Osteoclasten

De Osteoclasten zijn gigantische cellen die verantwoordelijk zijn voor botafbraak en demineralisatie. Hun activiteit wordt gereguleerd door verschillende stoffen, zoals bijschildklierhormoon. Te veel of te weinig osteoclastactiviteit heeft ernstige gevolgen voor de gezondheid van het skelet.

Wat zijn osteoclasten?

Elke zeven jaar krijgt de mens een compleet nieuw skelet. Menselijke botten passen zich aan de belasting aan en worden voortdurend vernieuwd. Ze worden vernieuwd na microfracturen en breuken. De defecte botmassa wordt verwijderd en er wordt nieuwe botmassa opgebouwd.

De zogenaamde osteoblasten zijn verantwoordelijk voor de bouwwerkzaamheden. Dit zijn onrijpe botcellen die later uitgroeien tot osteocyten. Het afbraakwerk in het botmetabolisme wordt niet uitgevoerd door de osteoblasten, maar door de osteoclasten. Deze botcellen komen voort uit voorlopercellen uit het beenmerg en migreren indien nodig naar het skelet. Hun werk omvat twee verschillende mechanismen: de demineralisatie van de botstof en de daadwerkelijke afbraak van het bot.

Door hun werk vertragen osteoclasten de botgroei en voorkomen ze overmatige groeiprocessen en gezwellen. Ze communiceren met de osteoblasten via de hoofdstof RANKL. Naast deze communicatie speelt de hormonale cyclus een rol bij hun regulering. Het bijschildklierhormoon activeert de afbraak en calcitonine deactiveert de osteoclastactiviteit.

Anatomie en structuur

Osteoclasten zijn meerkernige cellen en behoren daarom tot de zogenaamde reuzencellen. Ze worden gemaakt door de fusie van mononucleaire voorlopercellen in het beenmerg, ook wel bloedstamcellen genoemd.

Ze maken deel uit van het mononucleaire fagocytische systeem. Dit betekent het geheel van alle cellen van het reticulaire bindweefsel, waarvan sommige deel uitmaken van het immuunsysteem en verantwoordelijk zijn voor de afbraak en verwijdering van afval en vreemde deeltjes. Osteoclasten hebben een diameter van 30 tot 100 µm en kunnen meer dan 20 celkernen bevatten. Ze zitten op het oppervlak van het bot in de Howship-lacunes en bewegen amoeboid. Je apicale pool van één wijst naar het bot. In het midden ligt een zone met blaasjes met een celmembraan gevouwen als een bloem. Deze "gegolfde rand" is de plaats voor de resorptie van het bot.

De periferie van de osteoclasten is intens gekleurd. Het adhesieapparaat daar laat de cellen aan het bot hechten met een minimale afstand van 0,3 nm. Deze "afdichtingszone" wordt omsloten door het cytoplasma, dat ook wel de "heldere zone" wordt genoemd en heeft slechts een paar celorganellen, maar veel contractiele eiwitten.

Functie en taken

De opbouw- en afbraakprocessen van de botstof zijn optimaal gecoördineerd en worden gestuurd door een fijngeregeld stuurcircuit. De osteoclasten worden gestimuleerd om zich te vormen door verschillende factoren. Bovenal hebben dexamethason, 1,25- (OH) 2VitD3, parathyroïdhormoon, PTHrP, prostaglandine-E2 en cytokines een botresorptief effect. Daarentegen hebben bisfosfonaten, calcitonine en oestrogenen een remmend effect op de osteoclasten.

Deze factoren regelen de activering van de zogenaamde PU.1-transcriptiefactor. Het controleert de omzetting van de beenmergmacrofagen in meerkernige osteoclasten. De stoffen RANKL en osteoprotegerin zijn ook betrokken bij activering. De hormonale stuurcircuits gebruiken de botten als een soort buffer om de calciumbalans te reguleren. Het botresorptieve bijschildklierhormoon geeft bijvoorbeeld calcium af. Calcitonine daarentegen stimuleert de opslag van calcium. De op deze manier gecontroleerde permanente opbouw en afbraak van botstof betekent dat het skelet zich aanpast aan belastingen en veranderingen. Op deze manier wordt materiaalmoeheid voorkomen. Inmiddels hebben osteocyten ook een rol gekregen bij de regulatie van osteoclasten.

Osteocyten zijn ingesloten osteoblasten die zijn gerijpt. Als een bot wordt aangetast door een breuk of microfractuur, sterven de osteocyten door een gebrek aan voedingsstoffen en bellen ze de osteoclasten ter plaatse door de vrijgekomen stoffen. Het werk van osteoclasten bestaat uit twee mechanismen. Er is een minimale kloof tussen een osteoclast en de botsubstantie waarbij de pH-waarde wordt verlaagd. Door deze afbraak worden de botten gedemineraliseerd. Minerale zouten worden gewonnen. De hiervoor benodigde pH-waarde wordt constant gehouden door actief protontransport. De osteoclasten verwijderen de collagene botmatrix met behulp van proteolytische enzymen. Daarbij fagocyteren ze de vrijgekomen collageenfragmenten.

Ziekten

Wanneer de osteoclastactiviteit afneemt of toeneemt, kan deze verandering pathologisch worden. Ontbinding en reconstructie worden idealiter gecoördineerd in gezonde botten.

Een verminderde activiteit van osteoclasten kan daarom net zoveel schade aanrichten als een verhoogde activiteit. Bij genetische osteopetrose is er bijvoorbeeld een sterk verminderde osteoclastactiviteit. Anderzijds is verhoogde osteoclastactiviteit kenmerkend voor niet-genetische osteoporose, hyperparathyroïdie, osteodystrofie deformans en aseptische botnecrose. Hetzelfde geldt voor reumatoïde artritis, parodontitis en osteogenesis imperfecta. Wanneer de osteoclasten actiever zijn, wordt botmassa sneller afgebroken dan kan worden gereproduceerd.

De getroffenen lijden daarom aan kwetsbare en zwakke botten. Bij hyperparathyreoïdie wordt het regulerende apparaat van botvorming zelf aangetast. De epitheelcellen zijn abnormaal en ontregelen zo het calciumniveau in het lichaam in de vorm van bijschildklierhormoon. De reden hiervoor is de verhoogde afscheiding van het bijschildklierhormoon, wat terug te voeren is op een adenoom of een vergroting van de bijschildklieren. Het verhoogde niveau van het bijschildklierhormoon verhoogt het botverlies. Het resultaat is ernstige botpijn en verminderde calciumuitscheiding in de nieren. De hoeveelheid calcium in het bloed neemt toe en veroorzaakt nierstenen.

Typische en veel voorkomende botziekten

• osteoporose
• Bot pijn
• Gebroken bot
• de ziekte van Paget