Osteócito - Osteocyte

Osteócito
Seção transversal do osso en.svg
Seção transversal de um osso
Células ósseas - Osteócitos 1 - Smart-Servier.png
Ilustração mostrando um único osteócito
Detalhes
Localização Osso
Identificadores
Latina osteócito
Malha D010011
º H2.00.03.7.00003
FMA 66779
Termos anatômicos da microanatomia

Um osteócito , um tipo de célula óssea de formato oblato com processos dendríticos, é a célula mais comumente encontrada no tecido ósseo maduro e pode viver tanto quanto o próprio organismo. O corpo humano adulto tem cerca de 42 bilhões deles. Os osteócitos não se dividem e têm meia-vida média de 25 anos. Eles são derivados de células osteoprogenitoras, algumas das quais se diferenciam em osteoblastos ativos (que podem se diferenciar ainda mais em osteócitos). Osteoblastos / osteócitos se desenvolvem no mesênquima .

Em ossos maduros, os osteócitos e seus processos residem dentro de espaços chamados lacunas (em latim para um buraco ) e canalículos , respectivamente. Os osteócitos são simplesmente osteoblastos aprisionados na matriz que secretam. Eles estão ligados entre si por meio de longas extensões citoplasmáticas que ocupam minúsculos canais chamados canalículos, que são usados ​​para a troca de nutrientes e resíduos por meio de junções comunicantes .

Embora os osteócitos tenham atividade sintética reduzida e (como os osteoblastos) não sejam capazes de divisão mitótica, eles estão ativamente envolvidos na renovação rotineira da matriz óssea, por meio de vários mecanismos mecanossensoriais. Eles destroem o osso por meio de um mecanismo rápido e transitório (em relação aos osteoclastos ) denominado osteólise osteocítica. Hidroxiapatita , carbonato de cálcio e fosfato de cálcio são depositados ao redor da célula.

Estrutura

Os osteócitos têm um formato estrelado, com aproximadamente 7 micrômetros de profundidade e 15 micrômetros de largura por 15 micrômetros de comprimento. O corpo celular varia em tamanho de 5-20 micrômetros de diâmetro e contém 40-60 processos celulares por célula, com uma distância célula a célula entre 20-30 micrômetros. Um osteócito maduro contém um único núcleo localizado em direção ao lado vascular e possui um ou dois nucléolos e uma membrana. A célula também exibe um retículo endoplasmático de tamanho reduzido, aparelho de Golgi e mitocôndrias, e processos celulares que se irradiam amplamente em direção às superfícies ósseas nas lamelas circunferenciais ou em direção a um canal haversiano e linha de cimento externa típica de osteons em osso lamelar concêntrico. Os osteócitos formam uma extensa rede lacunocanalicular dentro da matriz de colágeno mineralizado tipo I, com corpos celulares residindo dentro das lacunas e processos celulares / dendríticos dentro de canais chamados canalículos.

Um osteócito em osso de rato exposto por ataque com molde de resina

Desenvolvimento

O registro fóssil mostra que os osteócitos estavam presentes em ossos de peixes sem mandíbula de 400 a 250 milhões de anos atrás. Foi demonstrado que o tamanho do osteócito varia com o tamanho do genoma; e essa relação tem sido usada em pesquisas paleogenômicas.

Durante a formação óssea, um osteoblasto é deixado para trás e enterrado na matriz óssea como um "osteócito osteóide", que mantém contato com outros osteoblastos por meio de processos celulares estendidos. O processo de osteocitogênese é amplamente desconhecido, mas as seguintes moléculas demonstraram desempenhar um papel crucial na produção de osteócitos saudáveis, tanto em números corretos quanto em distribuições específicas: metaloproteinases da matriz (MMPs), proteína da matriz dentinária 1 (DMP-1) , fator 45 de osteoblastos / osteócitos (OF45), Klotho , fator induzível por TGF-beta (TIEG), ácido lisofosfatídico (LPA), antígeno E11 e oxigênio. 10-20% dos osteoblastos se diferenciam em osteócitos. Os osteoblastos na superfície óssea que são destinados ao sepultamento como osteócitos diminuem a produção de matriz e são enterrados por osteoblastos vizinhos que continuam a produzir matriz ativamente.

Imagem eletrônica HAADF-STEM de um osteócito em maturação (pré-osteócito ou osteócito osteóide) na superfície óssea, aparecendo diretamente acima das células precursoras semelhantes a osteoblastos (matriz descalcificada). Observe os processos celulares alongados que são circundados pela matriz de colágeno tipo I (secretado pelos osteoblastos), já cruzando os limites lamelares à medida que o colágeno (e eventualmente mineral) continua a sepultar a célula. Neste estágio de diferenciação, a célula estaria expressando moléculas como E11 / gp38, MEPE, PHEX e talvez em algum grau DMP1, mas não esclerostina.

Palumbo et al. (1990) distinguem três tipos de células de osteoblastos a osteócitos maduros: preosteócito tipo I (osteócito osteoblástico), preosteócito tipo II (osteócito osteóide) e preosteócito tipo III (parcialmente rodeado por matriz mineral). O "osteócito-osteóide" incorporado deve cumprir duas funções simultaneamente: regular a mineralização e formar processos dendríticos conectivos, que requerem a clivagem do colágeno e de outras moléculas da matriz. A transformação de osteoblasto móvel em osteócito aprisionado leva cerca de três dias e, durante este tempo, a célula produz um volume de matriz extracelular três vezes o seu próprio volume celular, o que resulta em 70% de redução de volume no corpo celular do osteócito maduro em comparação com o original volume de osteoblasto. A célula sofre uma transformação dramática de uma forma poligonal para uma célula que estende os dendritos em direção à frente mineralizante, seguidos por dendritos que se estendem tanto para o espaço vascular ou superfície óssea. À medida que o osteoblasto passa para um osteócito, a fosfatase alcalina é reduzida e a caseína quinase II é elevada, assim como a osteocalcina .

Os osteócitos parecem ser enriquecidos em proteínas resistentes à hipóxia, o que parece ser devido à sua localização embutida e ao suprimento restrito de oxigênio. A tensão de oxigênio pode regular a diferenciação dos osteoblastos em osteócitos, e a hipóxia dos osteócitos pode desempenhar um papel na reabsorção óssea mediada pelo desuso.

Função

Embora os osteócitos sejam células relativamente inertes, eles são capazes de síntese e modificação molecular, bem como de transmissão de sinais a longas distâncias, de forma semelhante ao sistema nervoso. Eles são o tipo de célula mais comum no osso (31.900 por milímetro cúbico em osso bovino a 93.200 por milímetro cúbico em osso de rato). A maioria das atividades do receptor que desempenham um papel importante na função óssea estão presentes no osteócito maduro. Os osteócitos contêm transportadores de glutamato que produzem fatores de crescimento do nervo após a fratura óssea, o que fornece evidências de um sistema de detecção e transferência de informações. Quando os osteócitos foram destruídos experimentalmente, os ossos mostraram um aumento significativo na reabsorção óssea, diminuição da formação óssea, perda óssea trabecular e perda de resposta à descarga.

Os osteócitos são considerados células mecanossensoras que controlam a atividade dos osteoblastos e osteoclastos dentro de uma unidade multicelular básica (BMU), uma estrutura anatômica temporária onde ocorre a remodelação óssea. Os osteócitos geram um sinal inibitório que é passado através de seus processos celulares para os osteoblastos para recrutamento para permitir a formação óssea.

Demonstrou-se que proteínas específicas de osteócitos, como esclerostina, funcionam no metabolismo mineral, bem como outras moléculas como PHEX , DMP-1 , MEPE e FGF-23 , que são altamente expressas por osteócitos e regulam o fosfato e a biomineralização.

O osteócito é um importante regulador da massa óssea e um regulador endócrino chave do metabolismo do fosfato.

Esclerostina

Os osteócitos sintetizam esclerostina , uma proteína secretada que inibe a formação óssea pela ligação aos co-receptores LRP5 / LRP6 e embotamento da sinalização Wnt. A esclerostina, produto do gene SOST , é o primeiro mediador da comunicação entre os osteócitos, osteoblastos formadores de osso e osteoclastos de reabsorção óssea, essenciais para a remodelação óssea. Apenas os osteócitos expressam esclerostina, que atua de forma parácrina para inibir a formação óssea. A esclerostina é inibida pelo hormônio da paratireóide (PTH) e carga mecânica. A esclerostina antagoniza a atividade da BMP (proteína morfogenética óssea), uma citocina que induz a formação de osso e cartilagem.

Fisiopatologia

A osteonecrose refere-se ao padrão clássico de morte celular e processos complexos de osteogênese e reabsorção óssea. A necrose de osteócitos (ON) inicia com necrose celular hematopoiética e adipocítica juntamente com edema da medula intersticial. ON ocorre após cerca de 2 a 3 horas de anoxia; os sinais histológicos de necrose osteocítica não aparecem até cerca de 24 a 72 horas após a hipóxia. ON é inicialmente caracterizado por picnose de núcleos, seguida por lacunas ocas de osteócitos. A revascularização capilar e a hiperemia reativa ocorrem levemente na periferia do local da necrose, seguidas por um processo de reparo que combina a reabsorção e a produção óssea que altera incompletamente o osso morto por osso vivo. O osso Nouveau se sobrepõe às trabéculas mortas junto com a reabsorção fragmentária do osso morto. A reabsorção óssea supera a formação, resultando em uma remoção líquida de osso, integridade estrutural deformada das trabéculas subcondrais, incongruência articular e fratura subcondral.

Significado clínico

Pesquisas clinicamente importantes de modelo 3D in vitro baseado em gel para a potencialidade osteocítica de células-tronco CD34 + humanas foram descritas. Os resultados confirmam que as células-tronco CD34 + humanas possuem potencial único de diferenciação osteogênica e podem ser usadas na regeneração precoce de osso lesado. Os osteócitos morrem como consequência de senescência , degeneração / necrose, apoptose (morte celular programada) e / ou envolvimento osteoclástico. A porcentagem de osteócitos mortos no osso aumenta com a idade de menos de 1% ao nascimento para 75% após os 80 anos. Pensa-se que a apoptose dos osteócitos esteja relacionada à diminuição da mecanotransdução, que possivelmente leva ao desenvolvimento de osteoporose . Osteócitos apoptóticos liberam corpos apoptóticos que expressam RANKL para recrutar osteoclastos.

A carga mecânica aumenta a viabilidade dos osteócitos in vitro e contribui para o transporte do soluto através do sistema lacuno-canalicular no osso, o que aumenta a troca de oxigênio e nutrientes e a difusão para os osteócitos. Foi demonstrado que a descarga esquelética induz a hipóxia dos osteócitos in vivo , ou seja, quando os osteócitos sofrem apoptose e recrutam os osteoclastos para reabsorver o osso. O microdano no osso ocorre como resultado de eventos repetitivos de carregamento cíclico e parece estar associado à morte de osteócitos por apoptose, que parecem secretar um sinal para os osteoclastos direcionados para realizar a remodelação em um local danificado. Em condições normais, os osteócitos expressam grandes quantidades de TGF-β e, portanto, reprimem a reabsorção óssea, mas quando o osso envelhece, os níveis de expressão de TGF-β diminuem e a expressão de fatores estimuladores de osteoclastos, como RANKL e M-CSF aumenta , a reabsorção óssea é então aumentada, levando à perda óssea líquida.

A estimulação mecânica dos osteócitos resulta na abertura de hemicanais para liberação de PGE2 e ATP, entre outras moléculas sinalizadoras bioquímicas, que desempenham papel crucial na manutenção do equilíbrio entre a formação e reabsorção óssea. A morte celular dos osteócitos pode ocorrer em associação com condições patológicas, como osteoporose e osteoartrite , o que leva ao aumento da fragilidade do esqueleto, ligada à perda da capacidade de detectar microdanos e / ou reparar sinais. Foi demonstrado que a privação de oxigênio que ocorre como resultado da imobilização (repouso no leito), tratamento com glicocorticóides e retirada de oxigênio promove a apoptose dos osteócitos. É agora reconhecido que os osteócitos respondem de várias maneiras à presença de biomateriais de implante.

Veja também

Referências

links externos