Tkanka kostna

Kość jest tkanką w której zachodzą stale dwa procesy pozostające ze sobą

w stanie dynamicznej równowagi:• Osteogeneza (kościotworzenie) - przeważa do

25-30 lat tzn. do osiągnięcia szczytowej masy kostnej

• Resorpcja kości - po osiągnięciu szczytowej masy kostnej dochodzi do przewagi procesów resorpcji -> utrata m. kostnej w ilości ok. 1,5% rocznie

Komórki kostne decydujące o przebudowie kości

• Osteoklasty resorpcja kości• Osteoblasty osteogeneza• Osteocyty wymiana składników

mineralnych

Komórki kostne decydujące o przebudowie kości

Osteoklasty• duże, wielojądrzaste komórki o śr. 20-100 mm,

powstają z komórek monocytowo-makrofagowych szpiku, niszczą tkankę kostną

• resorbując starą kość, tworzą na powierzchni kory podłużne zagłębienia, zwane zatokami resorpcyjnymi Howshipa, zaś we wnętrzu kości zbitej cylindryczne kanały

Osteoblasty• znacznie mniejsze od osteoklastów

jednojądrzaste komórki; wywodzą się z komórek mezenchymalnych, warunkują wytwarzanie kości

• tworzą one część organiczną kości, czyli osteoid, a następnie decydują o jego właściwej mineralizacji; komórki te układając kolejne warstwy kości grubości 5 – 10 mm, ulegają zatopieniu w wytworzonej przez siebie tkance i przekształcają się w osteocyty.

Komórki kostne decydujące o przebudowie kości

Osteocyty• mają liczne długie wypustki, którymi łączą się

między sobą oraz z wypustkami osteoblastów i komórek wyścielających, leżących na powierzchni kości; warunkują wymianę składników mineralnych pomiędzy krwią i kością

• w razie potrzeby mogą:– rozpuszczać kość ze swojego najbliższego otoczenia i

uwalniać wapń i fosfor do płynu pozakomórkowego i krwi– magazynować w szkielecie nadwyżki tych pierwiastków

Komórki kostne decydujące o przebudowie kości

Fazy przebudowy kości

1. Faza aktywacji – komórki macierzyste szpiku kostnego dla osteoklastów wędrują do miejsca przebudowy kości, przekształcają się w osteoklasty, przyłączają się do powierzchni resorpcji

2. Faza resorpcji – osteoklasty wnikają wypustkami do kości i powodują resorpcję kości w postaci lejkowego ubytku (zatoka Howshipa; 10-100 mm głębokości)

3. Faza odnowy – do lejkowatego ubytku wnikają początkowo fagocyty, wygładzają powierzchnię (linia cementowa; ok. 3-5 dni), na nich osiadają komórki macierzyste mezenchymy, namnażają się i przekształcają w preosteoblasty i osteoblasty. Osteoblasty wytwarzają osteoid, który ulega mineralizacji w ciągu 5-10 dni.

Fazy przebudowy kości

Proces przebudowy kości

Przebudowa kości

• Proces odnowy kości -> 70 – 80 dni

• Proces resorpcji kości i jej odnowy -> około 3 miesięcy

Komórki biorące udział w przebudowie kości podlegają

regulacji• endokrynnej (parathormon, kalcytonina,

glikokortykosteroidy, estrogeny, testosteron, hormon wzrostu, aktywne postacie wit. D3)

• parakrynnej (biologicznie czynne związki produkowane przez określoną komórkę, działające na komórki z najbliższego otoczenia)

• autokrynnej (biologicznie czynne związki produkowane i wydzielane na zewnątrz przez określoną komórkę i działajace na tę samą komórkę)

W procesach regulacji parakrynnej i autokrynnej biorą udział

• prostaglandyny: głównie serii E pobudzają różnicowanie osteoblastów oraz wytwarzanie kolagenu, pobudzają proces powstawania osteoklastów z komórek macierzystych oraz zwiększają ich aktywność resorpcyjną

• czynnik wzrostowy fibroblastów (FGF – fibroblast growth factor): pobudza syntezę kolagenu typu I

• transformujący czynnik wzrostowy ß 1 i ß 2 (TGF-ß – transforming growth factor): pobudza resorpcję kości

• ß2-makroglobulina: pobudza syntezę kolagenu przez osteoblasty

• płytkowy czynnik wzrostowy (PDGF – platelet derived growth factor): pobudza osteogenezę

• insulinopodobne czynniki wzrostowe (IGF – insulin-like growth factors): pobudzają syntezę chrząstki oraz podziały osteoblastów

• czynnik pobudzający aktywność osteoklastów wytwarzany przez limfocyty T (OAF – osteoclast activating factor)

W procesach regulacji parakrynnej i autokrynnej biorą udział

Parathormon

• Hormon przytarczyc składający się z 84 aminokwasów

• Reguluje wspólnie z kalcytoniną i wit. D stęż. Ca+2 i poziom fosforanów w płynie pozakomórkowym

• Jest odpowiedzialny za zwiększenie:– uwalniania wapnia i fosforanów z kości do krwi– liczby osteoklastów, a zmniejszenie liczby osteoblastów– wchłaniania Ca+2 z jelita cienkiego; wspólnie z wit. D– reabsorpcji Ca+2 w cewkach nerkowych i wydalanie fosforanów– aktywację przemiany 25(OH)D3 do 1,25(OH)2D3 w nerkach

• Hipokalcemia wzmaga wydzielanie parathormonu

- zwiększenie odkładania wapnia i fosforu w postaci hydroksyapatytu w kościach

- przyspieszenie mineralizacji kości

- zwiększenie wytwarzania 1,25(OH)2D3 w nerkach

- zwiększenie wchłaniania wapnia- hamowanie przemiany preosteoklastów w osteoklasty- hamowanie uwalniania wapnia z kości- zmniejszenie wydalania Ca+2 z moczem- wzrost stęż. Ca+2 we krwi prowadzi do wzrostu wydzielania

kalcytoniny

Kalcytonina

Hormon tarczycy regulujący poziom zjonizowanego wapnia we krwi poprzez:

Witamina D

•Reguluje stężenie wapnia i fosforanów we krwi•Pobudza biosyntezę białka wiążącego Ca+2

•Zwiększa wchłanianie wapnia i fosforanów • w jelicie i nerkach•Zwiększa osteolizę osteoklastyczną•Przyspiesza mineralizację chrząstki•Zwiększa resorpcję zwrotną wapnia i fosforanów w nerkach

Witamina D – przemiany, działanie na homeostazę Ca-P

Hormon wzrostu

•Warunkuje wzrost kości na długość oraz wpływa na procesy przebudowy

•Przyspiesza dojrzewanie osteoblastów i osteoklastów

•Przyspiesza proces przemiany 25(OH)D3 do 1,25(OH)2D3

•Zwiększa wchłanianie wapnia w jelitach

Hormony gruczołu tarczowego•Pobudzają proces przebudowy kości i uczestniczą w dojrzewaniu szkieletu kostnego

•Bezpośrednio pobudzają aktywność osteoklastów oraz zwiększają wydalanie Ca+2 z moczem u chorych z nadczynnością tarczycy skłonność do kamicy nerkowej

•Niedoczynność tarczycy -> opóźnienie rozwoju układu kostnego

•Nadczynność tarczycy osteopenia; ujemny bilans wapniowy na skutek zmniejszenia wchłaniania wapnia w jelitach i przyspieszenia procesu resorpcji kości

Estrogeny

• Syntetyzowane głównie przez:- jajniki- łożysko- korę nadnerczy- inne tkanki: wątrobową, tłuszczową, mięśnie poprzecznie prążkowane, mieszki włosowe mogą przekształcać prekursory steroidów w estrogeny

Naturalne:•17ß-estradiol – najsilniejszy, wytwarzany z cholesterolu w

jajnikach, w wątrobie ulega przekształceniu do estronu

•Estron – wytwarzany w jajnikach i w tkankach obwodowych (tkanka tłuszczowa) może ulegać konwersji do estriolu

•Estriol – estrogen wtórny, wytwarzany w tkankach obwodowych, związek o krótszym czasie działania

Estrogeny

Estrogeny – 17ß-estradiol

• Przyspiesza proces dojrzewania i aktywność osteoblastów

• Zwiększa wytwarzanie kolagenu typu I

• Niedobór 17ß-estradiolu -> wzrost aktywności osteoklastów oraz zmniejszenie wydzielania kalcytoniny

Androgeny – testosteron, androstendion

• Wpływają na wzrost masy kostnej i ich wytrzymałość

• Niedobór androgenów powoduje opóźnienie rozwoju szkieletu oraz przedłużenie okresu wzrostu

Glikokortykosteroidy

• Hamują aktywność osteoblastów

• Pobudzają wytwarzanie androgenów i estrogenów

• Zmniejszają wchłanianie wapnia w jelitach

• Ich nadmiar prowadzi do osteopenii tj. do zmniejszenia liczby i grubości beleczek kostnych oraz do zmniejszenia grubości części korowej kości

Osteopenia posterydowa

• Zależy od dawki• Czasu stosowania• Wieku i płci• Rodzaju choroby leczonej sterydami• Może wystąpić już po 2 tyg. ich stosowania

Osteopenia posterydowa usposabia do występowania złamań kości długich kończyn, żeber i kręgów

Insulina

• Zwiększa wytwarzanie mukopolisacharydów przez chondrocyty

• Pobudza osteoblasty do wytwarzania kolagenu

• Niedobór insuliny (cukrzyca) prowadzi do zwolnienia procesów odnowy kości

Witamina C• Niezbędna do prawidłowego wytwarzania

kolagenu przez osteoblasty– Pełni funkcję kofaktora w potranslacyjnej modyfikacji

prokolagenu typu I– Bierze udział w hydrolacji lizyny i proliny– Warunkuje wytwarzanie kolagenu typu I

Niedobór wit.C prowadzi do:– niedoboru osteoidu, – niewłaściwego wytwarzania macierzy kostnej, – upośledzenia procesu kostnienia, – osteopenii, mniejszej wytrzymałości kości, – zwolnienia gojenia się złamań kości– u ludzi młodych zwolnienie procesu różnicowania się

komórek chrząstki w obrębie nasad kości, zatrzymanie wzrostu kości