálja:

• H⁺
• Cl^-
• Cathepsin K

A szekrécióvan savanyú közeget 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.

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.

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.

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.

Gátolja az osteoclast-aktivitást.

Az aktivált T-sejtek szintén kifejeznek RANKL-t, ezáltal serkentik az osteoclastok működését. Ugynígy tumorsejtek is képesek erre.

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.