خلايا العظام

ما هي خلايا العظام؟

العظام عبارة عن نسيج ضام ممعدن يعرض أربعة أنواع من الخلايا، وهي بانيات العظم وخلايا بطانة العظام والخلايا العظمية وناقضات العظم، حيث يمارس العظام وظائف مهمة في الجسم مثل الحركة ودعم وحماية الأنسجة الرخوة وتخزين الكالسيوم والفوسفات وإيواء النخاع العظمي.

على الرغم من مظهره الخامل يعد العظم عضوًا ديناميكيًا للغاية يتم امتصاصه باستمرار بواسطة ناقضات العظم وتشكيله حديثًا بواسطة بانيات العظم، وهناك دليل على أن الخلايا العظمية تعمل كمستشعرات ميكانيكية ومنسقة لعملية إعادة تشكيل العظام، إن وظيفة خلايا بطانة العظام ليست واضحة بشكل جيد، ولكن يبدو أن هذه الخلايا تلعب دورًا مهمًا في ربط ارتشاف العظام بتكوين العظام.

إعادة تشكيل العظام هي عملية معقدة للغاية يتم من خلالها استبدال العظم القديم بعظم جديد في دورة، وتتكون من ثلاث مراحل:

• بدء ارتشاف العظم بواسطة ناقضات العظم.

• الانتقال (أو فترة الانعكاس) من الارتشاف إلى عظم جديد.

• تكوين العظام بواسطة بانيات العظم.

تحدث هذه العملية بسبب الإجراءات المنسقة للخلايا الآكلة للعظم وبانيات العظم والخلايا العظمية وخلايا بطانة العظام، والتي تشكل معًا البنية التشريحية المؤقتة التي تسمى الوحدة الأساسية متعددة الخلايا (BMU).

إن إعادة البناء الطبيعي للعظام ضرورية لشفاء الكسور وتكييف الهيكل العظمي مع الاستخدام الميكانيكي، وكذلك لاستتباب الكالسيوم، ومن ناحية أخرى يؤدي عدم التوازن في ارتشاف العظام وتكوينها إلى العديد من أمراض العظام على سبيل المثال يُسهم الارتشاف المفرط بواسطة ناقضات العظم بدون المقدار المقابل من العظام المشوهة بواسطة بانيات العظم في فقدان العظام وهشاشة العظام، في حين أن العكس قد يؤدي إلى ترقق العظام.

إن التوازن بين تكوين العظام والارتشاف ضروري ويعتمد على عمل العديد من العوامل المحلية والجهازية بما في ذلك الهرمونات والسيتوكينات والكيموكينات والتحفيز الميكانيكي الحيوي، وأظهرت الدراسات الحديثة أن العظام تؤثر على نشاط الأعضاء الأخرى، وأن العظام تتأثر أيضًا بأعضاء وأنظمة أخرى في الجسم، مما يوفر رؤى جديدة ويبرهن على التعقيد والطبيعة الديناميكية لأنسجة العظام.

 أنواع خلايا العظام:

بانيات العظم:

بانيات العظم هي خلايا مكعبة تقع على طول سطح العظم وتشكل 4-6٪ من إجمالي الخلايا العظمية المقيمة، وهي معروفة إلى حد كبير بوظيفة تكوين العظام، وتُظهر هذه الخلايا الخصائص المورفولوجية لخلايا تصنيع البروتين بما في ذلك الشبكة الإندوبلازمية الخشنة الوفير وجهاز جولجي البارز، بالإضافة إلى الحويصلات الإفرازية المختلفة كخلايا مستقطبة، تفرز بانيات العظم نحو مصفوفة العظام.

تشتق بانيات العظم من الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC)، حيث يتطلب التزام (MSC) تجاه سلالة (osteoprogenitor) التعبير عن جينات معينة باتباع خطوات مبرمجة في الوقت المناسب، بما في ذلك تخليق البروتينات المكونة للعظام (BMPs) وأعضاء مسارات (Wnt).

تشارك (MicroRNAs) في تنظيم التعبير الجيني في العديد من أنواع الخلايا بما في ذلك بانيات العظم، حيث تحفز بعض جزيئات الرنا الميكروي وتثبط تمايز بانيات العظم الأخرى ويُعرف (Connexin 43) بأنه المكوّن الرئيسي في العظام، كما أن الطفرة في الجين المشفر (Connexin 43) يضعف تمايز بانيات العظم ويسبب تشوهًا هيكليًا في الفأر.

خلايا بطانة العظام:

الخلايا المبطنة للعظام هي بانيات العظم الهادئة المسطحة التي تغطي أسطح العظام، حيث لا يحدث ارتشاف للعظام أو تكوين العظام وتظهر هذه الخلايا مظهرًا نوويًا رفيعًا ومسطحًا، كما يمتد السيتوبلازم على طول سطح العظم ويعرض القليل من العضيات السيتوبلازمية مثل ملامح الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وجهاز جولجي، وتُظهر بعض هذه الخلايا عمليات تمتد إلى قنوات كما لوحظت وصلات فجوة بين خلايا بطانة العظام المجاورة وبين هذه الخلايا والخلايا العظمية.

يعتمد النشاط الإفرازي لخلايا بطانة العظام على الحالة الفسيولوجية للعظام، حيث يمكن لهذه الخلايا أن تستعيد نشاطها الإفرازي وتعزز حجمها وتتخذ مظهرًا مكعيًا، ووظائف خلايا بطانة العظام غير مفهومة تمامًا، ولكن تبين أن هذه الخلايا تمنع التفاعل المباشر بين ناقضات العظم ومصفوفة العظام، وذلك عندما لا يحدث ارتشاف العظم وتشارك أيضًا في تمايز ناقضات العظم، مما ينتج (OPG) ومنشط المستقبل العامل النووي كابا- بي (RANKL) علاوة على ذلك، تعد خلايا بطانة العظام جنبًا إلى جنب مع الخلايا العظمية الأخرى عنصرًا مهمًا في (BMU)، وهي بنية تشريحية موجودة أثناء دورة إعادة تشكيل العظام.

خلية عظمية:

الخلايا العظمية التي تشكل 90-95٪ من إجمالي الخلايا العظمية، وهي أكثر الخلايا وفرة وطويلة العمر ويصل عمرها إلى 25 عامًا وتختلف عن بانيات العظم وناقضات العظم التي تم تحديدها من خلال وظائف كل منها، وذلكأثناء تكوين العظام وارتشاف العظام، وتم تحديد الخلايا العظمية في وقت سابق من خلال مورفولوجيتها وموقعها.

لعقود من الزمن بسبب الصعوبات في عزل الخلايا العظمية من مصفوفة العظام أدت إلى فكرة خاطئة مفادها أن هذه الخلايا ستكون خلايا سلبية، وتم تفسير وظائفها بشكل خاطئ، حيث أدى تطوير تقنيات جديدة مثل تحديد العلامات الخاصة بالخلية العظمية ونماذج حيوانية جديدة وتطوير تقنيات لعزل خلايا العظام وثقافتها وإنشاء خطوط خلوية مستقرة ظاهريًا إلى تحسين فهم بيولوجيا الخلية العظمية، وفي الواقع من المعروف أن هذه الخلايا تلعب العديد من الوظائف المهمة في العظام.

تقع الخلايا العظمية داخل ثغرات محاطة بمصفوفة عظمية ممعدنة، حيث تظهر التشكل التغصني، ويختلف شكل الخلايا العظمية المدمجة باختلاف نوع العظم، على سبيل المثال تكون الخلايا العظمية من العظم التربيقي أكثر تقريبًا من الخلايا العظمية من العظم القشري، والتي تظهر شكلًا ممدودًا.

تشتق الخلايا العظمية من سلالة الخلايا الجذعية السرطانية من خلال تمايز بانيات العظم، إذ في هذه العملية تم اقتراح أربع مراحل يمكن التعرف عليها: خلية عظمية عظمية، خلية عظمية سابقة، خلية عظمية شابة وخلية عظمية ناضجة، وفي نهاية دورة تكوين العظام تصبح مجموعة سكانية فرعية من بانيات العظم خلايا عظمية مدمجة في مصفوفة العظام، حيث هذه العملية مصحوبة بتغيرات مورفولوجية وتركيبية واضحة بما في ذلك تقليل حجم بانيات العظم المستديرة، كما يتناقص عدد العضيات مثل الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وجهاز جولجي وتزداد نسبة النواة إلى السيتوبلازم، وهو ما يتوافق مع انخفاض في تخليق البروتين وإفرازه.

ناقضات العظم:

ناقضات العظم هي خلايا متعددة النوى متمايزة نهائيًا، والتي تنشأ من الخلايا أحادية النواة لسلالة الخلايا الجذعية المكونة للدم تحت تأثير عدة عوامل، ومن بين هذه العوامل عامل تحفيز مستعمرة البلاعم (M-CSF) الذي تفرزه الخلايا الوسيطة العظمي وبانيات العظم ورابطات (RANK) التي تفرزها بانيات العظم والخلايا العظمية والخلايا اللحمية، حيث تعمل هذه العوامل معًا على تعزيز تنشيط عوامل النسخ والتعبير الجيني في ناقضات العظم.