Pengertian dan Fungsi osteosit bagi Tulang Manusia

Osteosit adalah sejenis sel tulang berbentuk bintang yang paling umum ditemukan dalam jaringan tulang dewasa, dan dapat hidup selama organisme itu sendiri. Tubuh manusia dewasa memiliki sekitar 42 miliar di antaranya.

Osteosit tidak membelah dan memiliki waktu paruh rata-rata 25 tahun. Mereka berasal dari sel-sel osteoprogenitor, beberapa di antaranya berdiferensiasi menjadi osteoblas aktif. Osteoblas / osteosit berkembang dalam mesenkim.

Pada tulang matang, osteosit dan prosesnya berada di dalam ruang yang disebut lakuna (bahasa Latin untuk lubang) dan kananikuli, masing-masing. Osteosit hanyalah osteoblas yang terperangkap dalam matriks yang mereka keluarkan.

Mereka terhubung satu sama lain melalui ekstensi sitoplasma panjang yang menempati kanal kecil yang disebut kananikuli, yang digunakan untuk pertukaran nutrisi dan limbah melalui gap junction.

Meskipun osteosit telah mengurangi aktivitas sintetis dan (seperti osteoblas) tidak mampu melakukan pembelahan mitosis, mereka secara aktif terlibat dalam pergantian rutin matriks tulang, melalui berbagai mekanisme sensor mekanik. Mereka menghancurkan tulang melalui mekanisme yang cepat, sementara (relatif terhadap osteoklas) yang disebut osteolisis osteositik. Hidroksiapatit, kalsium karbonat, dan kalsium fosfat disimpan di sekitar sel.

Struktur

Osteosit memiliki bentuk bintang, dengan kedalaman sekitar 7 mikrometer dan lebarnya 15 mikrometer. Ukuran sel tubuh bervariasi mulai dari 5-20 mikrometer dan mengandung 40-60 proses sel per sel, dengan jarak sel ke sel antara 20-30 mikrometer.

Osteosit dewasa mengandung nukleus tunggal yang terletak di sisi pembuluh darah dan memiliki satu atau dua nukleolus dan membran. Sel juga menunjukkan retikulum endoplasma ukuran berkurang, aparatus Golgi dan mitokondria, dan proses sel yang memancar ke arah matriks mineralisasi.  Osteosit membentuk jaringan sinkronisasi awal yang luas melalui proses sitoplasma / dendritik kecil dalam kanalikuli.

Pengembangan

Catatan fosil menunjukkan bahwa osteosit hadir dalam tulang ikan tanpa rahang 400 hingga 250 juta tahun yang lalu. Ukuran osteosit telah terbukti kovary dengan ukuran genom; dan hubungan ini telah digunakan dalam penelitian paleogenomik.

Selama pembentukan tulang, osteoblas ditinggalkan dan dikubur dalam matriks tulang sebagai “osteosit osteoid”, yang mempertahankan kontak dengan osteoblas lain melalui proses seluler yang diperluas.

Proses osteositogenesis sebagian besar tidak diketahui, tetapi molekul-molekul berikut telah terbukti memainkan peran penting dalam produksi osteosit yang sehat, baik dalam jumlah yang benar atau distribusi spesifik: matrix metalloproteinases (MMPs), protein dentin matrix 1 (DMP-1) , faktor osteoblas / osteosit 45 (OF45), Klotho, faktor diinduksi TGF-beta (TIEG), asam lisofosfatidat (LPA), antigen E11, dan oksigen. 10-20% osteoblas berdiferensiasi menjadi osteosit.

Palumbo et al. (1990) membedakan tiga jenis sel dari osteoblas hingga osteosit dewasa: tipe I preosteosit (osteoblastic osteocyte), tipe II preosteosit (osteoid osteocyte), dan tipe III preosteosit (sebagian dikelilingi oleh matriks mineral).

Preosteosit tipe I menunjukkan orientasi yang ditentukan sehubungan dengan arah mineral tulang yang mendasarinya.  “Osteoid-osteosit” yang melekat harus melakukan dua fungsi secara bersamaan: mengatur mineralisasi dan membentuk proses dendritik ikat, yang membutuhkan pembelahan kolagen dan molekul matriks lainnya.

Transformasi dari osteoblas motil menjadi osteosit terperangkap membutuhkan waktu sekitar tiga hari, dan selama waktu ini, sel menghasilkan volume matriks ekstraseluler tiga kali volume selulernya sendiri, yang menghasilkan pengurangan 70% volume dalam sel sel osteosit matang dibandingkan dengan aslinya. volume osteoblas.

Sel mengalami transformasi dramatis dari bentuk poligon menjadi sel yang memanjang dendrit ke arah mineralisasi, diikuti oleh dendrit yang meluas ke ruang vaskular atau permukaan tulang. Saat osteoblas bertransisi menjadi osteosit, alkali fosfatase berkurang, dan kasein kinase II meningkat, seperti halnya osteocalcin.

Osteosit tampaknya diperkaya dengan protein yang resisten terhadap hipoksia, yang tampaknya disebabkan oleh lokasi yang melekat dan terbatasnya pasokan oksigen. Ketegangan oksigen dapat mengatur diferensiasi osteoblas menjadi osteosit, dan hipoksia osteosit dapat berperan dalam resorpsi tulang yang dimediasi-dimediasi.

Fungsi

Meskipun osteosit adalah sel yang relatif lembam, mereka mampu sintesis dan modifikasi molekuler, serta transmisi sinyal jarak jauh, dengan cara yang mirip dengan sistem saraf.

Osteosit adalah tipe sel yang paling umum pada tulang (31.900 per milimeter kubik pada tulang sapi hingga 93.200 per milimeter kubik pada tulang tikus).

Sebagian besar aktivitas reseptor yang memainkan peran penting dalam fungsi tulang ada pada osteosit dewasa.

Osteosit mengandung transporter glutamat yang menghasilkan faktor pertumbuhan saraf setelah patah tulang, yang memberikan bukti sistem penginderaan dan transfer informasi.

Ketika osteosit dihancurkan secara eksperimental, tulang menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam resorpsi tulang, penurunan pembentukan tulang, kehilangan tulang trabekuler, dan hilangnya respons terhadap pembongkaran.

Osteosit dianggap sebagai sel mekanosensor yang mengontrol aktivitas osteoblas dan osteoklas dalam unit multiseluler dasar (BMU), struktur anatomi sementara tempat remodeling tulang terjadi. Osteosit menghasilkan sinyal penghambatan yang dilewatkan melalui proses sel mereka ke osteoblas untuk perekrutan guna memungkinkan pembentukan tulang.

Protein spesifik osteosit seperti sclerostin telah terbukti berfungsi dalam metabolisme mineral, serta molekul lain seperti PHEX, DMP-1, MEPE, dan FGF-23, yang sangat diekspresikan oleh osteosit dan mengatur fosfat serta mengatur fosfat dan biomineralisasi.

Osteosit adalah pengatur penting massa tulang dan pengatur endokrin kunci dari metabolisme fosfat.

Signifikansi klinis

Penelitian klinis yang penting dari gel berbasis model 3D in vitro untuk potensi osteositik sel-sel induk CD34 + manusia telah dijelaskan. Hasilnya mengkonfirmasi bahwa sel-sel induk manusia CD34 + memiliki potensi diferensiasi osteogenik yang unik dan dapat digunakan dalam regenerasi awal tulang yang terluka.

Osteosit mati sebagai akibat dari penuaan, degenerasi / nekrosis, apoptosis (kematian sel terprogram), dan / atau menelan osteoklastik. Persentase osteosit mati dalam tulang meningkat dengan usia dari kurang dari 1% saat lahir hingga 75% setelah usia 80.

Apoptosis osteosit diduga berkaitan dengan penurunan mekanotransduksi, yang mungkin mengarah pada perkembangan osteoporosis. Osteosit apoptosis melepaskan tubuh apoptosis yang mengekspresikan RANKL untuk merekrut osteoklas.

Pemuatan mekanis meningkatkan viabilitas osteosit in vitro, dan berkontribusi pada transportasi zat terlarut melalui sistem lakuna-kanalikuli di tulang, yang meningkatkan pertukaran oksigen dan nutrisi dan difusi ke osteosit.

Pembongkaran kerangka telah terbukti menginduksi hipoksia osteosit in vivo, ini adalah saat osteosit menjalani apoptosis dan merekrut osteoklas untuk menyerap tulang.

Kerusakan mikro pada tulang terjadi sebagai akibat dari kejadian berulang dari beban, dan tampaknya dikaitkan dengan kematian osteosit oleh apoptosis, yang tampaknya mensekresikan sinyal untuk menargetkan osteoklas untuk melakukan remodelling di lokasi yang rusak.

Dalam kondisi normal, osteosit mengekspresikan jumlah TGF-β yang tinggi dan dengan demikian menekan resorpsi tulang, tetapi ketika tulang bertambah tua, level ekspresi TGF-β menurun, dan ekspresi faktor-faktor stimulasi osteoklas, seperti RANKL dan M-CSF meningkat , resorpsi tulang kemudian ditingkatkan, menyebabkan keropos tulang.

Ciri-ciri Osteosit

Osteosit adalah sel-sel dengan nukleus yang rata dan sedikit organel internal. Mereka memiliki retikulum endoplasma dan aparatus Golgi yang sangat berkurang, dan tubuh sel mereka kecil dibandingkan dengan sel-sel jaringan terkait lainnya.

Meskipun demikian, mereka adalah sel yang sangat aktif dan dinamis, karena mereka mensintesis banyak protein matriks non-kolagen seperti osteopontin dan osteocalcin, dan juga asam hialuronat dan beberapa proteoglikan, semua faktor penting untuk pengawetan tulang.

Nutrisi sel-sel ini tergantung pada transportasi melalui apa yang dikenal sebagai ruang peri-seluler (yang antara dinding rongga atau laguna dan membran plasma osteosit), yang merupakan situs penting untuk pertukaran nutrisi dan metabolit, informasi, dan beberapa sisa metabolisme.

Salah satu karakteristik yang paling menonjol dalam sel-sel ini adalah pembentukan proses “tipe dendrit” cyndoplasmic yang panjang yang mampu melakukan perjalanan melalui terowongan kecil dalam matriks yang dikenal sebagai “canaliculi”, untuk menghubungkan setiap osteosit dengan sel-sel tetangga dan sel-sel di permukaan tulang.

Proses atau proyeksi ini dihubungkan bersama melalui gap junction, yang memungkinkan mereka untuk memfasilitasi pertukaran molekul dan konduksi hormon ke tempat yang jauh di jaringan tulang.

Komunikasi osteosit dengan sel-sel lain tergantung pada proyeksi yang muncul dari tubuh sel dan bersentuhan langsung dengan sel-sel lain, walaupun diketahui juga bahwa mereka bergantung pada sekresi beberapa hormon untuk tujuan ini.

Osteosit adalah sel yang sangat berumur panjang, dan dapat bertahan selama bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun. Waktu paruh osteosit diyakini sekitar 25 tahun, waktu yang sangat lama terutama dibandingkan dengan osteoblas dan osteoklas yang hanya bertahan beberapa minggu dan bahkan beberapa hari.