Osteoblas (dari στέον Yunani, osteon = tulang dan βλαστ, ledakan) adalah sel-sel tulang yang bertugas mensintesis matriks tulang, oleh karena itu mereka terlibat dalam pengembangan dan pertumbuhan tulang. Perkembangan osteoblas dipengaruhi oleh berbagai faktor yang merangsang pembentukannya, seperti hormon paratiroid dan vitamin D. Mereka bertanggung jawab untuk pemeliharaan, pertumbuhan dan perbaikan tulang.
Sistem rangka pada dasarnya terdiri tulang. Jaringan tulang dianggap sebagai jaringan keras tapi tangguh yang unik untuk vertebrata. Fungsi utama dari tulang yang melindungi organ internal dan untuk memberikan dukungan kaku untuk otot menempel. Ada tiga jenis sel dalam jaringan tulang; osteoblas, osteoklas dan osteosit. Osteosit dianggap sebagai osteoblas dewasa, dan mereka tidak mengeluarkan matriks tulang. Fungsi osteosit adalah untuk menjaga metabolisme dan bertukar nutrisi dan menghilangkan limbah.
Osteoblas adalah tulang yang membentuk sel-sel osteoklas sementara memiliki fungsi kebalikan dari osteoblas. Oleh karena itu, dua jenis sel ini mengontrol tingkat pembentukan dan kerusakan tulang atau remodeling tulang.
Osteoblas adalah sel-sel dengan nukleus tunggal yang mensintesis tulang. Namun, dalam proses pembentukan tulang, fungsi osteoblas dalam kelompok sel yang terhubung. Sel-sel individual tidak dapat membuat tulang. Sekelompok osteoblas terorganisir bersama-sama dengan tulang yang dibuat oleh satu unit sel biasanya disebut osteon.
Osteoblas adalah produk khusus, sel-sel batang mesenchymal yang berdiferensiasi akhir. Mereka mensintesis kolagen padat, ikatan silang dan protein khusus dalam jumlah yang jauh lebih kecil, termasuk osteocalcin dan osteopontin, yang menyusun matriks organik tulang.
Dalam kelompok sel terhubung yang terorganisir, osteoblas menghasilkan hidroksilapatit – mineral tulang, yang disimpan dengan cara yang sangat teratur, ke dalam matriks organik yang membentuk jaringan mineral yang kuat dan padat – matriks mineral. Kerangka mineral adalah dukungan utama untuk tubuh vertebrata bernapas udara. Ini adalah simpanan mineral penting untuk homeostasis fisiologis termasuk keseimbangan asam-basa dan pemeliharaan kalsium atau fosfat.
Osteoblas adalah sel yang berasal dari jaringan penunjang sel induk dari stroma sumsum tulang. Osteoblas memiliki inti sel tunggal, yang memiliki bentuk yang beragam dari yang berbentuk pipih hingga bulat, menggambarkan tingkat aktivitas seluler dan pada tahap lanjut dari proses maturitas sejalan dengan pembentukan tulang pada permukaan.
Osteblas merupakan jenis sel mesenkimal yang bertangungjawab untuk pembentukan dan perkembangan tulang. Diferensiasi osteoblas menjadi sel tulang diregulasi oleh faktor transkripsi Runx2, Osterix, dan β-catenin. Faktor transkripsi seperti C/EBPβ, Smad1, dan Smad5 akan mengikat pada Runx2 dan meningkatkan proses diferensiasi, sedangkan faktor transkripsi lain seperti Twist akan menghambatnya.
Hormon jenis glukokortikoid secara langsung akan menginduksi apoptosis pada osteoblas dan osteosit, namun memperpanjang rentang hidup osteoklas. Efek glukokortikoid, termasuk penyakit yang ditimbulkan olehnya, dapat diredam dengan injeksi hormon PTH yang biasa digunakan bagi penderita osteoporosis. Asupan hormon sitokina G-CSF yang merupakan regulator utama proses granulopoiesis juga dapat menginduksi apoptosis pada osteoblas serta menghambat diferensiasinya. Pada jangka panjang asupan G-CSF akan mengakibatkan osteopenia.
Osteogenesis
Osteoblas berasal dari sel-sel osteoprogenitor dari periosteum dan di dalam sumsum tulang yang diinduksi untuk berdiferensiasi dengan berbagai faktor pertumbuhan, khususnya sebagai protein morfogenetik tulang. Sel-sel osteoprogenitor mengekspresikan faktor Cbfa1 / Runx2. Begitu osteoprogenitor mulai berdiferensiasi, mereka mulai mengekspresikan berbagai komponen tulang lainnya termasuk Kolagen, Alkaline Phosphatase, Osteocalcin, Osteonectin, dan lainnya.
Faktor pertumbuhan lainnya termasuk faktor pertumbuhan fibroblast, faktor pertumbuhan turunan trombosit, transformasi faktor pertumbuhan β; Ini dapat mempromosikan pembagian osteoprogenitor dan meningkatkan peningkatan osteogenesis.
Fungsi
Osteoblas adalah sel-sel tulang yang khusus memproduksi matriks khusus yang dimiliki tulang, yang terbentuk dari kristal hidroksiapatit, yang terutama terdiri dari fosfat dan kalsium. Osteoblas masih mempertahankan kemampuan untuk bereplikasi, sampai mereka dikelilingi oleh matriks dan memasuki kondisi pemeliharaan yang sama yang disebut osteosit. Osteoblas bukan merupakan prekursor osteoklas; Ini tergantung pada sistem phagocytomononuclear. Fungsinya untuk menghidrolisis matriks, dalam pertumbuhan tulang normal pada anak-anak, dalam istirahat dan juga untuk mengatur konsentrasi kalsium dan fosfat dalam darah; oleh karena itu, sel-sel ini memiliki reseptor untuk parathormon dan untuk kalsitonin, hormon yang disekresi oleh paratiroid dan tiroid, masing-masing, saling bermusuhan dalam keseimbangan mineral mineral. Osteoklas adalah sel berinti banyak, mereka memiliki batas sikat di mana mereka menghasilkan asam fosfatase untuk memecah matriks.
Osteoblas, osteosit, dan Osteoklas
Osteosit adalah sel yang membentuk tulang sendiri, osteoblas bertanggung jawab untuk pembentukan osteosit baru, sedangkan osteoklas bertanggung jawab atas resorpsi materi tulang tua.
Dengan demikian, di antara mereka, tiga jenis sel tulang mengatur pembentukan, kelangsungan, dan penghancuran tulang. Ini adalah proses yang konstan dan dilakukan setiap individu seumur hidup. Gangguan yang berkaitan dengan salah satu dari tiga ini adalah bencana bagi kesehatan tulang, karena ketiganya, bahkan osteoklas, sangat penting.
Ketiganya adalah bagian dari osteon, yang merupakan unit fungsional materi tulang kompak. Tulang memiliki dua jenis jaringan: bagian keras, eksterior yang kuat dan spons, sumsum interior. Osteosit, osteoblas, dan osteoklas ditemukan di sisi luar tulang.
Osteoblas
Osteoblas adalah komponen seluler utama tulang. Osteoblas muncul dari sel punca mesenchymal (MSC). MSC memunculkan osteoblas, adiposit, dan miosit di antara tipe sel lainnya. Kuantitas osteoblas dipahami berbanding terbalik dengan adiposit sumsum yang terdiri dari jaringan adiposa sumsum (MAT). Osteoblas ditemukan dalam jumlah besar di periosteum, lapisan jaringan ikat tipis di permukaan luar tulang, dan di endosteum.
Biasanya, hampir semua matriks tulang, di vertebrata bernapas udara, termineralisasi oleh osteoblas. Sebelum matriks organik termineralisasi, itu disebut osteoid. Osteoblas yang terkubur dalam matriks disebut osteosit. Selama pembentukan tulang, lapisan permukaan osteoblas terdiri dari sel-sel kuboid, yang disebut osteoblas aktif. Ketika unit pembentuk tulang tidak secara aktif mensintesis tulang, osteoblas permukaan diratakan dan disebut osteoblas tidak aktif. Osteosit tetap hidup dan dihubungkan oleh proses sel ke lapisan permukaan osteoblas. Osteosit memiliki fungsi penting dalam pemeliharaan tulang.
Osteoblas terbentuk dari sel induk yang dikenal sebagai sel mesenkhimal. Sel-sel induk ini juga dapat membentuk jaringan tulang rawan, serta berbagai jenis jaringan. Osteoblas adalah salah satu produk akhir sel induk mesenkhimal.
Mereka melepaskan kolagen dan beberapa protein pembentuk tulang. Ini adalah bagian dari matriks tulang, dikenal sebagai matriks organik. Senyawa kalsium dan fosfor, seperti hidroksiapatit, kemudian ditambahkan ke bahan organik ini untuk membentuk matriks tulang kuat tapi fleksibel. Sebuah osteoblas yang telah tercakup dalam sekresi matriks sendiri disebut osteosit.
Osteoblas adalah sel mononucleated (nukleus tunggal) kecil, yang bertanggung jawab untuk pembentukan tulang. Mereka memiliki kemampuan untuk mensintesis matriks kolagen, di mana mineralisasi terjadi. Selain itu, sel-sel ini penting untuk pemeliharaan, pertumbuhan, dan perbaikan tulang. Dalam tulang, hanya osteoblas memiliki hormon paratiroid (PTH) reseptor.
Ketika osteoblas diaktifkan oleh PTH, osteoblas melepaskan sitokin yang langsung dan tidak langsung merangsang osteoklas, yang pada akhirnya meningkatkan jumlah dan aktivitas osteoklas. Asal usul osteoblas adalah dari sel osteoprogenitor terletak pada periosteum dan di sumsum tulang.
Osteosit
Osteosit terbentuk dari osteoblas, dan menjadi bagian dari tulang (dan, seperti yang dibahas di atas, ‘menjadi’ osteosit) saat matang.
Mereka mengirimkan sulur panjang (seperti yang terlihat pada gambar) yang menghubungkan berbagai osteosit satu sama lain. Mereka menghasilkan matriks tulang, termasuk kolagen dan senyawa kalsium / fosfor, yang akhirnya meliputi mereka. Ruang yang ditempati oleh masing-masing osteosit dan matriks yang dikenal sebagai lakuna. Osteosit mempertahankan massa tulang, dan juga berspekulasi untuk bertindak sebagai pusat komando dari tulang ketika mengalami stres, menggunakan koneksi dengan osteosit lainnya. Osteosit mengarahkan osteoklas ke lokasi kerusakan, mempercepat penyembuhan.
Osteoklas
Sementara osteoblas dan osteosit memiliki sumber yang sama, dan, pada kenyataannya, memiliki berbagai tahap sel yang sama, osteoklas yang berasal dari sel-sel di sumsum tulang. Osteoklas melakukan pekerjaan memecah material komposit dalam tulang, dengan bantuan asam dan kolagenase protein. Kalsium dalam tulang bertindak dengan osteoklas kemudian dikirim kembali ke dalam aliran darah.
Produksi osteoklas diatur terutama oleh kelenjar tiroid. Mereka diproduksi ketika lebih banyak kalsium darah yang diperlukan, dan ditekan bila tidak ada kekurangan kalsium dalam tubuh. Mereka juga penting dalam memperbaiki pecah mekanik (fraktur) pada tulang.
Sel-sel ini membentuk siklus remodeling tulang, seperti digambarkan dalam diagram di bawah:
Fungsi ketiga dari sel-sel ini sangat penting untuk kesehatan tulang. Salah satu mungkin berpikir osteoklas sebenarnya berbahaya bagi tubuh, tetapi tulang bukan satu-satunya lokasi dalam tubuh di mana kalsium diperlukan, dan osteoklas melakukan tugas kadang-penting untuk membuat kalsium yang tersedia. Jika asupan kalsium yang cukup dipertahankan dan aktivitas berat dilakukan secara teratur, osteoklas ditekan dan jumlah osteoblas meningkat, mengakibatkan kepadatan tulang yang lebih besar.
Osteoklas memiliki beberapa karakteristik ultrastruktur yang unik, seperti beberapa inti, mitokondria berlimpah dan sejumlah besar vakuola dan lisosom. Karakteristik sebagian besar jelas dari osteoklas adalah adanya zona-zona penyumpal (sealing zones) batas kerut (ruffled borders). Zona penyumpal (atau zona yang jelas) terdiri dari pita tebal aktin yang berfungsi untuk pembentukan osteoklas ke permukaan tulang dan untuk isolasi daerah resorpsi dari sekitarnya.
Fungsi utama dari osteoklas adalah resorpsi dan degradasi tulang; kemudian mereka membantu untuk merombak tulang ketika menghancurkan sel-sel tulang dan menyerap kalsium. Selain itu, osteoklas membantu untuk menjaga konsentrasi kalsium darah pada tingkat yang optimal. Dalam proses remodeling tulang, tindakan osteoklas dimediasi oleh osteoblas melalui sitokin.
Perbedaan Osteoblas dan osteoklas
- Osteoblas yang berasal dari sel induk mesenchymal pluripoten, sedangkan osteoklas yang berasal dari sel-sel hematopoietik dari granulosit- keturunan makrofag.
- Osteoblas memediasi kegiatan osteoklas dengan melepaskan sitokin.
- Osteoblas memiliki reseptor untuk hormon paratiroid (PTH), sedangkan osteoklas tidak.
- Osteoblas mendorong pembentukan tulang sementara osteoklas mendorong kerusakan tulang.
- Osteoblas menjadi osteosit, sedangkan osteoklas tidak.
- Osteoblas lebih kecil dan berinti tunggal (mononukleat), sedangkan osteoklas yang lebih besar dan multinukleat.