csont

A kemény kötőszövet, amely a porccal együtt az ember és más gerincesek csontvázát alkotja. Fehérjeállványzatra rendezett kalcium-foszfátkristályokból áll. A csont számos funkciót lát el: szerkezeti és mechanikai szerepe van; védi a létfontosságú szerveket; helyet biztosít a vérsejtek termelődésének; kalciumtartalékként szolgál. Lásd: Kötőszövet

A csontvázban kétféle csont létezik: a lapos csontok (például a koponyacsontok és a bordák) és a hosszú csontok (például a combcsont, a kéz és a láb csontjai). Mindkét típusra jellemző a külső, sűrű, tömör csontréteg, az úgynevezett kortikális csont, és a belső, vékony trabekulákból álló szivacsos csontanyag, az úgynevezett spongiális csont. A kérgi csont csontrétegekből (lamellákból) áll, amelyek rendezett koncentrikus hengeres elrendezésben apró Havers-csatornák körül helyezkednek el. Ezek az egymáshoz kapcsolódó csatornák a vérereket, nyirokereket és idegeket vezetik át a csonton, és kommunikálnak a csonthártyával és a csontvelő üregével. A csonthártya a csont külső felszínét borító vékony membrán, amely a csont átalakításában és javításában részt vevő sejtek rétegeiből áll. A csontvelővel érintkezik a csontvelő, amelyben a vérsejtek termelésének nagy része zajlik. A spongiális csont és a csontvelő közötti határfelületet endosteumnak nevezzük, és nagyrészt ezen a helyen történik a csont eltávolítása a szervezet máshol megnövekedett kalciumszükségletére reagálva.

A csont az osteoblastok, a csontképző sejtek által lerakott osteoid mátrix, valamint az osteoid mineralizációja révén, a benne lévő kalcium-foszfát kristályok (hidroxiapatit formájában) kialakulásával és lerakódásával jön létre. A kollagénvázon szabályos mintázatba rendeződött ásványi anyag adja a csont merevségét. Az oszteoid nagyrészt I. típusú kollagén rostokat és kisebb mennyiségben számos nem kollagén fehérjét tartalmaz. Bár ezeknek a fehérjéknek a csontban betöltött szerepe nem jól ismert, úgy gondolják, hogy a csontban lévő sajátos kombinációjuk adja ennek a szövetnek az egyedülálló mineralizációs képességet. Egyértelmű, hogy ezek a fehérjék kölcsönhatásba lépnek egymással, és hogy a kollagén és számos nem-kollagén fehérje képes a csontsejtek felszínén lévő speciális receptorokhoz kötődni. Ez a kötődés fontos a sejteknek a csontmátrixhoz való tapadásához, és viselkedési jeleket is közvetít a sejtek felé. Lásd Kollagén

A csont elsődleges sejttípusai azok, amelyek a csont kialakulását és fenntartását eredményezik (oszteoblasztok és oszteociták), és azok, amelyek a csont eltávolításáért felelősek (oszteoklasztok). Az oszteoblasztok a csonthártyában és a csontvelőben található multipotens stromasejtek differenciálódásából alakulnak ki. Megfelelő ingerek hatására ezek a primitív stromasejtek csontképző sejtekké érnek a csontváz célzott helyein. Különböző ingerek hatására képesek adipocitákká (zsírsejtekké), izomsejtekké és kondrocitákká (porcsejtekké) is fejlődni. Az oszteociták, azaz az oszteoblasztok, amelyek magába a csontszövetbe épülnek be, a csontban található legnagyobb számú sejttípus. A mineralizált csonton belüli terekben (lacunae) tartózkodnak, és a csontban lévő apró csatornákon (cannaliculi) keresztül számos nyúlványt képeznek, amelyek más oszteocitákkal és a csonthártya felszínén lévő sejtekkel kapcsolódnak. Az oszteociták ezért ideális helyzetben vannak ahhoz, hogy érzékeljék a csontra ható stresszt és terhelést, és ezt az információt továbbítsák a csont felszínén lévő oszteoblasztokhoz, így lehetővé téve a csont számára, hogy új csont képződésével alkalmazkodjon a megváltozott mechanikai terheléshez. Úgy gondolják, hogy az oszteociták azok a sejtek is, amelyek felismerik és irányítják a csontmátrixban a kopás következtében gyakran előforduló mikroszkopikus sérülések javítását. Ha a csontban előforduló repedések és mikrotörések nem javulnak, vagy ha ez a mikrokárosodás a javítást meghaladó mértékben halmozódik fel, az a csont szerkezeti meghibásodását okozhatja, mint például a stressztörések esetében. Számos olyan molekulát azonosítottak, amelyek az oszteoblasztos sejtek kialakulását és működését szabályozzák. A keringő hormonok, mint az inzulin, a növekedési hormon és az inzulinszerű növekedési faktorok, kombinálódva a csonton belül található növekedési faktorokkal, mint a transzformáló növekedési faktor béta (TGFβ) és a csontmorfogenetikai fehérjék (BMP-k), befolyásolják az oszteoblasztok differenciálódását.

Az oszteoklasztok jellemzően nagy, többmagvú sejtek, amelyek gazdagok a csontreszorpcióhoz szükséges intracelluláris gépezetben. Ez úgy valósul meg, hogy a sejtek a sejtmembránnak a csontmátrixhoz való rögzítésével szoros záró zónát képeznek, létrehozva egy csontfelszívó kompartmentet. Ebbe a térbe a sejt savakat választ ki a csont ásványi anyagának feloldásához, valamint enzimeket a csontmátrixban lévő kollagén és egyéb fehérjék megemésztéséhez. A csont osteoclastok általi eltávolítására azért van szükség, hogy a növekedés és a fogak kitörése során a csont mikroszkopikus sérülései és alakváltozásai helyreállíthatók legyenek. Az oszteoklasztok által közvetített csontfelszívódás a csontban tárolt kalcium felszabadításának mechanizmusa is a vér kalciumszintjének fenntartása érdekében. A legtöbb csontreszorpciót elősegítő szer az oszteoblaszt sejtekre hat, amelyek viszont jeleket közvetítenek az oszteoklaszt prekurzoroknak, hogy azok érett oszteoklasztokká differenciálódjanak. Ezek a szerek közé tartozik a D-vitamin aktív formája, a parathormon, az interleukin-1, interleukin-6 és interleukin-11, valamint a prosztaglandinok, például a prosztaglandin E2. A teljesen funkcionális oszteoklasztokká történő differenciálódáshoz az oszteoklaszt prekurzorok és az oszteoblaszt sejtek közötti szoros kapcsolatra is szükség van. Ez az oszteoklaszt differenciálódási faktor (ODF) nevű molekulának köszönhető, amely az oszteoblasztok felszínén található, az oszteoklaszt prekurzor sejtek felszínén lévő receptorokhoz kötődik, és indukálja az oszteoklasztokká alakulást.

A lapos csontok és a hosszú csontok különböző embriológiai úton alakulnak ki. A lapos csontok kialakulása intramembranos csontosodással történik, amelyben a primitív mesenchymasejtek közvetlenül osteoblastokká differenciálódnak és csontos trabeculákat hoznak létre egy csonthártyán belül. E csont kezdeti jellege viszonylag rendezetlen, és szövött csontnak nevezik. Később ez a szőtt csont átalakul és helyébe a sokkal erősebb, érett lamellás csont lép, amely meszesedett mátrix rendezett rétegekből áll. A hosszú csontok intrakartilláris fejlődéssel alakulnak ki, amelyben a leendő csont porcként indul. A porc sablont fokozatosan csont váltja fel a növekvő csont középpontjából kiinduló rendezett eseménysorozatban. A hosszú csontok végein a növekedés során porc marad, amely mindkét végén egy növekedési lemeznek nevezett szerkezetet alkot. A növekedési lemezekben keletkező porcsejtek (kondrociták) szaporodnak és növelik a csont hosszát. Ez egy összetett eseménysorozat során történik, a csont középpontjától távolodó és a csont közepe felé irányuló terjeszkedéssel. Amikor a csont eléri végső hosszát az érettség során, a növekedési lemezből történő terjeszkedés megszűnik. A hosszú csontok végein a porc egy sajátos formában, az ízületi porcban megmarad, amely az ízületek sima támasztófelületét biztosítja.

A csont dinamikus szövet, és az oszteoklasztok és az oszteoblasztok működése révén folyamatosan átalakul. A csont eltávolítása után az oszteoklasztok vagy továbbállnak új reszorpciós helyekre, vagy elpusztulnak; ezt egy visszafordító fázis követi, amikor az oszteoblasztok a reszorpciós helyre vonzódnak. Úgy gondolják, hogy a csontmátrixban inaktív formában lekötött növekedési faktorokat az oszteoklasztok aktivitása felszabadítja és aktiválja, és ezek viszont elősegítik az újonnan toborzott oszteoblasztok új oszteoid termelését. Az új oszteoid végül elmeszesedik, és ily módon a csont rétegekben (lamellákban) alakul ki és cserélődik ki, amelyek ezen ismétlődő ciklusok eredményeként jönnek létre. A növekvő csontban a csontsejtek aktivitása a csont nettó növekedése felé tolódik el. Az egészséges érett csontban azonban egyensúly van a csontfelszívódás és a csontképződés között. Amikor ez a két sejttípus közötti egyensúly megbomlik, csontrendszeri patológiát eredményez.

A leggyakoribb csontbetegség a csontritkulás, amelyben a csont nettó csontvesztése az oszteoklasztikus csontfelszívódás miatt következik be, amelyet nem egyenlít ki teljesen az új csontképződés. A csontritkulás legjobban ismert oka a nőknél a menopauza után a keringő ösztrogén elvesztése miatt kialakuló csontritkulás. A csontritkulás másik oka a használaton kívüli csontritkulás. Ahogy a csont a fokozott terhelésre további csont termelésével reagálhat, úgy a csont is rendszeres terhelésre szorul a fenntartásához. Jelentős csontvesztés következhet be hosszan tartó ágynyugalom vagy például paraplegia és quadriplegia esetén. Hasonlóképpen, a csontváz tehermentesítése (a gravitációs vonzás hiánya miatt) az űrrepülés során az űrhajósoknál súlyos csontvesztéshez vezet, hacsak nem szimulálják a gravitáció hatását speciális gyakorlatokkal és eszközökkel. Lásd: Csontritkulás

Sok anyagcsere- és genetikai betegség befolyásolhatja a csont mennyiségét és minőségét. Az olyan anyagcsere-betegségek, mint a cukorbetegség, a vesebetegség, a mellékpajzsmirigyek parathormon túltermelődése, az anorexia nervosa és a D-vitamin-függő angolkór okozhatnak csontritkulást (a csont mennyiségének és csontszerkezeti minőségének csökkenését). A szervátültetett betegek immunszuppresszív terápiája csökkent csonttömeghez vezethet, csakúgy, mint a csontok és más területek daganatai. A daganatok olyan anyagokat termelhetnek, amelyek az oszteoklasztikus csontreszorpció aktiválódását okozzák. A genetikai alapú osteogenesis imperfecta betegségben az I. típusú kollagén génjének mutációi az oszteoblasztok csökkent mennyiségű kollagén vagy megváltozott kollagénmolekulák termelését eredményezik. A csontváz egyéb gyakori betegségei az ízületek betegségei, mint például a reumás ízületi gyulladás és az osteoarthritis. Lásd Pajzsmirigy

.