Osteoclasti
Che cosa sono gli osteoclasti?
Gli Osteoclasti vengono definiti come sincizi polinucleati forniti di attività erosiva verso la matrice ossea.
L'etimologia greca della parola Osteoclasto è data dalle parole "osteo" e"klastes" che insieme significano appunto "rompitore osseo".
Queste cellule si riscontrano sulle trabecole ossee in via di riassorbimento ed appaiono accolte in fossette definite lacune di Howship (Fig. 1) le quali si formano proprio a seguito della azione erosiva di questo citotipo annoverato tra le cellule che compongono il tessuto osseo.
(Fig. 1) Rappresentazione della localizzazione di un Osteoclasto nella lacuna di Howship da esso stesso prodotta.
Osteoclastogenesi
Nonostante si tratti di cellule del tessuto osseo, gli Osteoclasti non si generano a partire dalle cellule osteoprogenitrici come accade per gli Osteoblasti ma seguono un processo di differenziamento diverso.
Gli Osteoclasti derivano da cellule staminali ematopoietiche ed il loro precursore diretto appartiene alla famiglia monocito-macrofagica. Essi infatti, sono sincizi derivanti dalla fusione di queste cellule progenitrici.
L'Osteoclastogenesi (Fig. 2) è stata scoperta attraverso diversi studi in vitro che riguardavano diversi ambiti quali l'analogia recettoriale di Osteoclasti e Macrofagi; l'analisi di una rara malattia congenita definita Osteopetrosi che colpisce anche l'uomo ed infine la dimostrazione che in determinate condizioni colturali le cellule macrofagiche possono differenziarsi in Osteoclasti.
La maturazione in vitro dei Macrofagi presuppone il contatto diretto con gli Osteoblasti o cellule stromali del midollo attraverso l'interazione del recettore RANK con il suo ligando che consiste in un controrecettore RANKL. Contemporaneamente gli Osteoblasti o le cellule stromali secernono una citochina che stimola il differenziamento indicata come CSF1 la quale si lega al recettore CSF1R della cellula macrofagica.
Gli Osteoblasti o le cellule stromali possono esercitare un controllo del differenziamento andando ad inibire il legame tra RANK e RANKL attraverso la secrezione della proteina Osteoprotegerina (OPG).
L'Osteoclastogenesi viene invece stimolata dal Paratormone il quale provoca un aumento della produzione di RANKL e CSF1 ed una diminuzione della secrezione di OPG da parte degli Osteoblasti o delle cellule stromali del midollo.
(Fig. 2) Rappresentazione schematica degli eventi della Osteoclastogenesi a partire da Osteoblasti e cellule macrofagiche che rappresentano i precursori degli Osteoclasti fondendosi tra loro a seguito del legame tra RANKL e RANK.
Anatomia microscopica degli Osteoclasti
Gli Osteoclasti (Fig. 3) appaiono come cellule giganti polinucleate contenenti diversi nuclei. Il loro citoplasma risulta essere ricco di vacuoli e debolmente acidofilo più che basofilo come quello degli Osteoblasti. Nel citoplasma sono anche presenti numerosi mitocondri, complessi multipli del Golgi e lisosomi contenenti idrolasi acide.
Meno sviluppato risulta invece il Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER) il quale possiede minor numero di ribosomi associati tanto che vengono maggiormente riscontrati polisomi liberi nel citoplasma.
La superficie dell'Osteoclasto rivolta verso l'osso in riassorbimento è caratteristica in quanto crea una sorta di orletto striato costituito da prolungamenti citoplasmatici irregolari. Tra di essi è possibile notare al microscopio elettronico cristalli di idrossiapatite derivanti dalla lisi dell'osso e talvolta anche fibre collagene.
(Fig. 3) Visione istologica di un Osteoclasto sulla superficie ossea.
Processo di Riassorbimento
Il processo di riassorbimento osseo avviene ad opera degli Osteoclasti. Inizialmente, è indispensabile che questa cellula aderisca alla superficie ossea bersaglio della sua azione.
Questo evento viene appunto definito Adesione ed avviene attraverso recettori integrinici e la formazione di un anello circolare creato dai podosomi. Questi ultimi hanno la funzione di isolare l'ambiente ove si svolgerà l'azione erosiva e di fungere da strutture di trasmissione dei segnali extracellulari che consentono di avviare il processo di riassorbimento.
L'acidificazione successiva dello spazio extracellulare sigillato dai podosomi dà inizio al processo di riassorbimento. Essa è data dal rilascio di acido cloridrico nello spazio extracellulare interessato dalla azione erosiva. Ciò avviene grazie alla presenza di un canale per il cloro ed una pompa protonica ATPasica.
Nello spazio extracellulare si crea pertanto un ambiente a pH acido e ciò consente si solubilizzare l'idrossiapatite esponendo la componente organica della matrice alla degradazione enzimatica attraverso il rilascio di una proteasi lisosomiale quale la Catepsina K. I prodotti della degradazione della matrice vengono endocitati dall'Osteoclasto ed attraverso un processo di transcitosi, vengono poi esocitati dalla parte opposta della cellula.
Se il processo di riassorbimento supera quello di rigenerazione e rimodellamento osseo ci si troverà davanti ad una condizione patologica indicata con il nome di Osteoporosi nella quale le superfici ossee sono soggette ad erosione da parte degli Osteoclasti ma non vengono rimodellate dagli Osteoblasti. Questo avviene maggiormente in età senile quando l'attività degli Osteoclasti tende ad essere maggiore di quella degli Osteoblasti con conseguente perdita di massa ossea.
Riassumendo
- Gli Osteoclasti vengono definiti come sincizi polinucleati forniti di attività erosiva verso la matrice ossea.
- Queste cellule si riscontrano sulle trabecole ossee in via di riassorbimento ed appaiono accolte in fossette definite lacune di Howship (Fig. 1).
- Gli Osteoclasti derivano da cellule staminali ematopoietiche ed il loro precursore diretto appartiene alla famiglia monocito-macrofagica.
- La maturazione in vitro dei Macrofagi presuppone il contatto diretto con gli Osteoblasti o cellule stromali del midollo attraverso l'interazione del recettore RANK con il suo ligando che consiste in un controrecettore RANKL.
- Gli Osteoblasti o le cellule stromali possono stimolare o inibire il differenziamento secernendo la citochina CSF1 (stimolante) oppure la proteina Osteoprotegerina (inibente).
- Gli Osteoclasti (Fig. 3) appaiono come cellule giganti polinucleate contenenti diversi nuclei.
- Nel citoplasma sono presenti numerosi mitocondri, complessi multipli del Golgi e lisosomi contenenti idrolasi acide. Meno sviluppato risulta invece il Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER).
- Il processo di riassorbimento osseo inizia con l'Adesione dell'Osteoblasto alla superficie ossea attraverso recettori integrinici e la formazione di un anello circolare creato dai podosomi.
- L'acidificazione successiva dello spazio extracellulare sigillato dai podosomi dà inizio al processo di riassorbimento. Essa è data dal rilascio di acido cloridrico.
- Nello spazio extracellulare si crea pertanto un ambiente a pH acido e ciò consente si solubilizzare l'idrossiapatite esponendo la componente organica della matrice alla degradazione enzimatica della Catepsina K.
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