2. Костно ремоделиране

Костното ремоделиране или костният метаболизъм е процес, протичащ през целия живот, при който зрялата костна тъкан се отстранява от скелета (процес, известен като костна резорбция) и се образува нова костна тъкан (процес, известен като осификация или образуване на нова кост).

Тези процеси също контролират преустройството или замяната на костна тъкан след наранявания, като например фрактури, но и микротравми, които възникват по време на нормалната дейност. Ремоделирането отговаря също и на функционалните нужди при механично натоварване.

Здравината на костите се определя от съдържанието и съотношението между колагенови протеини и минерализиран остеоид. В първата година от живота почти 100 процента от скелета се заменя, докато при възрастни ремоделирането е около 10 процента на година.

Дисбалансът в регулирането на двата субпроцеса в костното ремоделиране, а именно костната резорбция и костното формиране, води до много метаболитни костни заболявания, като остеопороза.

Костната хомеостаза включва множество, но координирани помежду си клетъчни и молекулярни събития. Два основни типа клетки са отговорни за костния метаболизъм, известни като остеобласти и остеокласти:

• остеокласти: остеокластите, произлезли от мезенхимните клетки, са отговорни за костната резорбция
• остеобласти: остеобластите, получени от хемопоетични прекурсори, са отговорни за формирането на костта

Тези два типа клетки са зависими един от друг и са свързани в процеса на костно ремоделиране. Остеобластите не само отделят и минерализират остеоида, но също така участват в контрола на костната резорбция, извършвана от остеокластите. Остеоцитите, които са крайно диференцирани остеобласти в минерализираната кост, направляват времето и локализацията на костното ремоделиране.

Остеокластите се нуждаят от седмици, за да резорбират кост, докато на остеобластите са им необходими месеци, за да формират нова кост. Следователно, всеки процес, който увеличава скоростта на преобразуване на костта, води до костна загуба с течение на времето. Освен това, в периоди на бързо ремоделиране (например след менопауза) костта е с повишен риск от фрактури, тъй като новоформираната кост е по-малко плътно минерализирана, местата на резорбция са временно незапълнени и изомеризацията и съзряването на колаген са нарушени.

Многобройни фактори могат да окажат неблагоприятно въздействие върху тези процеси и съответно да повишат рисковете от възникване на остеопоротични промени.

Сред по-важните особености в костното моделиране се включват:

• особености на костния метаболизъм: структурата на костите, както и адекватният приток на калций, изискват тясно взаимодействие и сътрудничество между тези два типа клетки и други клетъчни популации в местата на костно ремоделиране. Костният метаболизъм се осланя на сложни сигнални пътища и механизми на контрол за постигане на подходящи нива на растеж и диференциация
• медиатори, участващи в костния метаболизъм: механизмите на контрол на костното моделиране включват действието на няколко хормони, включително паратироиден хормон, витамин D, растежен хормон, стероиди и калцитонин, както и няколко произлезли от костномозъчната мембрана и разтворими цитокини и растежни фактори (например M-CSF, RANKL, VEGF, IL-6). Това е начинът, чрез който тялото е в състояние да поддържа подходящи нива на калций, изискващи се за физиологични процеси
• основна многоклетъчна единица: след съответна сигнализация остеокластите се придвижват да резорбират повърхността на костта, което е последвано от депозиране на остеобласти на костта. Заедно клетките, които са отговорни за костното ремоделиране, са известни като основна многоклетъчна единица (BMU) и времевата продължителност (т.е. продължителност на живот) на BMU се определя като период на костно ремоделиране