ΟΣΤΙΚΗ ΑΝΑΚΑΤΑΣΚΕΥΗ (Bone Remodeling)
Αναφορά στους αναστολείς της απορρόφησης του οστού.
Βασίλειος Θ. Θωμαϊδης
Αμ.Επικ.Καθηγητής ΑΠΘ,Διευθυντής Ορθοπαιδικής Κλινικής Νοσοκομείου ΙΚΑ Θεσσαλονίκης
Βασίλειος Δημητρόπουλος
Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Αθηνών,τ.Διευθυντής Ορθοπαιδικής Κλινικής Γεν.Νοσοκομείου Λαρίσης

Η δυναμική διαδικασία, η οποία ρυθμίζει την ισορροπία της απορρόφησης του παλαιού οστού από τις οστεοκλάστες και της απόθεσης του νέου οστού, που παράγεται από τις οστεοβλάστες, σε μία σύνθετη και πολυπαραγοντική εξεργασία εναλλαγής, ονομάσθηκε οστική αναδιοργάνωση ή οστική ανακατασκευή ή οστικός ανασχηματισμός και διεθνώς φέρεται με τον όρο bone remodeling. Στην ελληνική βιβλιογραφία, τα τελευταία χρόνια, επεκράτησε ο όρος οστική ανακατασκευή, που ενώ δεν ακούγεται καλά δεν μπορέσαμε να διατυπώσουμε κάποιον πιο εύστοχο και πιο παραστατικό όρο.
Η διαδικασία της οστικής ανακατασκευής αρχίζει με την οστική απορρόφηση διά μέσου των οστεοκλαστών και συνεχίζεται με την απόθεση, στα σημεία απορρόφησης νέου οστού, που παράγεται από τiς οστεοβλάστες (Sevitt 1981). Mέχρις ότου περατωθεί η πλήρωση από τις οστεοβλάστες δεν προχωρεί σε βάθος η απορρόφηση από τις οστεοκλάστες (Cameron 1972).
Η οστική ανακατασκευή λαμβάνει χώρα σε περιορισμένο αριθμό εστιών και όχι σ΄ ολόκληρο τον οστίτη ιστό συγχρόνως, αλλα σε συνεχή εναλλαγή θέσεων.
Οταν συμπληρωθεί η απόθεση νέου οστού τότε μπορούμε να ξεχωρίσουμε εναν οστεώνα ανακατασκευασμένο ανάμεσα στους παλαιούς οστεώνες, οι οποίοι μελλοντικά θα ανακατασκευασθούν. Μια τέτοια χαρακτηριστική περίπτωση είναι η εμφάνιση ενός νέου οστεώνα μέσα στο νεκρό πεδίο ενός οστικού μοσχεύματος .
Οι οστεοκλάστες πρώτες ¨προσκολλώνται¨ επάνω στο οστούν και με βιοχημικές επιδράσεις (οξεινοποίηση, πρωτεολυση) προκαλούν αποδόμησή του, εν είδη ¨εκσκαφής¨, αφήνοντας, με την απομάκρυνσή τους, εντύπωμα.
Μετά την αποχώρηση των οστεοκλαστών εισβάλλουν οι ενεργοποιηθείσες οστεοβλάστες, που συμπληρώνουν το απορροφηθέν οστούν, εκκρίνοντας οστεοειδές, δηλαδή προ-οστούν κατά κάποιο τρόπο, το οποίο δι΄ επασβεστώσεως μετατρέπεται σε ώριμο οστούν (Gothlin και συν.1976,Baron και συν.1981,Alvarez και συν.1991). Τελικά το νεοσχηματισθέν οστούν επικαλύπτεται από ενα διαφορετικό τύπο οστεοβλαστών που καλούνται επενδυτικά κύτταρα (Parfitt 1994).
Κάθε χρόνο στους ενήλικες αντικαθίσταται, κατα τον τρόπο που περιγράφουμε, το 25% του σπογγώδους και το 3% μόνο του φλοιώδους οστού, που σημαίνει ότι η απορρόφηση, που είναι η βασική διεργασία εκκίνησης της ανακατασκευής, ελέγχεται από πολλούς παράγοντες και ο ρυθμός εξέλιξης επηρεάζεται από ότι τοπικά υφίσταται στην συγκεκριμένη περιοχή του οστου (Parfitt 1994), όπως π.χ.η λεπτή υφή, η σχέση ογκου - επιφάνειας, η επαφή πρός τον μυελό του οστού κ.α. Ο μηχανισμός ενεργοποίησης των οστεοκλαστών είναι αδιευκρίνητος ακόμη.
Συνδέεται όμως με την ενεργητικότητα των οστεοβλαστών και το μικροπεριβάλλον του μυελού των οστών, που παίζουν σημαντικό ρόλο στην πολύπλοκη διεργασία της οστικής ανακατασκευής (Buckwalter και συν. 1995).
Ολα αυτά έχουν σχέση με την καταγωγή των οστεοκλαστών και οστεοβλαστών, την μεταξύ τους σχέση και αλληλοεπίδραση, τη σχέση τους με τα οστεοκύτταρα και την δράση διαφόρων παραγόντων, που ρυθμίζουν την ενεργητικότητά τους θετικά ή αρνητικά.
Στο σπογγώδες οστούν τα οστικά πετάλια σχηματίζουν τις οστικές δοκίδες, οι οποίες συγκροτούν μία τεράστια επιφάνεια επαφής με τον μυέλο του οστού.
Στο συμπαγές οστούν τα οστικά πετάλια διατάσσονται σε ειδικούς σχηματισμούς, τους οστεώνες, στους οποίους συντελείται η ανακατασκευή και έχουν μέση διάρκεια ζωής 100 ημέρες περίπου.
Τα οστικά κύτταρα
1.Τα αδιαφοροποίητα μεσεγχυματικά κύτταρα,αρχέγονα και πολυδύναμα, έχουν την έδρα τους στον οστικό μυελό και αποτελούν την πηγή εξελίξεως των λοιπών οστικών κυττάρων.
2. Οι οστεοκλάστες: πρόερχονται από τα αρχέγονα κύτταρα του μυελού και ειδικότερα από την μονάδα σχηματισμού αποικιών κοκκιοκυττάρων και μονοκυττάρων, γεγονός που μας κανεί να πιστεύουμε ότι το αιμοποιητικό σύστημα και η γένεση των οστεοκλαστών εξελίσσονται παράλληλα και ότι η οστεοκλάστη ανήκει στην αιμοποιητική σειρά του μυελού των οστών.
3.Οι οστεοβλάστες: προέρχονται από πολυδύναμα μεσεγχυματικά κύτταρα του μυελού των οστών και ανήκουν στην μεσεγχυματική σειρά του στρώματος του μυελού.
4.Τα οστεοκύτταρα: είναι η εξέλιξη των οστεοβλαστών οι οποίοι, συνθέτοντας και εκκρίνοντας το οστεοειδές, εγκλωβίζονται εντός αυτού και ακινητοποιούνται. Οπως έστω και χονδρικά αναφέρουμε, φαίνεται η κοινή καταγωγή των αιμοποιητικών και των οστικών κυττάρων. Από αυτόν τον συσχετισμό ξεκινά επίσης και η υπόθεση ότι, λογικά, η ενεργοποίηση και απενεργοποίησή τους πρέπει να εξαρταται από τους ιδίους παράγοντες.

Παράγοντες αναστέλλοντες την απορρόφηση του οστού.
Οι ερευνες της τελευταίας εικοσαετίας απέδειξαν ότι η οστική ανακατασκευή κατευθύνεται και εξαρτάται από παράγοντες οι οποίοι κατευθύνουν και την εξέλιξη της αιμοποίησης.
Ετσι σήμερα μιλούμε λιγότερο γιά «εξ επαγωγής» ενεργοποίηση η καταστολή της λειτουργίας των οστεοβλαστών και οστεοκλαστών και περισσότερο αναφερόμαστε σε εξειδικευμένους παράγοντες, οπως είναι οι ορμόνες, η καλσιτονίνη, τα διφωσφονικά, η μιθραμυκίνη, η κυτοκίνες, η αμυλίνη κ.α.
Ελάχιστα λόγια για το καθένα και αμέσως μετά θα αναφερθούμε στην καθεαυτού δραστηριοποίηση της οστεοκλάστης και στο μοντέλο της οστικής απορρόφησης, όπως προβάλλει σήμερα.
Οι πιο πάνω αναφερόμενοι παράγοντες αποτελούν αναστολείς της οστικής απορρόφησης, με αποδέκτη δράσεως την οστεοκλάστη και αποτέλεσμα την αναχαίτηση της οστεοκλαστικής λειτουργίας.

1. Οι Ορμόνες, τα οιστρογόνα δηλαδή, που αποτελούν τέσσερις κύριες ομάδες:
α.Τα συνθετικά χωρίς στεροειδικό δακτύλιο ( σιλβεστρόλη).
β. Τα συνθετικά με στεροειδικό δακτύλιο (αιθυλ-νιλο-οιστραδιόλη).
γ.Τα ανθρώπινα οιστρογόνα (17β οιστραδιόλη ).
δ. Τα μη ανθρώπινα οιστρογόνα (τα συζευγμένα οιστρογονα) πού λαμβάνουνται από τα ούρα των ίππων ( Δ7-οιστρόνη) έχουν ως αποτέλεσμα μείωση της αποβολής δομικών στοιχείων του οστού και ενώ είναι αμφίβολο αν, υπάρχουν υποδοχείς τους στις οστεοκλάστες, αντίθετα ανευρίσκονται και μάλιστα σε μεγάλο αριθμό στις οστεοβλάστες (Eriksen και συν.1988), στις οποίες υπάρχουν υποδοχείς, προγεσταγόνων, προκολλαγόνου και αλκαλικής φωσφατάσης (Lin και συν. 1991). Ποιός είναι ο ακριβής μηχανισμός δράσεως των οιστρογόνων και αν υφίστανται «αφανείς» υποδοχείς στους οστεοκλάστες (Oursler και συν. 1990) ή αν υπάρχει έμμεση δράση μέσω του ελέγχου ρύθμισης των κυτοκινών, δεν έχει ακόμη διευκρινισθεί επαρκώς, γιατί όλες οι πληροφορίες που έχουμε προέρχονται από καλλιέργειες αίματος και καλλιέργειες οστού ποντικών.
Τα οιστρογόνα πάντως έχουν την ικανότητα να ρυθμίζουν την παραγωγή των οστεοκλαστικών κυτοκινών από τα μονοκύτταρα και αυτό ερευνάται σήμερα ως η κατεξοχή δράση των ορμονών επί του σκελετού.

2. Η Καλσιτονίνη ως γνωστό δρα απ΄ ευθείας στην οστεοκλάστη, η οποία διαθέτει και τους ειδικούς υποδοχείς.Ενδιαφέρει να πούμε εδώ ότι η δράση της καλσιτονίνης είναι διαφορετική επάνω στην οστεοκλάστη εξαρτώμενη από την ταχύτυτα. Η ταχεία δράση μειώνει την κινητικότητα και την απορροφητική δραστηριότητα της οστεοκλάστης. Η βραδεία δράση μειώνει και εξαφανίζει τελικά τα ψευδοποδικά τριχίδια της βούρτσας επάφης της οστεοκλάστης με το οστούν και έτσι μειώνει και εξαφανίζει την απορροφητική της ικανότητα.
3.Τα Διφωσφονικά αναστέλλουν και αυτά την οστική απορρόφηση των οστεοκλαστών, χωρίς μέχρι σήμερα να έχει διευκρινισθεί ο ακριβής μηχανισμός δράσης τους. Η φυσικοχημική τους δράση στηρίζεται στη συγγένειά τους με το φωσφορικό ασβέστιο και συνίσταται στην παρεμπόδιση της καταστροφής των κρυστάλλων του υδροξυαπατίτου.
Ο κύριος στόχος των διφωσφονικών είναι να επιτυγχάνουν αναστολή της οστεοαπορρόφησης και συγχρόνως να μη εμποδίζουν την επασβέστωση του νεοσχηματιζομένου οστού, με κύριο εκφραστή σήμερα αυτής της φαρμακολογικής ικανότητας τις παμιδρονάτη, ετιδρονάτη, αλενδρονάτη. Πρέπει επίσης να τονισθεί ότι η αντιοστεολυτική ισχύς ενός διφωσφονικού δεν σχετίζεται με την αντιδιαλυτική δράση του επί των κρυστάλλων του υδροξυαπατίτου.
4. Η Μιθραμυκίνη (κυτταροστατικό ) δρα ανασταλτικά στην σύνθεση του DNA, του RNA και των πρωτεϊνών και ασκεί άμεση δράση στην οστεοκλάστη. Στην νόσο του Paget έδοσε άμεση και κατακόρυφη πτώση της αλκαλικής φωσφατάσης.
5.Οι Κυτοκίνες: Ινερλευκίνη 6 και ιντερλευκίνη ΙΙ, παράγονται σε σημαντικές ποσότητες από τα οστεοβλαστικά προγονικά κύτταρα, υπό την ρυθμιστική καθοδήγηση των οιστρογόνων. Οι οστεοβλάστες ανήκουν στη μεσεγχυματική σειρά του στρώματος του μυελού, οι οστεοκλάστες στην αιμοποιητική σειρά. Οι οστεοκλάστες ως πολυπυρηνικά κύτταρα σχηματίζονται δια της συντήξεως από μονοπύρηνα κύτταρα(Gothlin και Ericsson 1976). Αυτή η διαδικασία γίνεται ταχύτατα και ευρίσκεται υπό τον έλεγχο των συστηματικών ορμονών (Baron and Vignery 1981). Τα προγονικά κύτταρα των οστεοκλαστών ευρίσκονται στην κυκλοφορία και ανήκουν στον αιμοποιητικό χώρο (Alvarez και συν. 1991). Οταν μειωθούν ή χαθούν τα οιστρογόνα ο αριθμός των οστεοκλαστών αυξάνει.

Η ανακατασκευή του οστού
Μετά την ενεργοποίησή της η οστεοκλάστη καθηλώνεται σταθερά επάνω στην οστική επιφάνεια και με τα οστεολυτικά ένζυμά της πέπτει το πρωτεϊνικό τμήμα της θεμέλιας ουσίας ενώ οι κρύσταλλοι του υδροξυαπατίτου διαλύονται από εκκρινόμενα οξέα. Επιπλέον ελεύθερες ρίζες Ο2 διαλύουν το κολλαγόνο (Oursler και συν. 1990). Εχουμε αυτό που λέμε απορρόφηση και σχηματισμό εντυπώματος.
Στη συνέχεια γίνεται αποκόλληση της οστεοκλάστης υπό την επίδραση τοπικής συγκέντρωσης ιόντων Ca συνεπεία της διάλυσης των κρυστάλλων του υδροξυαπατίτου και υπάρξεως επιφανειακού υποδοχέως Ca και τελικά έχουμε την απομάκρυνση της οστεοκλάστης. Στο σχηματιζόμενο βοθρίο επεμβαίνει η οστεοβλάστη για την προαναφερθείσα διαδικασία πλήρωσης.
Οταν τελικά η οστεοβλάστη περιβληθεί από το οστεοειδές, που η ίδια εκκρίνει και καθηλωθεί, τότε γίνεται ένα ακίνητο οστεοκύτταρο.
Τέλος ο κύκλος της ανακατασκευής του οστού συμπληρώνεται με την επιμετάλλωσή του,δηλαδή με την εναπόθεση των ανοργάνων στοιχείων επάνω στο οργανικό υπόστρωμα και τελικά με τον σχηματισμό κρυστάλλων υδροξυαπατίτου.

Βιβλιογραφία
1. Alvarez,JI,Teitelbaum SL,Blair H C,Greenfield EM,Athanasou NA,Ross FP : Generation of avian cells resembling osteoclasts from mononuclear phagocytes. Endocrinology, 128:2324-2335,1991
2. Baron R,Vigneus A. :Behavior of osteoclasts during a rapid changhe in their number induced by high doses of parathyroid hormone or calcitonin in intact rats. Metabolic Bone Dis . 2:339-346,1981
3. Buckwalter JA,Glimcher MJ,Cooper,RR, Recter,R : Bone Biology part II : Formation,Form,Modeling,Regulation of cell function. J.Bone and Joint Surg.77A : 1276-89,Aug 1995
4. Cameron DA . The ultrastructure of bone. In biochemistry and physiology of bone pp.218-231,1972
5. Eriksen E F, Colvard D S, Berg N I, Graham M L, Mann K G, Spelsberg T C, Riggs B L : Evidence of estrogen receptors in normal human osteoblasts-like cells. Science 241: 84-86,1988
6. Gothlin G. Ericsson JLE : The osteoclast: review of ultrastructure,origin,and structure-function relationship. Clin. Orthp. 120:201-231,1976
7. Lawrence G, Raisa M.D. : Local and systemic factors in the pathogenesis of osteoporosis. N.Engl.J.Med. 318 : 818-828, 1988
8. Lin H Y, Harris T L, Flannerys N S, Aniffo A, Kajiehgorn A, Kolakwski L F Jr., Lodish H F, Coldring S R : Expression cloning of an adenylate cyclase - coupled calcitonin receptor, Science, 254:1022-1024,1991
9. Oursler MJ, Pyfferoen J, Osdoby P, Riggs BL, Spelsberg TC :Osteoclasts express mRNA for estrogen receptor J.Bone Miner Res., S:517-522,1990
10. Oursler MJ, Collin, Osdoby PL, Schmitt E, Osdoby P : Evidence for an immunological and functional relationship between superoxide dismutase and a high molecular weight osteoclast plasma membrane glucoprotein. J.Cell Biochem 46:331-344,1991
11. Parfitt AM: Osteonal and hemiosteonal remodeling : The spatial and temporal framework for signal traffic in adult human bone. J.Cell Biochem, 55:273-286,1994
12. Sevitt S : Bone repair and fracture Healing in man, pp 1-34 New York, Churchill Livingstone,1981

Αλληλογραφία :
Βασίλειος Θωμαϊδης
Τσιμισκή 100 Τ.Κ. 546 22
Τηλ: 031-270260,811852
Θεσσαλονίκη Ελλάς
niva@scorpion.diavlos.gr
Λέξεις κλειδιά:
Αναστολείς απορρόφησης,Οστεοκλάστη,Οστεοβλάστη
ΟΡΘΟΠΑΙΔΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ ΙΚΑ. EΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΛΙΝΙΚΗΣ

HOME PAGE Βασίλειος Θωμαϊδης
H σελίδα κατασκευάσθηκε από τον Νικο Βαχαβιόλο E-mail: niva@scorpion.diavlos. gr και είναι ενημερωμένη την 28 - 12 -1996
This document created by Nikolas Vachaviolos