زیستشناسی و بازسازی استخوان
استخوان بافتی زنده است که به طور مداوم بازسازی میشود. در طول زندگی بزرگسالی، بستههای میکروسکوپی استخوان قدیمی جذب شده و با استخوان جدید در فرآیندی هماهنگ به نام بازسازی جایگزین میشوند. این چرخه که توسط استئوکلاستها، استئوبلاستها و استئوسیتها انجام میشود و توسط چند سیستم سیگنالدهی تنظیم میگردد، استحکام اسکلتی را حفظ میکند، آسیبهای میکروسکوپی را ترمیم مینماید و از هموستاز مواد معدنی حمایت میکند.
Definition
بازسازی استخوان فرآیندی مادامالعمر و مکانویژه است که طی آن استئوکلاستها استخوان موجود را جذب میکنند و استئوبلاستها استخوان جدید را در واحدهای جفتشده تشکیل میدهند و بدین ترتیب اسکلت را تجدید کرده و جرم و کیفیت آن را تنظیم میکنند.
Scope
این مدخل سلولهای استخوان، مراحل چرخه بازسازی و مسیرهای مولکولی اصلی — به ویژه RANK/RANKL/استئوپروتگرین و WNT/اسکلروستین — را که جذب استخوان را به تشکیل آن مرتبط میکنند، پوشش میدهد. این مطلب، مبنای بیولوژیکی برای درک بیماریهای متابولیک استخوان و داروهای هدفمند استخوان را فراهم میکند، بدون ارائه مشاوره بالینی.
Core questions
- نقش استئوکلاستها، استئوبلاستها و استئوسیتها چیست؟
- مراحل چرخه بازسازی استخوان کدامند؟
- جذب و تشکیل چگونه به هم مرتبط میشوند؟
- RANKL و استئوپروتگرین چگونه استئوکلاستها را کنترل میکنند؟
- سیگنالدهی WNT/اسکلروستین چگونه تشکیل استخوان را کنترل میکند؟
Key concepts
- استئوکلاستها (جذب)
- استئوبلاستها (تشکیل)
- استئوسیتها (حسگر مکانیکی)
- واحد چندسلولی پایه
- جفتشدگی جذب و تشکیل
- محور RANK/RANKL/استئوپروتگرین
- سیگنالدهی WNT و اسکلروستین
- نرخ گردش استخوان
Mechanisms
بازسازی در یک توالی کلیشهای پیش میرود: فعالسازی، جذب توسط استئوکلاستهای چند هستهای، فاز برگشت، تشکیل استئوئید جدید توسط استئوبلاستها و معدنیسازی. استئوسیتهای جاسازی شده در ماتریکس، فشار مکانیکی و آسیبهای میکروسکوپی را حس کرده و محل وقوع بازسازی را هماهنگ میکنند. تولید استئوکلاست توسط محور RANK/RANKL/استئوپروتگرین کنترل میشود: RANKL تولید شده توسط سلولهای رده استئوبلاست، تشکیل استئوکلاست را تحریک میکند، در حالی که استئوپروتگرین به عنوان یک گیرنده فریبنده عمل کرده و آن را مهار میکند (Hofbauer et al., 2000). تشکیل استخوان توسط سیگنالدهی کانونی WNT تقویت میشود که اسکلروستین مشتق از استئوسیت آن را مهار میکند و ترمز فعالیت استئوبلاست را فراهم میآورد (Baron & Kneissel, 2013). تعادل بین این سیگنالها تعیین میکند که آیا یک چرخه بازسازی خالص خنثی، آنابولیک یا کاتابولیک است.
Clinical relevance
درک بازسازی توضیح میدهد که چرا بیماریهای متابولیک استخوان از عدم تعادل بین جذب و تشکیل ناشی میشوند و چرا درمانهای مدرن با هدف قرار دادن این مسیرها — به عنوان مثال، با مسدود کردن RANKL یا اسکلروستین — عمل میکنند. این مدخل یک پیشزمینه آموزشی در مورد زیستشناسی استخوان است و به منزله راهنمایی بالینی نیست.
Evidence & guidelines
چارچوب سلولی بازسازی و مسیرهای RANKL/استئوپروتگرین و WNT/اسکلروستین از طریق تحقیقات آزمایشگاهی و ترجمهای که در مرورهای معتبر (Hofbauer et al., 2000; Baron & Kneissel, 2013) خلاصه شدهاند، تثبیت شدهاند؛ ارتباط آنها با بیماری و درمان در مرورهای بالینی پوکی استخوان (Compston et al., 2019) ترکیب شده است.
History
تصویر سلولی استخوان به عنوان یک بافت بازسازیشونده از طریق بافتشناسی و زیستشناسی سلولهای استخوانی در قرن بیستم شکل گرفت. کشف سیستم RANK/RANKL/استئوپروتگرین در حدود سال 2000 و شناسایی بعدی اسکلروستین به عنوان یک مهارکننده WNT، این حوزه را متحول کرد و زیستشناسی پایه را به اهداف مولکولی برای درمان تبدیل نمود.
Key figures
- Roland Baron
- Lorenz Hofbauer
- Stavros Manolagas
Related topics
Seminal works
- hofbauer-2000
- baron-2013
Frequently asked questions
- تفاوت بین مدلسازی و بازسازی استخوان چیست؟
- مدلسازی استخوان را با افزودن یا حذف مواد در سطوح جداگانه، عمدتاً در طول رشد، شکل میدهد، در حالی که بازسازی استخوان موجود را با جفت کردن جذب و تشکیل در همان محل در طول زندگی تجدید میکند.
- استئوسیتها چه کاری انجام میدهند؟
- استئوسیتها فراوانترین سلولهای استخوانی هستند؛ آنها که در ماتریکس معدنیشده جاسازی شدهاند، بارگذاری مکانیکی و آسیب را حس میکنند و سیگنال میدهند تا محل و زمان وقوع بازسازی را هدایت کنند، از جمله با تولید اسکلروستین.