Når aktivert, osteoklaster flytte til områder av microfracture i beinet ved chemotaxis. Osteoklaster ligge i små hulrom som kalles Howship er lacunae, dannet fra fordøyelsen av underliggende bein. Tetting sone er vedlegg til osteoclast plasma membran til den underliggende bein. Tetting sonene er avgrenset av belter av spesialiserte vedheft strukturer kalt podosomes. Vedlegg til bein matrix er tilrettelagt av integrin reseptorer, slik som avß3, via spesifikke aminosyre motiv Arg-Gly-Asp i bein matrix proteiner, slik som osteopontin., Den osteoclast utgivelser hydrogen ioner gjennom handling av karbonsyre anhydrase (H2O + CO2 → HCO3− + H+) gjennom ruffled grensen til resorptive hulrom, forsurende og hjelpe oppløsning av mineralisert bein matrise i Ca2+, H3PO4, H2CO3, vann og andre stoffer. Dysfunksjon av karbonsyre anhydrase har vært dokumentert til å forårsake noen former for osteopetrose. Hydrogen ioner er pumpet opp mot en høy konsentrasjon gradient av proton pumper, spesielt en unik vacuolar-ATPase. Dette enzymet har vært målrettet i forebygging av osteoporose., I tillegg er flere hydrolytic enzymer, som for eksempel medlemmer av cathepsin og matrix metalloprotease (MMP) grupper, er utgitt å fordøye den organiske komponenter av matrisen. Disse enzymene er sluppet inn i batterirommet ved å lysosomes. Av disse hydrolytic enzymer, cathepsin K er av størst betydning.
Cathepsin K og andre cathepsinsEdit
Cathepsin K er en collagenolytic, papain-aktig, cystein protease som er i hovedsak uttrykt i osteoklaster, og er utskilt i resorptive gropen., Cathepsin K er den store protease involvert i nedbrytning av type i kollagen og andre noncollagenous proteiner. Mutasjoner i cathepsin K genet er assosiert med pycnodysostosis, en arvelig osteopetrotic sykdom, preget av mangel på funksjonell cathepsin K uttrykk. Knockout studier av cathepsin K i mus føre til en osteopetrotic fenotypen, som er delvis kompensert med økt uttrykk av proteases andre som cathepsin K og forbedret osteoclastogenesis.
Cathepsin K har en optimal enzymatisk aktivitet i sure forhold., Det er fremstilt som en proenzyme med en molekylvekt på 37kDa, og ved aktivering av autocatalytic cleavage, er forvandlet til den modne, aktiv form med en molekylvekt på ~27kDa.
Når polarisering av osteoclast over området av resorpsjon, cathepsin K er utskilt fra ruffled grensen til resorptive gropen. Cathepsin K transmigrates over ruffled grensen av intercellulær blemmer og deretter utgitt av funksjonelle secretory domene., Innenfor disse intercellulær blemmer, cathepsin K, sammen med reaktive oksygen arter som er generert av FELLEN, ytterligere forringer bein ekstracellulære matrix.
Flere andre cathepsins er uttrykt i osteoklaster inkludert cathepsins B, C, D, E, G og L. funksjonen av disse cystein og aspartic proteases er generelt ukjent innenfor bein, og de er uttrykt på et mye lavere nivå enn cathepsin K.,
Studier på cathepsin L knockout-mus har vært blandet, med en rapport av redusert trabekulært bein i homozygot og heterozygot cathepsin L knockout-mus sammenlignet med vill-type og en annen rapport fant ingen skjelett misdannelser.
Matrix metalloproteinasesEdit
The matrix metalloproteinases (MMPs) består av en familie av mer enn 20 sink-avhengige endopeptidases., Rollen matrix metalloproteinases (MMPs) i osteoclast biologi er dårlig definert, men i andre vev som de har vært knyttet til svulsten fremme aktiviteter, for eksempel aktivering av vekstfaktorer og er nødvendig for tumor metastasering og angiogenese.
MMP9 er forbundet med bein microenvironment. Det er uttrykt av osteoklaster, og er kjent for å være nødvendige for osteoclast migrasjon og er en kraftig gelatinase. Transgene mus som mangler MMP-9 utvikle defekter i bein utvikling, intraosseous angiogenese, og brudd repair.,
MMP-13 er antatt å være involvert i benresorpsjon og i osteoclast differensiering, som knockout-mus åpenbart redusert osteoclast tall, osteopetrose, og redusert benresorpsjon.
MMPs uttrykt ved osteoclast inkluderer MMP-9, -10, -12, og -14. bortsett fra MMP-9, lite er kjent om deres relevans i forhold til osteoclast, men høye nivåer av MMP-14 er funnet på tetting sone.
Osteoclast physiologyEdit
I 1980-og 90-tallet fysiologi av typiske osteoklaster ble studert i detalj., Med isolasjon av ruffled grensen, ion-transport over det ble studert direkte i biokjemiske detalj. Energi-avhengig syre transport ble bekreftet og postulerte proton pumpe renset. Med den vellykkede kultur osteoklaster, det ble tydelig at de er organisert for å støtte den massive transport av protoner for forsuring av resorpsjon rom og solubilization av bone mineral. Dette inkluderer ruffled grensen Cl− permeabilitet for å kontrollere membran potensial og basolateral Cl−/HCO3− exchange for å opprettholde cytosolic pH i fysiologisk akseptable områder.,>
effektiviteten av sin ion-sekresjon avhenger av osteoclast danner en effektiv tetning rundt gjenopptak batterirommet. Plasseringen av denne «forsegling sone» ser ut til å være mediert av integrins uttrykt på osteoclast overflaten. Med forsegling sone på plass, multinucleated osteoclast reorganiserer seg selv. Å utvikle den svært invaginated ruffled membran apposing gjenopptak rommet som lar massive secretory aktivitet., I tillegg er det tillater vesicular transcytosis av mineral-og degradert kollagen fra ruffled grensen til gratis membran av cellen, og utgivelsen i det ekstracellulære rom. Denne aktiviteten fullfører benresorpsjon, og både mineralske komponenter og kollagen fragmenter er frigitt til den generelle sirkulasjon.
RegulationEdit
Osteoklaster er regulert av flere hormoner, inkludert parathyreoideahormon (PTH) fra parathyroid kjertel, kalsitonin fra skjoldbruskkjertelen, og vekstfaktor interleukin 6 (IL-6)., Dette siste hormon, IL-6, er en av de faktorer i sykdommen osteoporose, som er en ubalanse mellom benresorpsjon og beindannelse. Osteoclast aktivitet er også påvirket av samspillet av to molekyler som produseres av osteoblaster, nemlig osteoprotegerin og RANG ligand. Merk at disse molekylene også regulere differensiering av osteoclast.