Osteocitos, Morfología, Origen, Función, Apoptosis osteocitos y Patologías Asociadas

Un osteocitos, una célula en forma de estrella, es la célula más frecuentemente hallada en hueso maduro, y puede vivir tanto como el propio organismo. Los osteocitos se un medio de vida promedio de 25 años, que no divida, y se deriva de osteoprogenitors, algunas de las cuales se diferencian en osteoblastos activos. En el hueso maduro, osteocitos y sus procesos residen en espacios llamados lagunas y canalículos, respectivamente. Las células contienen un núcleo y un pedazo delgado anillo de citoplasma. Cuando los osteoblastos quedan atrapados en la matriz que se segregan, se convierten en osteocitos. Los osteocitos están conectados en red entre sí a través de extensiones citoplasmáticas largas que ocupan canales minúsculos llamados canalículos, que se utilizan para el intercambio de nutrientes y desechos a través de uniones comunicantes. El espacio que ocupa un osteocitos se llama una laguna. Aunque osteocitos han reducido la actividad sintética y, al igual que los osteoblastos no son capaces de división mitótica, están implicadas activamente en el volumen de negocios de rutina de la matriz ósea, a través de diversos mecanismos mechanosensory. Destruyen hueso a través de un mecanismo rápido y pasajero llamado osteolisis osteocitos. Los osteoblastos/osteocitos se desarrollan en mesénquima. La hidroxiapatita, carbonato de calcio y fosfato de calcio se deposita alrededor de la célula.

Morfología

Los osteocitos tienen una forma estrellada, y en los seres humanos son aproximadamente 9 micrómetros de largo en el eje corto de 20 micrómetros de largo en el eje largo. El cuerpo de la célula varía en tamaño desde 5-20micrometers de diámetro y contiene 40-60 procesos de la célula por célula, con una célula de la distancia entre la celda de 20-30 micrómetros. Un osteocitos maduros contiene un solo núcleo que se encuentra hacia el lado vascular y tiene uno o dos nucleolos y una membrana. La célula también exhibe una reducida retículo endoplásmico tamaño, aparato de Golgi y las mitocondrias, y los procesos celulares que irradian hacia la matriz mineralizante. Los osteocitos forman una extensa red sincitial conexión a través de pequeños procesos citoplásmicos/dendríticas en canalículos.

Origen

Los osteocitos se derivan de los osteoblastos. El registro fósil muestra que los osteocitos están presentes en los huesos de peces sin mandíbula atrás desde 400 hasta 250 millones años, y los dinosaurios 80 millones años de edad. Por lo tanto, los osteocitos se han utilizado para estimar el tamaño del genoma de especies extinguidas.

Durante la formación de hueso, un osteoblasto se deja atrás y enterrado en la matriz ósea como un "osteocitos osteoide", que se mantiene en contacto con los osteoblastos a través de procesos celulares que se extienden. El proceso de osteocytogenesis es en gran parte desconocido, pero las siguientes moléculas han demostrado que desempeñan un papel crucial en la producción de los osteocitos sanos, ya sea en números correctos o distribuciones específicas: metaloproteinasas de la matriz, la dentina Matrix Protein 1, osteoblastos/osteocitos factor de 45, Klotho gen, TGF factor de Beta inducile, ácido lisofosfatídico, antígeno E11, y oxígeno. La transformación de los osteoblastos móviles a osteocitos entraped toma alrededor de tres días, y durante este tiempo, la célula produce un volumen de la matriz extracelular tres veces su propio volumen celular, lo que se traduce en la reducción de volumen de 70% en el cuerpo de la célula osteocitos maduros en comparación con el original volumen de osteoblastos. 10-20% de los osteoblastos se diferencian en osteocitos. La célula sufre una transformación dramática a partir de una forma poligonal a una celda que se extiende dendritas hacia el frente de mineralización, seguido por dendritas que se extienden ya sea al espacio vascular o la superficie del hueso. La incrustado "osteoide-osteocitos" debe hacer dos funciones a la vez: regular los procesos de mineralización y la forma dendríticas conectivo, el cual requiere la escisión del colágeno y otras moléculas de la matriz. Como las transiciones a un osteoblastos, osteocitos fosfatasa alcalina se reduce, y la caseína quinasa II es elevada, como es la osteocalcina. Los osteoblastos en la superficie del hueso que se destinen a la sepultura como osteocitos frenar la producción de matriz y son enterrados por los osteoblastos vecinos que continúan produciendo matriz activa. Palumbo et al. distinguir tres tipos de células de osteoblastos a osteocitos maduros: Tipo I preosteocyte, tipo II preosteocyte, y tipo III preosteocyte (parcialmente rodeado por la matriz mineral.

Los osteocitos parecen ser enriquecido en proteínas que son resistentes a la hipoxia, que parece ser debido a su ubicación incorporada y la tensión de oxígeno suministro de oxígeno restringida puede regular la diferenciación de los osteoblastos en osteocitos, y la hipoxia osteocitos puede desempeñar un papel en la resorción ósea mediada por desuso .

Función

Aunque osteocitos son células relativamente inertes, que son capaces de la síntesis molecular y de modificación, así como la transmisión de señales a través de largas distancias, de una manera similar a la del sistema nervioso. Ellos son el tipo de célula más común en el hueso. La mayor parte de las actividades del receptor que juegan un papel importante en la función del hueso están presentes en la osteocitos maduros. Los osteocitos contienen transportadores de glutamato que producen factores de crecimiento nervioso después de una fractura ósea, lo que proporciona evidencia de una detección y un sistema de transferencia de información. Cuando osteocitos fueron destruidos experimentalmente, los huesos mostraron un aumento significativo en la resorción ósea, disminución de la formación de hueso, pérdida de hueso trabecular, y pérdida de respuesta a la descarga.

Los osteocitos se cree que son las células MechanoSensor que controlan la actividad de los osteoblastos y osteoclastos dentro de una unidad multicelular básica, una estructura anatómica temporal donde se produce la remodelación ósea. Los osteocitos generan una señal inhibitoria que se pasa a través de sus procesos celulares a los osteoblastos de contratación para permitir la formación de hueso.

Proteínas específicas tales como osteocitos esclerostina se han demostrado que funcionan en el metabolismo de los minerales, así como otras moléculas tales como PHEX, DMP-1, MEPE, y FGF-23, que son altamente expresado por los osteocitos y regular fosfato y biomineralización.

El osteocitos es un importante regulador de la masa ósea y un regulador endocrino clave de metabolismo del fosfato.

Sclerostin

Los osteocitos sintetizan esclerostina, una proteína secretada que inhibe la formación de hueso mediante la unión a correceptores LRP5/LRP6 y embotamiento de la señalización de Wnt. Sclerostin, el producto del gen SOST, es el primer mediador de la comunicación entre los osteocitos, osteoblastos formadores de hueso y los osteoclastos de resorción ósea, críticos para la remodelación ósea. Sólo osteocitos expresa esclerostina, que actúa de una manera paracrina para inhibir la formación de hueso. Sclerostin se inhibe por la hormona paratiroidea y la carga mecánica. Sclerostin anatagonizes la actividad de BMP, una citoquina que induce la formación de hueso y cartílago.

Apoptosis osteocitos y Patologías Asociadas

Los osteocitos mueren como consecuencia de la senescencia, la degeneración/necrosis, la apoptosis, y/o inmersión osteoclástica. El porcentaje de muertos en osteocitos ósea aumenta con la edad de menos de 1% al nacer a 75% después de 80 años de edad. Apoptosis de los osteocitos se cree que es relacionado a la disminución de mecanotransduction, que posiblemente conduce al desarrollo de la osteoporosis. Osteocitos apoptóticas liberan cuerpos apoptóticos que expresan RANKL para contratar a los osteoclastos.

Carga mecánica aumenta la viabilidad osteocitos in vitro, y contribuye al transporte de solutos a través del sistema lacuno-canalicular en el hueso, lo que mejora el oxígeno y el intercambio de nutrientes y la difusión de los osteocitos. Esquelético descarga se ha demostrado que induce la hipoxia osteocitos in vivo, esto es cuando se someten a la apoptosis de los osteocitos y osteoclastos recluta a reabsorber el hueso. Microlesiones en el hueso se produce como resultado de acontecimientos repetitivos de carga de ciclismo, y parece estar asociada con la muerte por apoptosis de osteocitos, que parecen secretar una señal para dirigir los osteoclastos para llevar a cabo la remodelación a un sitio dañado. En condiciones normales, osteocitos expresan altas cantidades de TGF-y por lo tanto reprimen la resorción ósea, pero cuando el hueso crece de edad, los niveles de expresión de TGF-descenso, y la expresión de los factores de los osteoclastos-estimuladoras, tales como RANKL y M-CSF aumenta , la resorción ósea es entonces reforzada, lo que lleva a la pérdida neta de hueso.

La estimulación mecánica de osteocitos resultados en la apertura de hemichannels para liberar PGE2 y ATP, entre otras moléculas de señalización bioquímicas, que desempeñan un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio entre la formación ósea y la resorción. La muerte celular osteocitos puede ocurrir en asociación con condiciones patológicas tales como la osteoporosis y la osteoartritis, que conduce a aumento de la fragilidad del esqueleto, vinculado a la pérdida de capacidad de microlesiones sentido y/o reparación de la señal. Falta de oxígeno que se produce como resultado de la inmovilización, el tratamiento con glucocorticoides, y la retirada de todo el oxígeno se ha demostrado que la promoción de la apoptosis de osteocitos.