Po aktywacji osteoklasty przemieszczają się do obszarów mikropęknięć w kości za pomocą chemotaksji. Osteoklasty leżą w małych jamach zwanych lukami Howarda, powstałych w wyniku trawienia kości podstawowej. Strefą uszczelniającą jest przytwierdzenie błony plazmowej osteoklastu do leżącej kości. Strefy uszczelniające są ograniczone pasami wyspecjalizowanych struktur adhezyjnych zwanych podosomami. Przywiązanie do matrycy kostnej jest ułatwione przez receptory integrynowe, takie jak avß3, za pośrednictwem specyficznego motywu aminokwasowego Arg-Gly-Asp w białkach matrycy kostnej, takich jak osteopontin., Osteoklast uwalnia jony wodorowe poprzez działanie anhydrazy węglanowej (H2O + CO2 → HCO3− + h+) przez karbowaną granicę do jamy resorpcyjnej, zakwaszając i wspomagając rozpuszczanie zmineralizowanej matrycy kostnej do Ca2+, H3PO4, H2CO3, wody i innych substancji. Wykazano, że zaburzenia anhydrazy węglanowej powodują niektóre formy osteopetrozy. Jony wodorowe są pompowane przy wysokim gradiencie stężenia przez pompy protonowe, w szczególności przez unikalną wakuolarną Atpazę. Enzym ten został ukierunkowany w zapobieganiu osteoporozie., Ponadto kilka enzymów hydrolitycznych, takich jak członkowie grup katepsyny i metaloproteazy matrycy (MMP), są uwalniane do trawienia składników organicznych matrycy. Enzymy te są uwalniane do komory przez lizosomy. Spośród tych enzymów hydrolitycznych największe znaczenie ma katepsyna K.
Katepsyna K i inne katepsyny
Katepsyna K jest kolagenolityczną, przypominającą papainę proteazą cysteinową, która ulega ekspresji głównie w osteoklastach i jest wydzielana do jamy resorpcyjnej., Katepsyna K jest główną proteazą biorącą udział w degradacji kolagenu typu I i innych białek pozakolagenowych. Mutacje w genie katepsyny K są związane z pycnodysostozą, dziedziczną chorobą osteopetrotyczną, charakteryzującą się brakiem funkcjonalnej ekspresji katepsyny K. Badania Knockout katepsyny K u myszy prowadzą do fenotypu osteopetrotycznego, który jest częściowo kompensowany przez zwiększoną ekspresję proteaz innych niż katepsyna K i wzmocnioną osteoklastogenezę.
Katepsyna K wykazuje optymalną aktywność enzymatyczną w warunkach kwaśnych., Jest syntetyzowany jako proenzym o masie cząsteczkowej 37kDa, a po aktywacji przez rozpad autokatalityczny przekształca się w dojrzałą, aktywną formę o masie cząsteczkowej ~27kda.
Po polaryzacji osteoklastu nad miejscem resorpcji, katepsyna K jest wydzielana z pofałdowanej granicy do dołu resorpcyjnego. Katepsyna K przenika przez granicę przez pęcherzyki międzykomórkowe, a następnie jest uwalniana przez funkcjonalną domenę wydzielniczą., W obrębie tych pęcherzyków międzykomórkowych katepsyna K, wraz z reaktywnymi formami tlenu generowanymi przez TRAP, dalej degraduje macierz kostną zewnątrzkomórkową.
kilka innych katepsyn jest wyrażanych w osteoklastach, w tym katepsyny B, C, D, E, G i L. funkcja tych proteaz cysteiny i asparaginowych jest ogólnie nieznana w kościach i są one wyrażane na znacznie niższym poziomie niż katepsyna K.,
badania na myszach knockout katepsyny L były mieszane, z doniesieniami o zmniejszonej kości beleczkowej u myszy knockout homozygotycznych i heterozygotycznych katepsyny L w porównaniu do myszy typu dzikiego, a inny raport nie wykazał żadnych nieprawidłowości szkieletowych.
metaloproteinazy matrycowe (MMPs) obejmują rodzinę ponad 20 endopeptydaz zależnych od cynku., Rola metaloproteinaz matrycowych (MMPs) w biologii osteoklastów jest źle zdefiniowana, ale w innych tkankach są one związane z aktywacją czynników wzrostu guza, takich jak aktywacja czynników wzrostu i są wymagane dla przerzutów nowotworowych i angiogenezy.
MMP9 jest związane z mikrośrodowiskiem kości. Jest on wyrażany przez osteoklasty i wiadomo, że jest potrzebny do migracji osteoklastów i jest silną żelatynazą. Transgeniczne myszy pozbawione MMP-9 rozwijają wady w rozwoju kości, angiogenezie wewnątrzkostnej i naprawie złamań.,uważa się, że MMP-13 bierze udział w resorpcji kości i różnicowaniu osteoklastów, ponieważ myszy nokautujące wykazały zmniejszoną liczbę osteoklastów, osteopetrozę i zmniejszoną resorpcję kości.
MMP wyrażone przez osteoklast to MMP-9, -10, -12 i -14. poza MMP-9 niewiele wiadomo o ich znaczeniu dla osteoklastu, jednak wysoki poziom MMP-14 znajduje się w strefie uszczelnienia.
fizjologia Osteoklastówedytuj
w latach 80.i 90. szczegółowo zbadano fizjologię typowych osteoklastów., Wraz z odizolowaniem granicy, transport jonów przez nią był badany bezpośrednio w szczegółach biochemicznych. Zweryfikowano zależny od energii transport kwasu i oczyszczono postulowaną pompę protonową. Wraz z udaną kulturą osteoklastów okazało się, że są one zorganizowane w celu wspierania masowego transportu protonów w celu zakwaszenia Komory resorpcji i rozpuszczania minerału kostnego. Obejmuje to przepuszczalność graniczną CL w celu kontrolowania potencjału błonowego i zasadową wymianę CL- / HCO3 w celu utrzymania pH cytozolowego w fizjologicznie akceptowalnych zakresach.,>
skuteczność wydzielania jonów zależy od tego, czy osteoklast tworzy skuteczne uszczelnienie wokół komory resorpcji. Umiejscowienie tej „strefy uszczelnienia” wydaje się być pośredniczone przez integryny wyrażone na powierzchni osteoklastu. Po wprowadzeniu strefy uszczelniającej wielojądrowy osteoklast ulega reorganizacji. Rozwój silnie invaginated ruffled membrany obejmującej Komory resorpcji pozwala na masywną aktywność wydzielniczą., Ponadto pozwala na pęcherzykową transcytozę minerału i zdegradowanego kolagenu z karbowanej granicy do wolnej błony komórki i jej uwalnianie do przedziału pozakomórkowego. Aktywność ta kończy resorpcję kości, a zarówno składniki mineralne, jak i fragmenty kolagenu są uwalniane do ogólnego krążenia.
Regulacjaedytuj
osteoklasty są regulowane przez kilka hormonów, w tym parathormon (PTH) z gruczołu przytarczyc, kalcytonina z tarczycy i czynnik wzrostu interleukina 6 (IL-6)., Ten ostatni hormon, IL-6, jest jednym z czynników w osteoporozie choroby, która jest nierównowaga między resorpcji kości i tworzenia kości. Aktywność osteoklastów jest również pośredniczona w interakcji dwóch cząsteczek wytwarzanych przez osteoblasty, a mianowicie osteoprotegeryny i ligandu RANK. Zauważ, że cząsteczki te regulują również różnicowanie osteoklastu.