Osteocito

Un osteocito , un tipo de célula ósea de forma achatada con prolongaciones dendríticas, es la célula más común en el hueso maduro. Puede vivir tanto como el organismo mismo. ^{[ 1 ]} El cuerpo humano adulto tiene alrededor de 42 mil millones de ellos. ^{[ 2 ]} Los osteocitos no se dividen y tienen una vida media promedio de 25 años. Se derivan de células osteoprogenitoras, algunas de las cuales se diferencian en osteoblastos activos (que pueden diferenciarse aún más en osteocitos). ^{[ 1 ]} Los osteoblastos/osteocitos se desarrollan en el mesénquima .

En los huesos maduros, los osteocitos y sus prolongaciones se encuentran dentro de espacios llamados lagunas ( del latín " fosa ") y canalículos , respectivamente. ^{[ 1 ]} Los osteocitos son simplemente osteoblastos atrapados en la matriz que secretan. Están conectados entre sí mediante largas extensiones citoplasmáticas que ocupan pequeños canales llamados canalículos, los cuales se utilizan para el intercambio de nutrientes y desechos a través de uniones comunicantes .

Aunque los osteocitos tienen una actividad sintética reducida y (al igual que los osteoblastos) no son capaces de dividirse por mitosis, participan activamente en la renovación rutinaria de la matriz ósea mediante diversos mecanismos mecanosensoriales. Destruyen el hueso a través de un mecanismo rápido y transitorio (en comparación con los osteoclastos ) denominado osteólisis osteocítica . La hidroxiapatita , el carbonato de calcio y el fosfato de calcio se depositan alrededor de la célula.

Los osteocitos tienen forma estrellada, aproximadamente 7 micrómetros de profundidad y ancho por 15 micrómetros de longitud. ^{[ 3 ]} El cuerpo celular varía en tamaño de 5 a 20 micrómetros de diámetro y contiene de 40 a 60 prolongaciones celulares por célula, ^{[ 4 ]} con una distancia entre células de entre 20 y 30 micrómetros. ^{[ 3 ]} Un osteocito maduro contiene un solo núcleo que se encuentra hacia el lado vascular y tiene uno o dos nucléolos y una membrana. ^{[ 5 ]} La célula también exhibe un retículo endoplasmático, aparato de Golgi y mitocondrias de tamaño reducido, y prolongaciones celulares que irradian principalmente hacia las superficies óseas en laminillas circunferenciales, o hacia un canal de Havers y una línea de cemento externa típica de los osteones en el hueso lamelar concéntrico. ^{[ 5 ]} Los osteocitos forman una extensa red lacunocanalicular dentro de la matriz mineralizada de colágeno tipo I, con cuerpos celulares ubicados dentro de lagunas y procesos celulares/dendríticos dentro de canales llamados canalículos. ^{[ 6 ]}

El registro fósil muestra que los osteocitos estaban presentes en los huesos de peces sin mandíbula hace entre 400 y 250 millones de años. ^{[ 7 ]} Se ha demostrado que el tamaño de los osteocitos covaría con el tamaño del genoma; y esta relación se ha utilizado en la investigación paleogenómica. ^{[ 8 ]}

Durante la formación ósea, un osteoblasto queda retenido y enterrado en la matriz ósea como un "osteocito osteoide", que mantiene contacto con otros osteoblastos a través de prolongaciones celulares. ^{[ 9 ]} Aunque recientemente se demostró que las células musculares lisas vasculares impulsan la diferenciación de osteocitos, ^{[ 10 ]} la mayoría de los aspectos de la osteocitogénesis siguen siendo en gran medida desconocidos. Se ha informado que varias moléculas están involucradas. Algunos ejemplos incluyen metaloproteinasas de matriz (MMP), proteína de matriz de dentina 1 (DMP-1), factor osteoblasto/osteocito 45 (OF45), Klotho , factor inducible por TGF-beta (TIEG), ácido lisofosfatídico (LPA), antígeno E11 y oxígeno. ^{[ 6 ]} El 10-20% de los osteoblastos se diferencian en osteocitos. ^{[ 6 ]} Aquellos osteoblastos en la superficie ósea que están destinados a ser enterrados como osteocitos ralentizan la producción de matriz y son enterrados por osteoblastos vecinos que continúan produciendo matriz activamente. ^{[ 11 ]}

Palumbo et al. (1990) distinguen tres tipos de células desde el osteoblasto hasta el osteocito maduro: preosteocito tipo I (osteocito osteoblástico), preosteocito tipo II (osteocito osteoide) y preosteocito tipo III (parcialmente rodeado por matriz mineral). ^{[ 11 ]} El "osteocito osteoide" incrustado debe realizar dos funciones simultáneamente: regular la mineralización y formar procesos dendríticos conectivos, lo que requiere la escisión del colágeno y otras moléculas de la matriz. ^{[ 12 ]} La transformación de osteoblasto móvil a osteocito atrapado tarda aproximadamente tres días, y durante este tiempo, la célula produce un volumen de matriz extracelular tres veces su propio volumen celular, lo que resulta en una reducción del 70% del volumen en el cuerpo celular del osteocito maduro en comparación con el volumen original del osteoblasto. ^{[ 13 ]} La célula experimenta una transformación drástica de una forma poligonal a una célula que extiende dendritas hacia el frente de mineralización, seguida de dendritas que se extienden hacia el espacio vascular o la superficie ósea. ^{[ 12 ]} A medida que el osteoblasto se transforma en osteocito, la fosfatasa alcalina se reduce y la caseína quinasa II se eleva, al igual que la osteocalcina . ^{[ 12 ]}

Los osteocitos parecen estar enriquecidos en proteínas resistentes a la hipoxia, lo que parece deberse a su ubicación interna y al suministro restringido de oxígeno. ^{[ 14 ]} La tensión de oxígeno puede regular la diferenciación de osteoblastos en osteocitos, y la hipoxia de los osteocitos puede desempeñar un papel en la resorción ósea mediada por la inactividad. ^{[ 14 ]}

Aunque los osteocitos son células relativamente inertes, son capaces de sintetizar y modificar moléculas, así como de transmitir señales a largas distancias, de forma similar al sistema nervioso. ^{[ 6 ]} Son el tipo celular más común en el hueso (de 31 900 por milímetro cúbico en hueso bovino a 93 200 por milímetro cúbico en hueso de rata). ^{[ 6 ]} La mayoría de las actividades de los receptores que desempeñan un papel importante en la función ósea están presentes en el osteocito maduro. ^{[ 6 ]}

Los osteocitos son un regulador importante de la masa ósea. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Los osteocitos contienen transportadores de glutamato que producen factores de crecimiento nervioso después de una fractura ósea, evidencia de un sistema de detección y transferencia de información. ^{[ 6 ]} Cuando los osteocitos fueron destruidos experimentalmente, los huesos mostraron un aumento significativo en la resorción ósea, disminución de la formación ósea, pérdida de hueso trabecular y pérdida de respuesta a la descarga. ^{[ 6 ]}

Los osteocitos son células mecanosensoras que controlan la actividad de los osteoblastos y osteoclastos ^{[ 16 ]} dentro de una unidad multicelular básica (UMB), una estructura anatómica temporal donde ocurre la remodelación ósea. ^{[ 17 ]} Los osteocitos generan una señal inhibitoria que se transmite a través de sus prolongaciones celulares a los osteoblastos para su reclutamiento y así permitir la formación ósea. ^{[ 18 ]}

Los osteocitos también son un regulador endocrino clave en el metabolismo de minerales como los fosfatos. ^{[ 15 ]} Se ha demostrado que proteínas específicas de los osteocitos, como la esclerostina, funcionan en el metabolismo mineral, al igual que otras moléculas como PHEX , DMP-1 , MEPE y FGF-23 , que se expresan en gran medida en los osteocitos y regulan el fosfato y la biomineralización. ^{[ 12 ] [ 16 ]} La regulación de los osteocitos puede estar relacionada con enfermedades. Por ejemplo, Lynda Bonewald determinó que los osteocitos producen FGF23, que viaja a través del torrente sanguíneo para desencadenar la liberación de fósforo por los riñones. Sin suficiente fósforo, los huesos y los dientes se ablandan y los músculos se debilitan, como en la hipofosfatemia ligada al cromosoma X. ^{[ 15 ] [ 19 ] [ 16 ] [ 14 ]}

La osteonecrosis se refiere al patrón clásico de muerte celular y a los complejos procesos de osteogénesis y resorción ósea. La necrosis de osteocitos (NO) se inicia con necrosis celular hematopoyética y adipocítica, junto con edema de médula ósea intersticial. La NO ocurre después de aproximadamente 2 a 3 horas de anoxia; los signos histológicos de necrosis osteocítica no se muestran hasta aproximadamente 24 a 72 horas después de la hipoxia. La NO se caracteriza primero por picnosis de los núcleos, seguida de lagunas osteocíticas huecas. La revascularización capilar y la hiperemia reactiva tienen lugar levemente en la periferia del sitio de necrosis, seguidas de un proceso de reparación que combina resorción y producción ósea, lo que renueva parcialmente el hueso muerto con hueso vivo. El hueso nuevo se superpone a las trabéculas muertas junto con la resorción fragmentaria del hueso muerto. La resorción ósea supera la formación, lo que resulta en una eliminación neta de hueso, deformación de la integridad estructural de las trabéculas subcondrales, incongruencia articular y fractura subcondral. ^{[ 21 ]}

Se ha descrito una investigación clínicamente importante de un modelo 3D in vitro basado en gel para el potencial osteocítico de células madre CD34 + humanas. Los resultados confirman que las células madre CD34+ humanas poseen un potencial de diferenciación osteogénica único y pueden usarse en la regeneración temprana del hueso lesionado. ^{[ 22 ]} Los osteocitos mueren como consecuencia de la senescencia , degeneración/necrosis, apoptosis (muerte celular programada) y/o fagocitosis osteoclástica. ^{[ 1 ]} El porcentaje de osteocitos muertos en el hueso aumenta con la edad, desde menos del 1% al nacer hasta el 75% después de los 80 años. ^{[ 23 ]} Se cree que la apoptosis de los osteocitos está relacionada con la disminución de la mecanotransducción, lo que posiblemente conduce al desarrollo de osteoporosis . ^{[ 24 ]} Los osteocitos apoptóticos liberan cuerpos apoptóticos que expresan RANKL para reclutar osteoclastos. ^{[ 12 ]}

La carga mecánica aumenta la viabilidad de los osteocitos in vitro y contribuye al transporte de solutos a través del sistema lacuno-canalicular en el hueso, lo que mejora el intercambio y la difusión de oxígeno y nutrientes a los osteocitos. ^{[ 24 ]} Se ha demostrado que la descarga esquelética induce hipoxia de osteocitos in vivo , es decir, cuando los osteocitos sufren apoptosis y reclutan osteoclastos para reabsorber el hueso. ^{[ 24 ]} El microdaño en el hueso ocurre como resultado de eventos repetitivos de carga cíclica y parece estar asociado con la muerte de osteocitos por apoptosis, que parecen secretar una señal para dirigir a los osteoclastos a realizar la remodelación en un sitio dañado. ^{[ 24 ]} En condiciones normales, los osteocitos expresan altas cantidades de TGF-β y, por lo tanto, reprimen la reabsorción ósea, pero cuando el hueso envejece, los niveles de expresión de TGF-β disminuyen y la expresión de factores estimuladores de osteoclastos, como RANKL y M-CSF , aumenta, la reabsorción ósea se ve potenciada, lo que lleva a una pérdida ósea neta. ^{[ 24 ]}

La estimulación mecánica de los osteocitos produce la apertura de hemicanales para liberar PGE2 y ATP, entre otras moléculas de señalización bioquímica, que desempeñan un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio entre la formación y la resorción ósea. ^{[ 25 ]} La muerte celular de los osteocitos puede ocurrir en asociación con condiciones patológicas como la osteoporosis y la osteoartritis , lo que conduce a una mayor fragilidad esquelética, vinculada a la pérdida de la capacidad de detectar microdaños y/o señalizar la reparación. ^{[ 12 ] [ 26 ]} Se ha demostrado que la privación de oxígeno que ocurre como resultado de la inmovilización (reposo en cama), el tratamiento con glucocorticoides y la retirada de oxígeno promueven la apoptosis de los osteocitos. ^{[ 12 ]} Ahora se reconoce que los osteocitos responden de diversas maneras a la presencia de biomateriales de implantes. ^{[ 27 ]}

• Lista de tipos de células humanas derivadas de las capas germinales
• Lista de los distintos tipos de células en el cuerpo humano adulto.

• Imagen de histología: 02003loa – Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston – "Cartílago y hueso e histogénesis ósea: células de* Imagen de histología: 02705loa – Sistema de aprendizaje de histología de la Universidad de Boston – "Cartílago y hueso e histogénesis ósea: hueso compacto"* =D Histología en ou.edu