Un osteocito , un tipo de célula ósea de forma oblata con procesos dendríticos, es la célula que se encuentra con mayor frecuencia en el tejido óseo maduro y puede vivir tanto como el propio organismo. [1] El cuerpo humano adulto tiene alrededor de 42 mil millones de ellos. [2] Los osteocitos no se dividen y tienen una vida media promedio de 25 años. Se derivan de células osteoprogenitoras, algunas de las cuales se diferencian en osteoblastos activos (que pueden diferenciarse aún más en osteocitos). [1] Los osteoblastos / osteocitos se desarrollan en el mesénquima .
Osteocito | |
---|---|
Detalles | |
Localización | Hueso |
Identificadores | |
latín | osteocito |
Malla | D010011 |
TH | H2.00.03.7.00003 |
FMA | 66779 |
Términos anatómicos de microanatomía [ editar en Wikidata ] |
En los huesos maduros, los osteocitos y sus procesos residen dentro de espacios llamados lagunas (en latín, un hoyo ) y canalículos , respectivamente. [1] Los osteocitos son simplemente osteoblastos atrapados en la matriz que secretan. Están conectados entre sí a través de largas extensiones citoplasmáticas que ocupan pequeños canales llamados canalículos, que se utilizan para el intercambio de nutrientes y desechos a través de uniones gap .
Aunque los osteocitos tienen una actividad sintética reducida y (como los osteoblastos) no son capaces de división mitótica, participan activamente en el recambio rutinario de la matriz ósea, a través de varios mecanismos mecanosensoriales. Destruyen el hueso a través de un mecanismo rápido y transitorio (en relación con los osteoclastos ) llamado osteólisis osteocítica. La hidroxiapatita , el carbonato de calcio y el fosfato de calcio se depositan alrededor de la célula.
Estructura
Los osteocitos tienen una forma estrellada, de aproximadamente 7 micrómetros de profundidad y de ancho por 15 micrómetros de longitud. [3] El cuerpo celular varía en tamaño de 5 a 20 micrómetros de diámetro y contiene entre 40 y 60 procesos celulares por celda, [4] con una distancia de celda a celda de entre 20 y 30 micrómetros. [3] Un osteocito maduro contiene un solo núcleo que se encuentra hacia el lado vascular y tiene uno o dos nucléolos y una membrana. [5] La célula también exhibe un retículo endoplásmico de tamaño reducido, aparato de Golgi y mitocondrias, y procesos celulares que irradian en gran medida hacia las superficies óseas en las laminillas circunferenciales, o hacia un canal haversiano y una línea de cemento exterior típica de las osteonas en el hueso laminar concéntrico. [5] Los osteocitos forman una extensa red lacunocanalicular dentro de la matriz de colágeno mineralizado tipo I, con cuerpos celulares que residen dentro de lagunas y procesos celulares / dendríticos dentro de canales llamados canalículos. [6]
Desarrollo
El registro fósil muestra que los osteocitos estaban presentes en los huesos de peces sin mandíbula hace 400 a 250 millones de años. [7] Se ha demostrado que el tamaño de los osteocitos covaría con el tamaño del genoma; y esta relación se ha utilizado en la investigación paleogenómica. [8]
Durante la formación de hueso, un osteoblasto se deja atrás y se entierra en la matriz ósea como un "osteocito osteoide", que mantiene el contacto con otros osteoblastos a través de procesos celulares extendidos. [9] El proceso de osteocitogénesis es en gran parte desconocido, pero se ha demostrado que las siguientes moléculas juegan un papel crucial en la producción de osteocitos sanos, ya sea en números correctos o distribuciones específicas: metaloproteinasas de matriz (MMP), proteína de matriz de dentina 1 (DMP) -1), factor de osteoblastos / osteocitos 45 (OF45), Klotho , TGF-beta factor de inducible (TIEG), ácido lisofosfatídico (LPA), antígeno E11, y oxígeno. [6] 10-20% de los osteoblastos se diferencian en osteocitos. [6] Aquellos osteoblastos en la superficie ósea que están destinados a ser enterrados como osteocitos ralentizan la producción de matriz y son enterrados por osteoblastos vecinos que continúan produciendo matriz de forma activa. [10]
Palumbo y col. (1990) distinguen tres tipos de células desde osteoblasto hasta osteocito maduro: preosteocito tipo I (osteocito osteoblástico), preosteocito tipo II (osteocito osteoide) y preosteocito tipo III (parcialmente rodeado por matriz mineral). [10] El "osteoide-osteocito" incrustado debe realizar dos funciones simultáneamente: regular la mineralización y formar procesos dendríticos conectivos, que requieren la escisión del colágeno y otras moléculas de la matriz. [11] La transformación de un osteoblasto móvil a un osteocito atrapado toma aproximadamente tres días, y durante este tiempo, la célula produce un volumen de matriz extracelular tres veces su propio volumen celular, lo que resulta en una reducción del 70% del volumen en el cuerpo de la célula del osteocito maduro en comparación al volumen de osteoblastos original. [12] La célula sufre una transformación dramática de una forma poligonal a una célula que extiende las dendritas hacia el frente de mineralización, seguida de dendritas que se extienden al espacio vascular o la superficie ósea. [11] A medida que el osteoblasto pasa a ser un osteocito, la fosfatasa alcalina se reduce y la caseína quinasa II aumenta, al igual que la osteocalcina . [11]
Los osteocitos parecen estar enriquecidos en proteínas que son resistentes a la hipoxia, lo que parece deberse a su ubicación incrustada y al suministro de oxígeno restringido. [13] La tensión de oxígeno puede regular la diferenciación de los osteoblastos en osteocitos, y la hipoxia de los osteocitos puede desempeñar un papel en la resorción ósea mediada por el desuso. [13]
Función
Aunque los osteocitos son células relativamente inertes, son capaces de síntesis y modificación molecular, así como de transmisión de señales a largas distancias, de forma similar al sistema nervioso. [6] Son el tipo de célula más común en el hueso (31.900 por milímetro cúbico en hueso bovino a 93.200 por milímetro cúbico en hueso de rata). [6] La mayoría de las actividades de los receptores que juegan un papel importante en la función ósea están presentes en el osteocito maduro. [6] Los osteocitos contienen transportadores de glutamato que producen factores de crecimiento nervioso después de una fractura ósea, lo que proporciona evidencia de un sistema de detección y transferencia de información. [6] Cuando los osteocitos fueron destruidos experimentalmente, los huesos mostraron un aumento significativo en la resorción ósea, disminución de la formación ósea, pérdida de hueso trabecular y pérdida de respuesta a la descarga. [6]
Se cree que los osteocitos son células mecanosensoras que controlan la actividad de los osteoblastos y osteoclastos dentro de una unidad multicelular básica (UMB), una estructura anatómica temporal donde se produce la remodelación ósea. [14] Los osteocitos generan una señal inhibidora que pasa a través de sus procesos celulares a los osteoblastos para su reclutamiento y permitir la formación de hueso. [15]
Se ha demostrado que las proteínas específicas de los osteocitos como la esclerostina funcionan en el metabolismo mineral, así como otras moléculas como PHEX , DMP-1 , MEPE y FGF-23 , que son altamente expresadas por los osteocitos y regulan el fosfato y la biomineralización. [11]
El osteocito es un importante regulador de la masa ósea y un regulador endocrino clave del metabolismo del fosfato. [13]
Esclerostina
Los osteocitos sintetizan esclerostina , una proteína secretada que inhibe la formación de hueso al unirse a los correceptores LRP5 / LRP6 y atenuar la señalización de Wnt. [7] La esclerostina, producto del gen SOST , es el primer mediador de la comunicación entre los osteocitos, los osteoblastos formadores de hueso y los osteoclastos reabsorbentes de hueso, fundamentales para la remodelación ósea. [16] Sólo los osteocitos expresan esclerostina, que actúa de forma paracrina para inhibir la formación de hueso. [16] La esclerostina es inhibida por la hormona paratiroidea (PTH) y la carga mecánica. [16] La esclerostina antagoniza la actividad de BMP (proteína morfogenética ósea), una citocina que induce la formación de hueso y cartílago. [14]
Significación clínica
Se ha descrito una investigación clínicamente importante de un modelo 3D in vitro basado en gel para la potencialidad osteocítica de las células madre CD34 + humanas. Los resultados confirman que las células madre CD34 + humanas poseen un potencial de diferenciación osteogénico único y pueden usarse en la regeneración temprana del hueso lesionado. [17] Los osteocitos mueren como consecuencia de la senescencia , degeneración / necrosis, apoptosis (muerte celular programada) y / o engullimiento osteoclástico. [1] El porcentaje de osteocitos muertos en los huesos aumenta con la edad desde menos del 1% al nacer hasta el 75% después de los 80 años. [18] Se cree que la apoptosis de los osteocitos está relacionada con una disminución de la mecanotransducción, que posiblemente conduce al desarrollo de osteoporosis . [19] Los osteocitos apoptóticos liberan cuerpos apoptóticos que expresan RANKL para reclutar osteoclastos. [11]
La carga mecánica aumenta la viabilidad de los osteocitos in vitro y contribuye al transporte de solutos a través del sistema lacunocanalicular en el hueso, lo que mejora el intercambio de oxígeno y nutrientes y la difusión a los osteocitos. [19] Se ha demostrado que la descarga esquelética induce hipoxia de osteocitos in vivo , esto es cuando los osteocitos sufren apoptosis y reclutan osteoclastos para reabsorber hueso. [19] El microdaño en el hueso ocurre como resultado de eventos repetitivos de carga cíclica y parece estar asociado con la muerte de los osteocitos por apoptosis, que parecen secretar una señal a los osteoclastos para que realicen la remodelación en un sitio dañado. [19] En condiciones normales, los osteocitos expresan altas cantidades de TGF-β y, por lo tanto, reprimen la resorción ósea, pero cuando el hueso envejece, los niveles de expresión de TGF-β disminuyen y la expresión de factores estimulantes de los osteoclastos, como RANKL y M -CSF aumenta, la resorción ósea se mejora, lo que conduce a una pérdida neta de hueso. [19]
La estimulación mecánica de los osteocitos da como resultado la apertura de hemicanales para liberar PGE2 y ATP, entre otras moléculas de señalización bioquímica, que desempeñan un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio entre la formación y reabsorción ósea. [20] La muerte de las células de los osteocitos puede ocurrir en asociación con condiciones patológicas como la osteoporosis y la osteoartritis , lo que conduce a una mayor fragilidad esquelética, relacionada con la pérdida de la capacidad de detectar microdaños y / o reparar señales. [11] [21] Se ha demostrado que la privación de oxígeno que ocurre como resultado de la inmovilización (reposo en cama), el tratamiento con glucocorticoides y la extracción de oxígeno promueven la apoptosis de los osteocitos. [11] Ahora se reconoce que los osteocitos responden de diversas formas a la presencia de biomateriales de implantes. [22]
Ver también
- Lista de tipos de células humanas derivadas de las capas germinales
Referencias
- ^ a b c d Tate, ML; Adamson, JR; Tami, AE; Bauer, TW (2004). "Cells in Focus, The ostecyte". Revista Internacional de Bioquímica y Biología Celular . 36 (1): 1–8. doi : 10.1016 / S1357-2725 (03) 00241-3 . PMID 14592527 .
- ^ Buenzli, Pascal R .; Sims, Natalie A. (1 de junio de 2015). "Cuantificación de la red de osteocitos en el esqueleto humano". Hueso . 75 : 144-150. doi : 10.1016 / j.bone.2015.02.016 . ISSN 1873-2763 . PMID 25708054 .
- ^ a b Sugawara, Y; Kamioka, H; Honjo, T; Tezuka, K; Takano-Yamamoto, T (2005). "Reconstrucción tridimensional de osteocitos calvariales de pollo y sus procesos celulares mediante microscopía confocal". Hueso . 36 (5): 877–83. doi : 10.1016 / j.bone.2004.10.008 . PMID 15820146 .
- ^ Tanaka-amioka, K; Kamioka, H; Ris, H; Lim, SS (1998). "La forma de los osteocitos depende de los filamentos de actina y los procesos de los osteocitos son proyecciones únicas ricas en actina" . J. Bone Miner. Res . 13 (10): 1555–68. doi : 10.1359 / jbmr.1998.13.10.1555 . PMID 9783544 . S2CID 5972946 .
- ^ a b Dudley, HR; Spiro, D (1961). "La fina estructura de las células óseas" . La Revista de Citología Biofísica y Bioquímica . 11 (3): 627–649. doi : 10.1083 / jcb.11.3.627 . PMC 2225143 . PMID 19866598 .
- ^ a b c d e f g h Noble, SN (2008). "El linaje de los osteocitos". Archivos de Bioquímica y Biofísica . 473 (2): 106-111. doi : 10.1016 / j.abb.2008.04.009 . PMID 18424256 .
- ^ a b Divieti Pajevic, P (2009). "Regulación de la reabsorción ósea y la homeostasis mineral por osteocitos". IBMS BoneKEy . 6 (2): 63–70. doi : 10.1138 / 20090363 .
- ^ Organ, CL; Shedlock, AM; Meade, A .; Pagel, M .; Edwards, SV (2007). "Origen del tamaño y la estructura del genoma aviar en dinosaurios no aviares". Naturaleza . 446 (7132): 180–184. Código Bibliográfico : 2007Natur.446..180O . doi : 10.1038 / nature05621 . PMID 17344851 . S2CID 3031794 .
- ^ Palumbo, Carla; Palazzini, Silvana; Zaffe, Davide; Marotti, Gastone (1990). "Diferenciación de osteocitos en la tibia del conejo recién nacido: un estudio ultraestructural de la formación de procesos citoplasmáticos". Órganos de los tejidos de las células . 137 (4): 350–358. doi : 10.1159 / 000146907 . PMID 2368590 .
- ^ a b Franz-Odendaal, T; Hall, B; Witten, PE (2006). "Enterrado vivo: cómo los osteoblastos se convierten en osteocitos". Dinámica del desarrollo . 235 (1): 176-190. doi : 10.1002 / dvdy.20603 . PMID 16258960 . S2CID 42563087 .
- ^ a b c d e f g Bonewald, L (2011). "El osteocito asombroso" . Revista de investigación ósea y mineral . 26 (2): 229–238. doi : 10.1002 / jbmr.320 . PMC 3179345 . PMID 21254230 .
- ^ Palumbo, C (1986). "Un estudio ultraestructural tridimensional de osteoides-osteocitos en la tibia de embriones de pollo". Investigación de células y tejidos . 246 (1): 125-131. doi : 10.1007 / bf00219008 . PMID 3779795 . S2CID 12594545 .
- ^ a b c Dallas, SL; Bonewald, L (2010). "Dinámica de la transición de osteoblasto a osteocito" . Ann NY Acad Sci . 1192 (1): 437–443. Código bibliográfico : 2010NYASA1192..437D . doi : 10.1111 / j.1749-6632.2009.05246.x . PMC 2981593 . PMID 20392270 .
- ^ a b corrió Bezooijen Rl, Ran; Papapoulos, SE; Hamdy, NA; diez Dijke, P; Lowik, C (2005). "Control de la formación ósea por osteocitos". BoneKEy-Osteovision . 2 (12): 33–38.
- ^ Marotti, G; Ferretti, M; Muglia, MA; Palumbo, C; Palazzani, SA (1992). "Una evaluación cuantitativa de las relaciones osteoblastos-osteocitos en la creciente superficie endóstica de tibias de conejo". Hueso . 13 (5): 363–368. doi : 10.1016 / 8756-3282 (92) 90452-3 . PMID 1419377 .
- ^ a b c Bellido, T (2007). "La apoptosis de osteocitos induce la reabsorción ósea y afecta la respuesta esquelética a la ingravidez". BoneKEy-Osteovision . 4 (9): 252-256. doi : 10.1138 / 20070272 .
- ^ Srikanth, Lokanathan; Sunitha, Manne Mudhu; Kumar, Pasupuleti Santhosh; Chandrasekhar, Chodimella; Vengamma, Bhuma; Sarma, Potukuchi Venkata Gurunadha Krishna (noviembre de 2016). "Modelo 3D in vitro basado en gel que explora la potencialidad osteocítica de las células madre CD34 + humanas". Informes de biología molecular . 43 (11): 1233-1242. doi : 10.1007 / s11033-016-4053-4 . ISSN 1573-4978 . PMID 27497820 . S2CID 13230517 .
- ^ Tomkinson, A; Reeve, J; Shaw, RW; Noble, BS (1997). "La muerte de los osteocitos por apoptosis acompaña a la abstinencia de estrógenos en el hueso humano". La Revista de Endocrinología Clínica y Metabolismo . 82 (9): 3128–3135. doi : 10.1210 / jc.82.9.3128 . PMID 9284757 .
- ^ a b c d e Heino, TJ; Kurata, K; Higaki, H; Vaananen, K (2009). "Evidencia del papel de los osteocitos en el inicio de la remodelación dirigida". Tecnología y Sanidad . 17 (1): 49–56. doi : 10.3233 / THC-2009-0534 . PMID 19478405 .
- ^ Burra, S; Nicolella, DP; Jiang, JX (2011). "Caballo oscuro en biología de osteocitos" . Biología comunicativa e integrativa . 4 (1): 48–50. doi : 10.4161 / cib.13646 . PMC 3073269 . PMID 21509177 .
- ^ Carpentier, VT; Wong, J; Sí, Y; Gan, C; Sutton-Smith, P; Badiei, A; Fazzalari, NL; Kuliwaba, JS (2012). "Mayor proporción de lagunas de osteocitos hipermineralizados en hueso trabecular humano osteoporótico y osteoartrítico: implicaciones para la remodelación ósea". Hueso . 50 (3): 688–694. doi : 10.1016 / j.bone.2011.11.021 . PMID 22173055 .
- ^ Shah, FA; Thomsen, P .; Palmquist, A. (4 de junio de 2018). "Una revisión del impacto de los biomateriales de implantes en los osteocitos" . Revista de Investigación Dental . 97 (9): 977–986. doi : 10.1177 / 0022034518778033 . PMC 6055115 . PMID 29863948 .
enlaces externos
- Imagen de histología: 02003loa - Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston - "Histogénesis de cartílago y hueso y hueso: células de * Imagen de histología: 02705loa - Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston -" Histogénesis de cartílago y hueso y hueso: hueso compacto "* = D Histología en ou.edu