Введение

Зрелые остеобласты, способствующие межклеточной коммуникации и молекулярному синтезу. Остеоцит – костная клетка веретенообразной формы с дендритными отростками, является наиболее распространенным типом клеток в зрелой костной ткани. Он может жить столько же, сколько и сам организм. Остеоциты не делятся и имеют средний период полураспада 25 лет. Они происходят из остеопрогениторных клеток, часть которых дифференцируется в активные остеобласты (которые, в свою очередь, могут дифференцироваться в остеоциты). Остеоциты – это, по сути, остеобласты, заключенные в матрикс, который они сами выделили. Они соединены друг с другом сетью длинных цитоплазматических отростков, занимающих крошечные каналы – канальцы, используемые для обмена питательными веществами и отходами через щелевые контакты. Несмотря на сниженную синтетическую активность и неспособность к митотическому делению (как и остеобласты), остеоциты активно участвуют в постоянном обновлении костного матрикса посредством различных механосенсорных механизмов. Они разрушают кость посредством быстрого, временного (по сравнению с остеокластами) механизма, называемого остеоцитарным остеолизом. Вокруг клетки откладываются гидроксиапатит, карбонат кальция и фосфат кальция.

Структура

Остеоциты имеют звездообразную форму, приблизительно 7 микрометров в глубину и ширину и 15 микрометров в длину. Диаметр клеточного тела варьируется от 5 до 20 микрометров, и каждая клетка содержит от 40 до 60 клеточных отростков, при этом расстояние между клетками составляет от 20 до 30 микрометров. Остеоциты формируют обширную лакуноканаликулярную сеть внутри минерализованной коллагеновой матрицы I типа, при этом клеточные тела располагаются в лакунах, а клеточные/дендритные отростки – в каналах, называемых каналикулами.

Разработка

Окаменелости показывают, что остеоциты присутствовали в костях бесчелюстных рыб 400–250 миллионов лет назад. Размер остеоцитов, как было показано, изменяется в зависимости от размера генома; и эта взаимосвязь использовалась в палеогеномных исследованиях. Во время формирования кости остеобласт остается позади и оказывается погребенным в костном матриксе в виде «остеоидного остеоцита», который поддерживает контакт с другими остеобластами посредством удлиненных клеточных отростков. Процесс остеоцитогенеза изучен недостаточно, но было показано, что следующие молекулы играют решающую роль в производстве здоровых остеоцитов, либо в правильном количестве, либо в специфическом распределении: матриксные металлопротеиназы (ММП), белок дентинной матрицы 1 (ДМП 1), остеобластный/остеоцитарный фактор 45 (ОФ45), Клотхо, TGF-бета-индуцируемый фактор (TIEG), лизофосфатидная кислота (ЛПК), антиген E11 и кислород. Паломбо и др. (1990) выделяют три типа клеток в процессе дифференцировки от остеобласта до зрелого остеоцита: преостеоцит I типа (остеобластный остеоцит), преостеоцит II типа (остеоидный остеоцит) и преостеоцит III типа (частично окруженный минерализованным матриксом). Клетка претерпевает значительную трансформацию от многоугольной формы к клетке, которая отпускает дендриты к фронту минерализации, за которыми следуют дендриты, простирающиеся либо к сосудистому пространству, либо к поверхности кости. По мере перехода остеобласта в остеоцит снижается активность щелочной фосфатазы, а повышается активность казеинкиназы II и остеокальцина. Напряжение кислорода может регулировать дифференцировку остеобластов в остеоциты, а гипоксия остеоцитов может играть роль в резорбции кости, вызванной отсутствием нагрузки. Остеоциты генерируют ингибирующий сигнал, который передается через их клеточные отростки остеобластам для их привлечения и обеспечения формирования кости. Остеоциты также являются ключевым эндокринным регулятором метаболизма минералов, таких как фосфаты. Только остеоциты экспрессируют склеростин, который действует паракринно, ингибируя образование кости.

Клиническое значение

Описаны клинически значимые исследования гелевой in vitro 3D-модели для оценки остеоцитарного потенциала CD34+-стволовых клеток человека. Результаты подтверждают, что человеческие CD34+-стволовые клетки обладают уникальным остеогенным потенциалом дифференцировки и могут быть использованы для ранней регенерации поврежденной костной ткани. Остеоциты погибают вследствие старения, дегенерации/некроза, апоптоза (программируемой гибели клеток) и/или фагоцитоза остеокластами. Считается, что апоптоз остеоцитов связан со снижением механотрансдукции, что, возможно, приводит к развитию остеопороза. Апоптотические остеоциты высвобождают апоптотические тельца, экспрессирующие RANKL для рекрутирования остеокластов. Гибель остеоцитов может происходить при патологических состояниях, таких как остеопороз и остеоартрит, что приводит к увеличению хрупкости скелета, связанной с потерей способности ощущать микроповреждения и/или передавать сигналы о репарации. Лишение кислорода, возникающее в результате иммобилизации (постельного режима), лечения глюкокортикоидами и гипоксии, было показано, что способствует апоптозу остеоцитов.