Osteoclastos: formación, características, funciones, enfermedades
Los osteoclastos son uno de los tres tipos de células que se encuentran en el tejido óseo y son las responsables de un fenómeno conocido como la resorción del hueso, esencial para el mantenimiento estructural de este.
A diferencia de los osteoblastos y osteocitos, los otros dos grupos celulares presentes en el tejido óseo, los osteoclastos, una vez han cumplido su función de resorción, atraviesan complejos procesos de muerte celular programada (apoptosis).
Su actividad está regulada principalmente por la vía endocrina, específicamente la controlan dos hormonas: la hormona paratiroidea y la calcitonina, producidas por la paratiroideas y la glándula tiroidea, específicamente.
El nombre de estas células fue acuñado por Kölliker en el año 1873, y el rol de la resorción ósea fue atribuido inicialmente a los osteocitos y los macrófagos, no obstante, hoy en día se sabe que estas células son más bien “accesorias” en dicho proceso.
Son células elementales en la fisiología esquelética y defectos en su función o anormalidades en los procesos de los que están a cargo implican el desarrollo de severas patologías en el ser humano.
Índice del artículo
Los osteoblastos derivan de células mononucleadas originarias de la médula espinal y de otros órganos hematopoyéticos, que son capaces de migrar hacia los tejidos óseos por medio de las rutas vasculares.
Se forman a partir de una célula progenitora denominada granulocito-macrófago, que da lugar a osteoclastos y a monocitos, cuya proliferación y diferenciación depende de distintas moléculas reguladoras, entre las que pueden nombrarse a numerosas citoquinas.
Después de que las células progenitoras son diseminadas por el sistema vascular, estas se establecen en diferentes zonas del tejido óseo (el periostio, el endostio y el pericondrio).
Los fagocitos mononucleares son muy similares a las células pre-osteoclásticas, pero es el microambiente óseo el que determina su diferenciación mediante distintos estímulos.
Las células hematopoyéticas pluripotentes de la médula ósea reciben señales que dirigen su desarrollo hacia el linaje mieloide, lo que requiere la expresión de determinadas moléculas que les permiten a dichas células responder a los factores osteoclastogénicos.
A medida que la “colonia” de células mieloides se diferencia, pueden ser identificados numerosos marcadores para el linaje de macrófagos, caracterizados especialmente por la presencia de un factor conocido como el “factor estimulante de colonia de macrófagos”.
La importancia de este factor en la diferenciación de las células osteoclasto-progenitoras ha sido demostrada a través de diversas observaciones experimentales en animales con mutaciones en los genes relacionados, quienes presentan severas anormalidades en el desarrollo de los huesos.
Los macrófagos que están destinados a diferenciarse en el linaje de los osteoclastos progresan hacia el desarrollo de características fenotípicas inherentes a estas células óseas, como por ejemplo la expresión del receptor para la calcitonina y la capacidad de reabsorber hueso.
En la actualidad, múltiples grupos de investigación han determinado que el principal factor osteoclastogénico es uno conocido como receptor activador del ligando NFκB (RANKL, del inglés “Receptor Activator of NFkB Ligand”), una proteína de membrana expresada tras la estimulación de hormonas o citoquinas de absorción ósea.
Este factor actúa por muchas vías indirectas diferentes aguas abajo, modulador en la expresión de los genes necesarios para la diferenciación de los osteoclastos y su expresión también depende del control de otras moléculas.
La diferenciación, entonces, se da progresivamente y otro paso clave en el proceso es la fusión de múltiples células comprometidas al linaje osteoclástico para formar el “polykaryon” o la célula multinucleada progenitora.
Los osteoclastos son células “gigantes” multinucleadas (con muchos núcleos) de entre 10 y 100μm de diámetro, con un citoplasma acidófilo y que poseen un complejo y especializado sistema membranoso interno que funciona en el proceso de resorción.
Son células móviles que se desplazan por la superficie de los huesos entre los sitios de resorción. Cuando se observan en su estado activo, tienen en su interior muchas vacuolas y mitocondrias, que dan cuenta de un alto flujo metabólico.
Estas células ocupan lugares específicos conocidos como “Lagunas de Howship”, que son depresiones huecas características de las regiones donde ocurre la resorción ósea.
Son células polarizadas, de modo que los orgánulos en su interior se encuentran en determinadas zonas: la zona basal, la zona de “borde rizado” o “borde de cepillo”, la zona clara y la zona vesicular.
Las zonas claras y los bordes de cepillo poseen estructuras especializadas en la resorción que los caracterizan, que se observan como una red de pliegues membranosos bajo los cuales ocurren los procesos de resorción, puesto que están en contacto directo con el hueso.
La zona basal (más alejada de las lagunas) es la que contiene la mayor cantidad de orgánulos: los núcleos y todos los sistemas relacionados, mientras que la zona vesicular consiste en muchas vesículas transportadoras que colaboran con la resorción y se encuentran entre la zona basal y la de borde de cepillo.
En conjunto con las otras células del tejido óseo, así como en concierto con algunos factores reguladores locales y ciertas hormonas, los osteoclastos tienen un importante papel en el mantenimiento estructural y la remodelación de los huesos, durante y después de la osteogénesis.
En este sentido, los osteoclastos participan en el proceso acoplado de resorción y formación, que consiste en la resorción mediada por los osteoclastos y en la formación dirigida por los osteoblastos.
En líneas generales, los mecanismos de resorción ósea mediados por los osteoclastos involucran la secreción de hidrolasas a partir de sus lisosomas y de iones que desintegran los huesos.
Al igual que otras de las células del tejido conectivo, los osteoclastos participan del mantenimiento de la homeostasis de calcio en el suero.
Diferentes enfermedades se relacionan con la función de los osteoclastos, entre ellas destacan:
–Osteoporosis: es una condición caracterizada por un desbalance entre la resorción y la formación de hueso, donde existe una exacerbada resorción, lo que produce fragilidad y fracturas esqueléticas continuas. Ocurre comúnmente en ancianos y personas mayores.
–Osteopetrosis: es una condición genética caracterizada por un incremento en la masa ósea debida a defectos en el desarrollo de los bordes rizados de los osteoclastos ocasionados por mutaciones específicas, que resulta en la disminución de su capacidad de resorción.
–Enfermedad de Paget: es detectada en pacientes ancianos como un resorción y formación ósea descontrolados que aparentemente tiene origen viral.
- Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, E. M. (2005). Osteoclast: Origin and Differentiation. In Bone Resorption (p. 23). London: Springer.
- Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, E. M., & Xie, C. (2018). Osteoblast – osteoclast interactions. Connective Tissue Research, 59(2), 99–107.
- Frame, B., & Marel, M. (1981). Paget Disease: A Review of Current Knowledge. Diagnostic Radiology, 141, 21–24.
- Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Texto Atlas de Histología (2nd ed.). México D.F.: McGraw-Hill Interamericana Editores.
- Johnson, K. (1991). Histology and Cell Biology (2nd ed.). Baltimore, Maryland: The National medical series for independent study.
- Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology, and Microscopic Anatomy (4th ed.). New York: Thieme.
- Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoclasts: Structure and Function. Electron Micros. Rev., 4, 1–45.
- Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, M. H. (2013). Osteopetrosis: genetics, treatment and new insights into osteoclast formation. Nature Reviews Endocrinology, 1–15.
- Vaes, G. (1987). Cellular Biology and Biochemical Mechanism of Bone Resorption. Clinical Orthopaedics and Related Research, 231, 239–271.