Osteoklas (dari Yunani Kuno ὀστÎον (osteon), yang berarti 'tulang', dan κλαστός (clastos), yang berarti 'patah') yaitu sejenis sel tulang yang memecah jaringan tulang.
Fungsi ini sangat penting dalam pemeliharaan, perbaikan, dan remodelling tulang tulang belakang. Osteoklas membongkar dan mencerna komposit protein dan mineral terhidrasi pada tingkat molekuler dengan mengeluarkan asam dan kolagenase, suatu proses yang dikenal sebagai resorpsi tulang. Proses ini juga membantu mengatur tingkat kalsium darah.
Ukuran dari osteoklas rakitan multinuklear memungkinkannya untuk memfokuskan transportasi ion, sekresi protein dan kemampuan transportasi vesikuler dari banyak makrofag pada area tulang lokal.
Vakuola ini termasuk lisosom yang diisi dengan asam fosfatase. Di daerah resorpsi tulang aktif, osteoklas membentuk selaput sel khusus, "perbatasan berkerut," yang membatasi permukaan jaringan tulang.
Setelah bertahun-tahun menjadi kontroversi, kini terang bahwa sel-sel ini berkembang dari perpaduan diri makrofag. Pada awal tahun 1980, sistem fagositosis monosit diakui sebagai prekursor osteoklas.
Pembentukan osteoklas membutuhkan kehadiran RANKL (aktivator reseptor faktor nuklir κβ ligan) dan M-CSF (faktor penstimulasi koloni makrofag). Protein terikat-membran ini diproduksi oleh sel - sel stroma dan osteoblas di sekitarnya, sehingga membutuhkan kontak eksklusif antara sel-sel ini dan prekursor osteoklas.
M-CSF bertindak melalui reseptornya pada osteoklas, c-fms (reseptor faktor-1 koloni), transmembran tirosin kinase- reseptor, yang mengarah ke aktivasi kurir sekunder dari tirosin kinase Src. Kedua molekul ini dibutuhkan untuk osteoklastogenesis dan secara luas terlibat dalam diferensiasi sel turunan monocyte / makrofag.
Diferensiasi osteoklas dihambat oleh osteoprotegerin (OPG), yang diproduksi oleh osteoblas dan berikatan dengan RANKL sehingga mencegah interaksi dengan RANK. Mungkin penting untuk dicatat bahwa osteoklas berasal dari garis hematopoietik, osteoblas berasal dari sel punca mesenkimal.
Zona penyegelan yaitu perlekatan membran plasma osteoklas ke tulang di bawahnya. Zona penyegelan dibatasi oleh sabuk struktur adhesi khusus yang disebut podosom. Keterikatan pada matriks tulang difasilitasi oleh reseptor integrin, menyerupai αvβ3, melalui motif asam amino spesifik Arg-Gly-Asp dalam protein matriks tulang, menyerupai osteopontin.
Osteoklas melepaskan ion hidrogen melalui agresi karbonat anhidrase ( H 2 O + CO 2 → HCO 3 - + H + ) melalui perbatasan acak ke dalam rongga resorptif, pengasaman dan membantu pembubaran matriks tulang termineralisasi menjadi Ca 2+ , H 3 PO 4 , H2CO3, air dan zat lainnya.
Disfungsi dari anhidrase karbonik telah didokumentasikan menjadikan beberapa bentuk osteopetrosis. Ion hidrogen dipompa terhadap gradien konsentrasi tinggi oleh pompa proton, khususnya ATPase vakuolar unik. Enzim ini telah ditargetkan dalam pencegahan osteoporosis.
Selain itu, beberapa enzim hidrolitik, menyerupai anggota kelompok katepin dan matriks metalloprotease (MMP), dilepaskan untuk mencerna komponen organik dari matriks. Enzim-enzim ini dilepaskan ke kompartemen oleh lisosom . Dari enzim-enzim hidrolitik ini, cathepsin K yaitu yang paling penting.
Cathepsin K dan cathepsins lainnya
Cathepsin K yaitu protease sildein kolagenolitik, papain- seperti, yang terutama diekspresikan dalam osteoklas, dan disekresikan ke dalam pit resorptif. Cathepsin K yaitu protease utama yang terlibat dalam degradasi kolagen tipe I dan protein non-kolagen lainnya.
Mutasi pada gen cathepsin K berafiliasi dengan pycnodysostosis, penyakit osteopetrotik herediter, yang ditandai oleh kurangnya verbal kathepsin K fungsional. Penelitian Knockout dari cathepsin K pada tikus menjadikan fenotipe osteopetrotik, yang, sebagian dikompensasi oleh peningkatan verbal protease lain yang cathepsin K dan meningkatkan osteoklastogenesis.
Cathepsin K mempunyai acara enzimatik yang optimal dalam kondisi asam. Ini disintesis sebagai proenzim dengan berat molekul 37kDa, dan sehabis aktivasi oleh pembelahan autokatalitik, bermetamorfosis bentuk, matang aktif dengan berat molekul 27kDa.
Setelah polarisasi osteoklas di atas daerah resorpsi, cathepsin K disekresikan dari perbatasan mengacak ke dalam pit resorptif. Cathepsin K mentransmigasikan melintasi perbatasan mengacak oleh vesikula interseluler dan kemudian dilepaskan oleh domain sekretorik fungsional.
Di dalam vesikula interselular ini, cathepsin K, bersama dengan spesies oksigen reaktif yang dihasilkan oleh TRAP, semakin menurunkan matriks ekstraseluler tulang.
Beberapa cathepsin lainnya diekspresikan dalam osteoklas termasuk cathepsin B , C , D, E, G, dan L. Fungsi protease sistein dan aspartat ini umumnya tidak diketahui dalam tulang, dan mereka diekspresikan pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada cathepsin K.
Studi pada tikus knockout cathepsin L telah dicampur, dengan laporan berkurangnya tulang trabecular pada tikus L knockout homozigot dan heterozigot cathepsin dibandingkan dengan wild type dan laporan lain menemukan tidak ada kelainan tulang.
Matriks metaloproteinase
Matriks metalloproteinase (MMPs) terdiri dari keluarga dengan lebih dari 20 endopeptidase yang bergantung pada seng. Peran matriks metalloproteinase (MMPs) dalam biologi osteoklas tidak jelas, tetapi pada jaringan lain mereka telah dikaitkan dengan acara yang mendorong tumor, menyerupai aktivasi faktor pertumbuhan dan dibutuhkan untuk metastasis tumor dan angiogenesis.
MMP9 dikaitkan dengan lingkungan mikro tulang. Ini diekspresikan oleh osteoklas, dan diketahui dibutuhkan untuk migrasi osteoklas dan merupakan gelatinase yang kuat. Tikus transgenik yang kekurangan MMP-9 berbagi defek dalam perkembangan tulang, angiogenesis intraosseous, dan perbaikan fraktur.
MMP-13 diyakini terlibat dalam resorpsi tulang dan diferensiasi osteoklas, menyerupai tikus knockout mengungkapkan penurunan jumlah osteoklas, osteopetrosis, dan penurunan resorpsi tulang.
MMPs yang diekspresikan oleh osteoklas termasuk MMP-9, -10, -12, dan -14. terpisah dari MMP-9, sedikit yang diketahui ihwal relevansinya dengan osteoklas, namun, tingkat MMP-14 yang tinggi ditemukan di zona penyegelan.
Fisiologi Osteoklas
Pada 1980-an dan 90-an, fisiologi osteoklas khas dipelajari secara terperinci. Dengan isolasi perbatasan acak, transportasi ion di atasnya dipelajari secara eksklusif dalam detail biokimia. Transportasi asam yang bergantung pada energi diverifikasi dan pompa proton yang dipostulasikan dimurnikan.
Dengan keberhasilan budaya osteoklas, menjadi terang bahwa mereka diatur untuk mendukung transportasi besar-besaran proton untuk pengasaman kompartemen resorpsi dan solubilisasi mineral tulang. Ini termasuk batas runcing Cl - permeabilitas untuk mengontrol potensial membran dan basolateral Cl - / HCO 3 - pertukaran untuk mempertahankan pH sitosol dalam rentang yang sanggup diterima secara fisiologis.
Efektivitas sekresi ion tergantung pada osteoklas membentuk segel yang efektif di sekitar kompartemen resorpsi. Penempatan "zona penyegelan" ini sepertinya dimediasi oleh integrin yang diekspresikan pada permukaan osteoklas. Dengan zona penyegelan di tempat, osteoklas multinuklear mengatur ulang dirinya sendiri.
Mengembangkan membran tergores yang sangat invaginasi, mengapropriasi kompartemen resorpsi memungkinkan acara sekresi besar.
Selain itu, ia memungkinkan transdosis vesikuler mineral dan kolagen terdegradasi dari perbatasan acak ke membran sel bebas, dan pelepasannya ke dalam kompartemen ekstraseluler. Aktivitas ini melengkapi resorpsi tulang, dan kedua komponen mineral dan fragmen kolagen dilepaskan ke sirkulasi umum.
Regulasi
Osteoclasts diregulasi oleh beberapa hormon , termasuk hormon paratiroid (PTH) dari kelenjar paratiroid, kalsitonin dari kelenjar tiroid, dan faktor pertumbuhan interleukin 6 (IL-6). Hormon terakhir ini, IL-6 , yaitu salah satu faktor dalam penyakit osteoporosis, yang merupakan ketidakseimbangan antara resorpsi tulang dan pembentukan tulang.
Aktivitas osteoklas juga dimediasi oleh interaksi dua molekul yang dihasilkan oleh osteoblas, yaitu osteoprotegerin dan Ligan RANK. Perhatikan bahwa molekul-molekul ini juga mengatur diferensiasi osteoklas.
 |
| Osteoklas |
Struktur
Osteoklas yaitu sel multinuklear yang besar dan osteoklas insan pada tulang biasanya mempunyai lima nuklei dan berdiameter 150-200 μm. Ketika osteoclast-inducing cytokines dipakai untuk mengubah makrofag menjadi osteoklas, sel-sel yang sangat besar yang sanggup mencapai 100 µm diameter terjadi. Sel ini mungkin mempunyai lusinan inti, dan biasanya mengekspresikan protein osteoklas besar tetapi mempunyai perbedaan signifikan dari sel-sel dalam tulang hidup lantaran substrat yang tidak alami.Ukuran dari osteoklas rakitan multinuklear memungkinkannya untuk memfokuskan transportasi ion, sekresi protein dan kemampuan transportasi vesikuler dari banyak makrofag pada area tulang lokal.
Lokasi
Dalam tulang, osteoklas ditemukan di lubang di permukaan tulang yang disebut teluk resorpsi, atau lacunae Howship. Osteoklas dicirikan oleh sitoplasma dengan penampilan "berbusa" yang homogen. Penampilan ini disebabkan oleh konsentrasi tinggi vesikula dan vakuola.Vakuola ini termasuk lisosom yang diisi dengan asam fosfatase. Di daerah resorpsi tulang aktif, osteoklas membentuk selaput sel khusus, "perbatasan berkerut," yang membatasi permukaan jaringan tulang.
Pengembangan
Sejak inovasi mereka pada tahun 1873 telah ada perdebatan ihwal asal undangan oesteoklas. Tiga teori dominan: dari tahun 1949 sampai 1970 asal jaringan ikat yaitu populer, yang menyatakan bahwa osteoklas dan osteoblas berasal dari garis keturunan yang sama, dan osteoblas bergabung bersama untuk membentuk osteoklas.Setelah bertahun-tahun menjadi kontroversi, kini terang bahwa sel-sel ini berkembang dari perpaduan diri makrofag. Pada awal tahun 1980, sistem fagositosis monosit diakui sebagai prekursor osteoklas.
Pembentukan osteoklas membutuhkan kehadiran RANKL (aktivator reseptor faktor nuklir κβ ligan) dan M-CSF (faktor penstimulasi koloni makrofag). Protein terikat-membran ini diproduksi oleh sel - sel stroma dan osteoblas di sekitarnya, sehingga membutuhkan kontak eksklusif antara sel-sel ini dan prekursor osteoklas.
M-CSF bertindak melalui reseptornya pada osteoklas, c-fms (reseptor faktor-1 koloni), transmembran tirosin kinase- reseptor, yang mengarah ke aktivasi kurir sekunder dari tirosin kinase Src. Kedua molekul ini dibutuhkan untuk osteoklastogenesis dan secara luas terlibat dalam diferensiasi sel turunan monocyte / makrofag.
Diferensiasi osteoklas dihambat oleh osteoprotegerin (OPG), yang diproduksi oleh osteoblas dan berikatan dengan RANKL sehingga mencegah interaksi dengan RANK. Mungkin penting untuk dicatat bahwa osteoklas berasal dari garis hematopoietik, osteoblas berasal dari sel punca mesenkimal.
Fungsi Osteoklas
Begitu diaktifkan, osteoklas berpindah ke area-area microfracture di dalam tulang oleh kemotaksis. Osteoklas terletak di rongga-rongga kecil yang disebut lacunae Howship, terbentuk dari pencernaan tulang di bawahnya.Zona penyegelan yaitu perlekatan membran plasma osteoklas ke tulang di bawahnya. Zona penyegelan dibatasi oleh sabuk struktur adhesi khusus yang disebut podosom. Keterikatan pada matriks tulang difasilitasi oleh reseptor integrin, menyerupai αvβ3, melalui motif asam amino spesifik Arg-Gly-Asp dalam protein matriks tulang, menyerupai osteopontin.
Osteoklas melepaskan ion hidrogen melalui agresi karbonat anhidrase ( H 2 O + CO 2 → HCO 3 - + H + ) melalui perbatasan acak ke dalam rongga resorptif, pengasaman dan membantu pembubaran matriks tulang termineralisasi menjadi Ca 2+ , H 3 PO 4 , H2CO3, air dan zat lainnya.
Disfungsi dari anhidrase karbonik telah didokumentasikan menjadikan beberapa bentuk osteopetrosis. Ion hidrogen dipompa terhadap gradien konsentrasi tinggi oleh pompa proton, khususnya ATPase vakuolar unik. Enzim ini telah ditargetkan dalam pencegahan osteoporosis.
Selain itu, beberapa enzim hidrolitik, menyerupai anggota kelompok katepin dan matriks metalloprotease (MMP), dilepaskan untuk mencerna komponen organik dari matriks. Enzim-enzim ini dilepaskan ke kompartemen oleh lisosom . Dari enzim-enzim hidrolitik ini, cathepsin K yaitu yang paling penting.
Cathepsin K dan cathepsins lainnya
Cathepsin K yaitu protease sildein kolagenolitik, papain- seperti, yang terutama diekspresikan dalam osteoklas, dan disekresikan ke dalam pit resorptif. Cathepsin K yaitu protease utama yang terlibat dalam degradasi kolagen tipe I dan protein non-kolagen lainnya.
Mutasi pada gen cathepsin K berafiliasi dengan pycnodysostosis, penyakit osteopetrotik herediter, yang ditandai oleh kurangnya verbal kathepsin K fungsional. Penelitian Knockout dari cathepsin K pada tikus menjadikan fenotipe osteopetrotik, yang, sebagian dikompensasi oleh peningkatan verbal protease lain yang cathepsin K dan meningkatkan osteoklastogenesis.
Cathepsin K mempunyai acara enzimatik yang optimal dalam kondisi asam. Ini disintesis sebagai proenzim dengan berat molekul 37kDa, dan sehabis aktivasi oleh pembelahan autokatalitik, bermetamorfosis bentuk, matang aktif dengan berat molekul 27kDa.
Setelah polarisasi osteoklas di atas daerah resorpsi, cathepsin K disekresikan dari perbatasan mengacak ke dalam pit resorptif. Cathepsin K mentransmigasikan melintasi perbatasan mengacak oleh vesikula interseluler dan kemudian dilepaskan oleh domain sekretorik fungsional.
Di dalam vesikula interselular ini, cathepsin K, bersama dengan spesies oksigen reaktif yang dihasilkan oleh TRAP, semakin menurunkan matriks ekstraseluler tulang.
Beberapa cathepsin lainnya diekspresikan dalam osteoklas termasuk cathepsin B , C , D, E, G, dan L. Fungsi protease sistein dan aspartat ini umumnya tidak diketahui dalam tulang, dan mereka diekspresikan pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada cathepsin K.
Studi pada tikus knockout cathepsin L telah dicampur, dengan laporan berkurangnya tulang trabecular pada tikus L knockout homozigot dan heterozigot cathepsin dibandingkan dengan wild type dan laporan lain menemukan tidak ada kelainan tulang.
Matriks metaloproteinase
Matriks metalloproteinase (MMPs) terdiri dari keluarga dengan lebih dari 20 endopeptidase yang bergantung pada seng. Peran matriks metalloproteinase (MMPs) dalam biologi osteoklas tidak jelas, tetapi pada jaringan lain mereka telah dikaitkan dengan acara yang mendorong tumor, menyerupai aktivasi faktor pertumbuhan dan dibutuhkan untuk metastasis tumor dan angiogenesis.
MMP9 dikaitkan dengan lingkungan mikro tulang. Ini diekspresikan oleh osteoklas, dan diketahui dibutuhkan untuk migrasi osteoklas dan merupakan gelatinase yang kuat. Tikus transgenik yang kekurangan MMP-9 berbagi defek dalam perkembangan tulang, angiogenesis intraosseous, dan perbaikan fraktur.
MMP-13 diyakini terlibat dalam resorpsi tulang dan diferensiasi osteoklas, menyerupai tikus knockout mengungkapkan penurunan jumlah osteoklas, osteopetrosis, dan penurunan resorpsi tulang.
MMPs yang diekspresikan oleh osteoklas termasuk MMP-9, -10, -12, dan -14. terpisah dari MMP-9, sedikit yang diketahui ihwal relevansinya dengan osteoklas, namun, tingkat MMP-14 yang tinggi ditemukan di zona penyegelan.
Fisiologi Osteoklas
Pada 1980-an dan 90-an, fisiologi osteoklas khas dipelajari secara terperinci. Dengan isolasi perbatasan acak, transportasi ion di atasnya dipelajari secara eksklusif dalam detail biokimia. Transportasi asam yang bergantung pada energi diverifikasi dan pompa proton yang dipostulasikan dimurnikan.
Dengan keberhasilan budaya osteoklas, menjadi terang bahwa mereka diatur untuk mendukung transportasi besar-besaran proton untuk pengasaman kompartemen resorpsi dan solubilisasi mineral tulang. Ini termasuk batas runcing Cl - permeabilitas untuk mengontrol potensial membran dan basolateral Cl - / HCO 3 - pertukaran untuk mempertahankan pH sitosol dalam rentang yang sanggup diterima secara fisiologis.
Efektivitas sekresi ion tergantung pada osteoklas membentuk segel yang efektif di sekitar kompartemen resorpsi. Penempatan "zona penyegelan" ini sepertinya dimediasi oleh integrin yang diekspresikan pada permukaan osteoklas. Dengan zona penyegelan di tempat, osteoklas multinuklear mengatur ulang dirinya sendiri.
Mengembangkan membran tergores yang sangat invaginasi, mengapropriasi kompartemen resorpsi memungkinkan acara sekresi besar.
Selain itu, ia memungkinkan transdosis vesikuler mineral dan kolagen terdegradasi dari perbatasan acak ke membran sel bebas, dan pelepasannya ke dalam kompartemen ekstraseluler. Aktivitas ini melengkapi resorpsi tulang, dan kedua komponen mineral dan fragmen kolagen dilepaskan ke sirkulasi umum.
Regulasi
Osteoclasts diregulasi oleh beberapa hormon , termasuk hormon paratiroid (PTH) dari kelenjar paratiroid, kalsitonin dari kelenjar tiroid, dan faktor pertumbuhan interleukin 6 (IL-6). Hormon terakhir ini, IL-6 , yaitu salah satu faktor dalam penyakit osteoporosis, yang merupakan ketidakseimbangan antara resorpsi tulang dan pembentukan tulang.
Aktivitas osteoklas juga dimediasi oleh interaksi dua molekul yang dihasilkan oleh osteoblas, yaitu osteoprotegerin dan Ligan RANK. Perhatikan bahwa molekul-molekul ini juga mengatur diferensiasi osteoklas.
Penggunaan alternatif dari istilah
Osteoklas juga bisa menjadi instrumen yang dipakai untuk mematahkan dan mengatur ulang tulang (asal yaitu osteon Yunani: tulang dan klastos : patah). Untuk menghindari kebingungan, sel ini pada awalnya disebut osotoclast. Ketika instrumen bedah itu tidak dipakai lagi, sel itu dikenal dengan namanya yang sekarang.Signifikansi klinis
Osteoklas raksasa sanggup terjadi pada beberapa penyakit, termasuk penyakit tulang Paget dan toksisitas bisfosfonat.Share This :
comment 0 comments
more_vert