Back to chapter

20.4:

Ремоделирование костной ткани

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Bone Remodeling

Languages

Share

Даже в скелете взрослого человека, кости являются активными тканями, претерпевающими постоянные изменения в архитектуре. Этот процесс называется ремоделированием костей и состоит из равных фаз:костной резорбции, её удаления и размещения новой ткани. Когда зрелые костные клетки, остеоциты, ощущают механическое напряжение, они сигналят клеткам на участке кости, например, на концах бедренной кости, которые заменяются каждые шесть месяцев.Во время резорбции один тип клеток, остеокласты, накрепко прилипают к поверхности. Секретируя лизосомальный фермент и протоны водорода, они могут повредить органические компоненты, создавая эрозионные полости по мере того, как они переваривают старую или повреждённую матрицу. Кальций также выпускается в кровь и играет свою роль в гормональной петле обратной связи.После растворения материала происходит саморазрушение остеокласта через апоптоз, что препятствует дальнейшему разрушению кости. Чтобы начать обратный ход, на поверхности появляются мононуклеарные клетки для подготовки к следующему шагу. На этапе формирования, остеобласты перемещаются в полость и создают новые костные отложения через окостенение органической матрицы, известной как остеоид.Эта часть включает в себя коллагеновые волокна, которые способствуют структуре и гибкости. После синтеза матрицы, остеобласты могут дифференцироваться в сплюснутые клетки выстилки кости, или закапываются в кость как остеоциты.

20.4:

Ремоделирование костной ткани

Ремоделирование кости – это непрерывный и сбалансированный процесс резорбции кости остеокластами и образования кости остеобластами. У взрослых он помогает поддерживать костную массу и гомеостаз кальция. В то время как механический стресс может стимулировать обновление как часть нормального процесса поддержания и восстановления, некоторые гормоны также регулируют ремоделирование костей.

Гормональный контроль ремоделирования костей

Гормон паращитовидной железы (ПТГ) поддерживает гомеостатический контроль уровня кальция в крови, регулируя резорбцию костей. ПТГ высвобождается из паращитовидных желез в ответ на низкий уровень кальция в крови. Он стимулирует остеобласты к выработке иммунных молекул, которые способствуют дифференцировке клеток-предшественников в остеокласты. Активация остеокластов способствует резорбции кости, в результате чего минерализованный костный матрикс разрушается и высвобождает кальций в кровь. Когда уровень кальция в крови восстанавливается, петля отрицательной обратной связи предотвращает дальнейшее высвобождение ПТГ.

Остеопороз

Остеопороз – это заболевание, при котором резорбция кости превышает образование кости, что приводит к снижению плотности кости. Остеопороз чаще встречается у женщин, особенно после менопаузы. Это связано с критической ролью женского полового гормона – эстрогена – в ремоделировании костей. Эстроген ограничивает образование остеокластов и способствует их разрушению посредством апоптоза. Это гарантирует, что образование кости выше резорбции кости. Однако у женщин в период менопаузы уровень эстрогена сильно снижается. Следовательно, резорбция кости опережает ее создание, что приводит к потере прочности кости и повышенному риску переломов.

Suggested Reading

Crockett, Julie C., Michael J. Rogers, Fraser P. Coxon, Lynne J. Hocking, and Miep H. Helfrich. “Bone Remodelling at a Glance.” J Cell Sci 124, no. 7 (April 1, 2011): 991–98. [Source]

Fierro, F. A., J. A. Nolta, and I. E. Adamopoulos. “Concise Review: Stem Cells in Osteoimmunology.” Stem Cells (Dayton, Ohio) 35, no. 6 (June 2017): 1461–67. [Source]