Osteoklasten (von altgriechisch ὀστέον ostéon, deutsch ‚Knochen‘ und κλᾰστός klastós, deutsch ‚zerbrochen‘; Singular: der Osteoklast) sind mehrkernige Zellen, die durch Fusion von einkernigen Vorläuferzellen aus dem Knochenmark entstehen. Sie gehören zum mononukleär-phagozytären System (MPS). Ihre Hauptaufgabe ist die Resorption von Knochengewebe.
Erstmals beobachtet wurden Osteoklasten von John Howship im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts. Ihre Bedeutung erkannte 1873 Albert von Koelliker.[1]
Osteoklasten entwickeln sich aus hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarkes. Sie zeigen teilweise Eigenschaften von zirkulierenden Monozyten und Gewebs-Makrophagen.
Folgende Faktoren können die Formation von Osteoklasten anregen und wirken somit knochenresorptiv:
Folgende Faktoren können die Funktion von Osteoklasten hemmen und wirken somit antiresorptiv:
Diese Faktoren führen zu einer Aktivierung des PU.1-Transkriptionsfaktors, der die Umwandlung von Makrophagen in Osteoklasten verstärkt. Osteoklasten werden außerdem über den RANK-Liganden (RANKL) aktiviert. Osteoprotegerin (OPG) ist ein Protein, das die Osteoklastendifferenzierung hemmt, indem es die RANK-Liganden bindet. Diese Liganden können ihrerseits nun nicht mehr an das RANK der Makrophagen binden und sie daher auch nicht mehr zur Differenzierung zu Osteoklasten anregen. Auf diese Weise verhindert Osteoprotegerin den Abbau von Knochen.
Hormonell wird die Osteoklastenaktivität von Parathormon (Aktivierung, Calciumfreisetzung) und Calcitonin (Inaktivierung, Calciumspeicherung) gesteuert, der Knochen wird also als Zwischenspeicher von Calcium zur Regulation der Calciumhomöostase genutzt. Dabei ist jedoch anzumerken, dass der Osteoklast selbst keine Rezeptoren für das Parathormon besitzt, sondern die Aktivierung sekundär über die Osteoblasten (RANKL) erfolgt, welche diesen Rezeptor besitzen. Für Calcitonin besitzt der Osteoklast jedoch Rezeptoren, wodurch eine direkte Hemmung der Aktivität möglich ist.
Die Resorption von Knochen ist meist eng mit einer nachfolgenden Neusynthese durch Osteoblasten verknüpft. Dieser als Knochengeweberemodellierung bekannte Prozess dient der Anpassung an Belastungen und dem Vorbeugen von Materialermüdungen.
Osteoklasten sind große Zellen mit einem Durchmesser von 50 bis 100 µm, die bis zu 10 Zellkerne enthalten können. Sie finden sich an der Knochenoberfläche in den Resorptionslakunen (Howship-Lakunen). Genauso wie die eng mit ihnen verwandten Makrophagen sind sie in der Lage, sich amöboid fortzubewegen.
Der apikale Pol eines Osteoklasten ist dem Knochen zugewandt. Hier lassen sich verschiedene Bereiche unterscheiden:
Im Zwischenraum von Osteoklast und Knochensubstanz herrscht ein deutlich erniedrigter pH-Wert (ca. 4,5), der durch aktiven Protonentransport aufrechterhalten wird und dem Abbau der mineralisierten Matrixkomponenten dient. Daneben geben Osteoklasten proteolytische Enzyme ab, die die kollagene Knochenmatrix auflösen. Die dabei freigesetzten Kollagenfragmente werden phagozytiert. Dabei entstehen die Howship-Lakunen, die man auch als „Fressspur“ der Osteoklasten bezeichnen kann. Ihre Kapazität ist beachtlich: Ein Osteoklast kann die gleiche Menge Knochen abbauen, die 100 Osteoblasten in dieser Zeit aufbauen.
Eine vermehrte Osteoklastentätigkeit findet sich bei folgenden Krankheiten
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