Osteoblast, Osteosit ve Osteoklast

Açılış

Kemiğin mimarisini kurduk. Şimdi onu kuran, koruyan ve yıkan hücreleri tanıyoruz.

Üç hücre var — ve üçüncüsü sürpriz:

Bağ dokusunda tek hücre hem yapıyor hem yıkıyordu (Ders 03-29). Kemikte yıkım ayrı bir hücreye verilmiş. Sebebi iki katmanlı: birincisi, kemik içeriden büyüyemiyor (Ders 03-41) — yani değişmenin tek yolu yıkıp yeniden yapmak. İkincisi, mineralli bir matriksi çözmek bir jeli çözmekten bambaşka bir iş; ayrı bir uzmanlık istiyor.

Bu ders K3 katmanında ve bölümün son dersini hazırlıyor.

Bu derste ne olacak

Önce neden tam olarak üç hücre gerektiğini kuracağız. Sonra osteoblastı ele alıp bir tasarım sorusunu çözeceğiz: mineral neden matriksle birlikte değil, sonradan konuyor? Ardından osteosit ağının asıl işini göreceğiz. Sonra osteoklastın kökenini ve çalışma yöntemini türeteceğiz. Son olarak üçünü tek bir dengede birleştireceğiz.

Sıfır noktası

-blast/-sit kuralı yine geçerli (Ders 03-29, 03-41): osteoblast üretir, osteosit bakım yapar. Üçüncü kez, ve yine ezber gerekmiyor.

Ama üçüncü hücrenin adı bu kalıba uymuyor. -klast eki "kıran, parçalayan" demek. Ad, işini doğrudan söylüyor.

Mekanizma

Neden tam olarak üç hücre

Hücreleri listelemeyeceğiz — işlerden türeteceğiz. Kemiğin çözmesi gereken üç ayrı iş var:

İş 1 — Yeni matriks üretmek.

İş 2 — Var olan matriksi izlemek ve bakımını yapmak.

İş 3 — Var olan matriksi kaldırmak.

İlk ikisi tanıdık: bağ dokusunda da vardı (Ders 03-29) ve tek bir hücre ikisini de yapıyordu — fibroblast/fibrosit.

Üçüncüsü de bağ dokusunda vardı aslında: fibroblast matriksi parçalayan maddeler de salgılıyordu. Yani orada yapım ve yıkım aynı hücrede birleşmişti.

Peki kemikte neden ayrılmış?

İki sebep var.

Sebep 1 — Kemikte yıkım çok daha önemli.

Ders 03-41'de kurmuştuk: kıkırdak içeriden büyüyebilir çünkü matriksi itilebilir bir jel; kemik büyüyemez çünkü matriksi katı.

Bunun sonucu ağır: kemik biçim değiştiremez, kanal yolunu yeniden çizemez, eski malzemeyi yerinde yenileyemez.

Elinde tek bir yol kalıyor: yık ve yeniden yap.

Öyleyse:

KEMİK İÇERİDEN BÜYÜYEMEDİĞİ İÇİN, DEĞİŞMENİN TEK YOLU YIKIP YENİDEN YAPMAKTIR — OSTEOKLASTIN VARLIK SEBEBİ BU.

Sebep 2 — Mineralli matriksi çözmek ayrı bir uzmanlık.

Bir jeli parçalamak için salgılanan bir madde yeter. Ama minerali çözmek asit gerektiriyor — ve asit, salgılandığı her yere zarar verir.

Yani bu iş, üretim yapan bir hücrenin yan görevi olamaz. Kendi donanımı, kendi güvenlik düzeni olan bir hücre gerekiyor.

Öyleyse:

YUMUŞAK MATRİKSTE YAPIM VE YIKIM AYNI HÜCREDE OLABİLİR; MİNERALLİ MATRİKSTE YIKIM AYRI BİR UZMANLIK İSTER.

Üç iş, üç hücre. Ve hiçbiri ezberlenmedi.

Osteoblast — ve neden önce kalıp, sonra dolgu

Osteoblastın görünümü doğrudan çıkarılabilir.

Ne yapıyor? Bol protein üretip dışarı veriyor. Ders 02-20 ve 03-05'in zinciri: bol GER → bol ribozom → bol negatif yük → hematoksilen.

Görünüm: belirgin, morumsu sitoplazma. Ve bu, aynı okumanın üçüncü uygulaması — fibroblast (03-29), plazma hücresi (03-30), şimdi osteoblast. Aynı zincir, üç ayrı hücre.

Nerede duruyor? Kemiğin yüzeyinde, tek sıra hâlinde dizilmiş.

Neden yüzeyde? Ders 03-41'in kuralı: kemik yalnız yüzeyinden büyüyebilir. Matriks itilemiyorsa, yeni malzeme ancak var olanın üstüne konabilir.

Bu, fibroblasttan belirgin bir fark: fibroblast matriksin içinde dolaşıyordu (Ders 03-26, 03-29). Osteoblast dolaşamıyor; yüzeyde çalışıyor.

Şimdi bir tasarım sorusu: osteoblast neden mineralsiz matriks üretiyor, mineral neden sonradan konuyor?

Cevap iki katmanlı.

Birincisi — denetim. Mineral rastgele çökemez. Damarların içine, yumuşak dokuya, olmaması gereken yere çökerse zarar verir. Öyleyse çökme tetiklenmeli ve yalnız hazırlanmış bir zeminde olmalı.

İkincisi — hücrenin kendisi. Osteoblast mineralleşmiş matriksi doğrudan üretseydi, ürettiği anda kendini taşa gömerdi. Süreci yönetecek zamanı kalmazdı.

Öyleyse iki aşama:

ÖNCE KALIP, SONRA DOLGU. Önce organik matriks (osteoid) döşenir, ardından mineral onun üzerine ve içine çöker.

Ve dördüncü adımda tanıdık bir şey oluyor. Osteoblast üretmeye devam ettikçe kendi ürettiği matriks etrafını sarıyor ve hücre bir lakünde kalıyor.

Ders 03-41'de kondrosit için kurduğumuz kuralın aynısı:

BİR HÜCRE ÇEVRESİNE MATRİKS ÜRETİRSE, KENDİNİ İÇERİ HAPSEDER.

İçeri hapsolan osteoblast, artık osteosit.

Osteosit ağı — asıl işi

Osteositin görünümü de çıkarılabilir: üretimi azaldı → GER azaldı → daha küçük, daha koyu, sitoplazması az. Ders 03-29'daki fibrosit okumasının aynısı.

Ama asıl mesele görünümü değil, ağ olması.

Ders 03-42'de kurmuştuk: osteositler uzantılarıyla birbirine bağlanıyor ve kanaliküller içinden geçen bir zincir kuruyor. O zincirin birinci işi beslenmeydi.

Şimdi ikinci işine geliyoruz.

Kemik yükü okumak zorunda. Ders 03-43'te trabeküllerin yük hatları boyunca dizildiğini, Ders 03-32'de düzenin yükün izi olduğunu kurmuştuk. Ama bunun için yükün ölçülmesi gerekiyor.

Peki katı bir kütlenin içindeki gerilimi nasıl ölçersin?

Kütlenin her yerine algılayıcı yerleştirerek.

Ve osteosit ağı tam olarak bu: matriksin her tarafına dağılmış, birbirine bağlı, haberleşen hücreler.

OSTEOSİT AĞI, KEMİĞİN İÇİNE DAĞITILMIŞ BİR YÜK ALGILAMA AĞIDIR.

Algılamanın nasıl olduğuna dair önde gelen açıklama, kemik yüklendiğinde kanaliküllerdeki sıvının hareket etmesi ve hücrenin bu akışı hissetmesi. Bu, Ders 03-41'de kıkırdak için kurduğumuz sıvı pompalamasıyla aynı fikir.

Ama bir dürüstlük notu (Ders 00-22): bu mekanizmanın ayrıntıları hâlâ araştırılıyor. Ağın varlığı ve algılama işlevi iyi kurulmuş; nasıl algıladığı tartışmanın sürdüğü bir alan. Bu akademide böyle konular kesinmiş gibi anlatılmaz.

Osteoklast — farklı bir soydan

Şimdi üçüncü hücreye geliyoruz, ve ilk şaşırtıcı bilgi kökeninde.

Osteoblast ve osteosit, bağ dokusu soyundan gelir — matriks üreten hücrelerin akrabası.

Osteoklast ise onlardan gelmiyor. Kandan gelen, savunma hücreleriyle aynı soyu paylaşan bir hücre. Ders 03-30'da tanıdığımız makrofajın akrabası.

İlk bakışta tuhaf görünebilir. Ama düşününce mantıklı:

Yıkım ve temizlik aynı türden iştir. Makrofaj ölü hücreyi ve parçalanmış matriksi kaldırıyordu (Ders 03-30). Osteoklast da matriksi kaldırıyor — yalnız daha sert bir matriksi.

Öyleyse:

OSTEOKLAST, KEMİK YAPAN HÜCRELERİN AKRABASI DEĞİL — MAKROFAJIN AKRABASI. YIKIM VE TEMİZLİK AYNI SOYDAN GELİR.

Ve iki yapısal özelliği de türetilebilir.

Özellik 1 — Çok çekirdekli ve çok büyük.

Neden? Geniş bir mineral alanını çözmek çok fazla donanım ve çok fazla enerji gerektiriyor — tek bir hücrenin sağlayabileceğinden fazla.

Çözüm: birkaç hücre birleşiyor. Böylece tek bir dev hücre üretmek gerekmiyor; var olan hücreler kaynaşarak gereken ölçeği kuruyor.

Özellik 2 — Mühürlü bölge ve girintili yüzey.

Asit sorununa dönelim: asit serbest bırakılamaz.

Çözüm zarif: osteoklast, kemik yüzeyine kenarlarından yapışıyor ve altında kapalı bir oda oluşturuyor. Asidi ve çözücü maddeleri o odanın içine boşaltıyor.

Yani:

ASİT SERBEST BIRAKILAMAZ; ÖNCE ODA KAPATILIR, SONRA İÇERİ BOŞALTILIR.

Ve şimdi dikkat: bu, Ders 03-20'de ekzokrin kanal için kurduğumuz mantığın ta kendisi. Orada demiştik ki: kanal, ürünü bedenin geri kalanından ayırır — öyleyse ürün zarar verici olsa bile sorun çıkarmaz.

Osteoklastın mühürlü bölgesi, bir mikro-kanal. Aynı ilke, çok daha küçük ölçekte:

SERT BİR ÜRÜN, ANCAK ÇEVRESİNDEN YALITILMIŞSA KULLANILABİLİR.

Odanın tabanına bakan hücre yüzü ise düz değil, kıvrımlı ve girintili. Sebebi kursta altı kez kurduğumuz ilke: iş yapılan her yerde yüzey artırılır.

Ve son bir tanıma ipucu: kendi çözdüğü yüzeyde oturduğu için osteoklast, kemikte sığ bir çukurun içinde görülür. Çukur, işinin izi.

Üç hücre, tek denge

Kapanışta üçünü birleştirelim.

Ve üçü birlikte ne yapıyor?

Osteoblast yapıyor, osteoklast yıkıyor, osteosit ikisine ne yapacaklarını söyleyen bilgiyi topluyor.

Yani kemik sabit bir yapı değil. Sürekli yıkılıyor ve sürekli yeniden kuruluyor. Gördüğün kararlılık, iki karşıt sürecin dengesi.

Bu, kursta altıncı kez karşımıza çıkan ilke (Ders 03-29'da bağ dokusu için kurmuştuk):

GÖRÜNEN KARARLILIK, İKİ KARŞIT SÜRECİN DENGESİDİR.

Ve bir sonraki dersin konusu tam olarak bu dengenin nasıl yönetildiği.

Kendin dene

Toparlayalım

• Üç hücre üç işten türer: yapmak, izlemek, kaldırmak.
• Bağ dokusunda yapım ve yıkım TEK hücredeydi (Ders 03-29); kemikte ayrılmıştır.
• KEMİK İÇERİDEN BÜYÜYEMEDİĞİ İÇİN, DEĞİŞMENİN TEK YOLU YIKIP YENİDEN YAPMAKTIR — osteoklastın varlık sebebi bu.
• YUMUŞAK MATRİKSTE YAPIM VE YIKIM AYNI HÜCREDE OLABİLİR; MİNERALLİ MATRİKSTE YIKIM AYRI BİR UZMANLIK İSTER.
• Osteoblastın morumsu sitoplazması aynı zincirin üçüncü uygulaması (fibroblast, plazma hücresi, osteoblast).
• Osteoblast yüzeyde durur çünkü kemik yalnız yüzeyinden büyüyebilir (Ders 03-41).
• Mineral sonradan konur: ÖNCE KALIP, SONRA DOLGU.
• İki sebebi var: mineral rastgele çökemez (denetim), ve hücre ürettiği anda kendini taşa gömerdi.
• BİR HÜCRE ÇEVRESİNE MATRİKS ÜRETİRSE, KENDİNİ İÇERİ HAPSEDER — içeri hapsolan osteoblast osteosittir.
• Osteosit emekli değildir; az üretmek az iş yapmak demek değil.
• Katı bir kütlenin içindeki gerilimi ölçmenin yolu, kütlenin her yerine algılayıcı yerleştirmektir.
• OSTEOSİT AĞI, KEMİĞİN İÇİNE DAĞITILMIŞ BİR YÜK ALGILAMA AĞIDIR.
• Ağın varlığı ve işlevi iyi kurulmuştur; NASIL algıladığı hâlâ araştırılan bir konudur (Ders 00-22).
• OSTEOKLAST, KEMİK YAPAN HÜCRELERİN AKRABASI DEĞİL — MAKROFAJIN AKRABASI.
• Yıkım ve temizlik aynı türden iştir; aynı soydan gelmeleri şaşırtıcı değil.
• Çok çekirdeklidir çünkü gereken ölçek tek hücrenin sağlayabileceğinden büyük; birkaç hücre kaynaşır.
• ASİT SERBEST BIRAKILAMAZ; ÖNCE ODA KAPATILIR, SONRA İÇERİ BOŞALTILIR.
• Bu, Ders 03-20'nin kanal mantığıdır: SERT BİR ÜRÜN, ANCAK ÇEVRESİNDEN YALITILMIŞSA KULLANILABİLİR.
• Odaya bakan yüz kıvrımlıdır — iş yapılan her yerde yüzey artırılır, altıncı kez.
• Osteoklast kendi açtığı sığ çukurda görülür; çukur, işinin izidir.
• Kemik sabit bir yapı değildir: osteoblast yapar, osteoklast yıkar, osteosit bilgiyi toplar.
• GÖRÜNEN KARARLILIK, İKİ KARŞIT SÜRECİN DENGESİDİR — altıncı kez.

Bir sonraki derste bölümü kapatıyoruz ve bu dengenin nasıl yönetildiğini görüyoruz. Kemik neden sürekli kendini yıkıp yeniden yapıyor, ve bu ona ne kazandırıyor? Kemik yeniden yapılanması.