Osteoklast

von altgriechisch: ὀστέον ("ostéon") - Knochen, κλᾰστός ("klastos") - zerbrochen
Synonyme: Osteoclastocytus, "Knochenfresszelle"
Englisch: osteoclast

Definition

Osteoklasten sind mehrkernige Riesenzellen, die durch Fusion von mononukleären Vorläuferzellen aus dem Knochenmark entstehen. Sie gehören zum mononukleär-phagozytären System (MPS). Ihre Hauptaufgabe ist die Resorption der Knochensubstanz.

Die Gegenspieler der Osteoklasten sind die Osteoblasten.

Histologie

Osteoklasten sind große Zellen mit einem Durchmesser von 30 bis 100 µm, die bis zu 25 Zellkerne enthalten können. Sie finden sich an der Knochenoberfläche in den Resorptionslakunen (Howship-Lakunen). Genauso wie die eng mit Ihnen verwandten Makrophagen sind sie in der Lage, sich amöboid fortzubewegen. Aufgrund ihres hohen Gehalts an Mitochondrien und Lysosomen sind sie azidophil.

Der apikale Pol eines Osteoklasten ist dem Knochen zugewandt. Hier lassen sich verschiedene Bereiche unterscheiden:

Zentral findet sich eine helle, streifige und vesikelreiche Zone, in der die Zellmembran in Form eines Bürstensaums stark gefaltet ist. Sie wird als "ruffled border" bezeichnet und ist der eigentliche Ort der Knochenresorption.
In der Peripherie zeigt sich lichtmikroskopisch eine intensive Anfärbung. Dort haftet der Osteoklast mit seinem Adhäsionsapparat (Integrine) an der Knochenmatrix (Osteopontin). Es besteht ein sehr enger Kontakt zwischen Osteoklast und Knochen, mit einem Abstand von nur 0,3-0,5 nm. Man nennt diesen Bereich deshalb auch treffend "sealing zone".
Das Zytoplasma, das die "sealing zone" umgibt, wird als "clear zone" bezeichnet, da es fast keine Zellorganellen aufweist. Dafür findet sich hier eine große Menge kontraktiler Proteine.

Physiologie

Aktivität

Osteoklasten lösen den Knochen über zwei Mechanismen auf:

Die Mineralsalze des Knochens werden durch einen erniedrigten pH-Wert im Zwischenraum zwischen dem Osteoklasten und der Knochensubstanz herausgelöst. Dieser pH-Wert wird durch aktiven Protonentransport aufrechterhalten.
Die Osteoklasten geben proteolytische Enzyme ab, welche die kollagene Knochenmatrix auflösen. Anschließend werden die dabei freigesetzten Kollagenfragmente phagozytiert.

Durch das Zusammenwirken beider Mechanismen entstehen die Howship-Lakunen, die man auch als "Fressspur" der Osteoklasten bezeichnen kann. Ihre Kapazität ist beachtlich: Ein Osteoklast kann die gleiche Menge Knochen abbauen, die 100 Osteoblasten in dieser Zeit aufbauen.

Zur Abschätzung der Osteoklasten-Aktivität können C-terminale quervernetzte Telopeptide im Blutplasma gemessen werden.

Regulation

Die Tätigkeit der Osteoklasten wird hormonell durch Parathormon (Aktivierung) und Calcitonin (Inaktivierung) gesteuert. Da Osteoklasten keine Parathormon-Rezeptoren besitzen, vollzieht sich die Stimulation indirekt über das RANKL-System unter Einbeziehung der Osteoblasten. Ihre Aktivität wird ferner durch neoplastisch-sezernierte Peptide und proinflammatorische Zytokine wie Interleukin 6 reguliert.