Osteoklasten (vonaltgriechischὀστέονostéon, deutsch‚Knochen‘ undκλᾰστόςklastós, deutsch‚zerbrochen‘;Singular:der Osteoklast) sindmehrkernige Zellen, die durch Fusion von einkernigen Vorläuferzellen aus demKnochenmark entstehen. Sie gehören zummononukleär-phagozytären System (MPS). Ihre Hauptaufgabe ist die Resorption vonKnochengewebe.

Erstmals beobachtet wurden Osteoklasten vonJohn Howship im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts. Ihre Bedeutung erkannte 1873Albert von Koelliker.^[1]

Osteoklasten entwickeln sich aushämatopoetischen Stammzellen desKnochenmarkes. Sie zeigen teilweise Eigenschaften von zirkulierendenMonozyten und Gewebs-Makrophagen.

Folgende Faktoren können die Formation von Osteoklasten anregen und wirken somit knochenresorptiv:

• Dexamethason
• 1,25-(OH)₂VitD₃
• Parathormon
• Parathormon-related Protein (PTHrP)
• Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor-γ (PPARγ)
• Prostaglandin-E2
• Triiodthyronin (T3)
• verschiedeneZytokine

Folgende Faktoren können die Funktion von Osteoklasten hemmen und wirken somit antiresorptiv:

• Bisphosphonate
• Calcitonin
• Nitroglycerin
• Estrogene

Diese Faktoren führen zu einer Aktivierung des PU.1-Transkriptionsfaktors, der die Umwandlung von Makrophagen in Osteoklasten verstärkt.Osteoklasten werden außerdem über denRANK-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 vonParathormon (Aktivierung, Calciumfreisetzung) undCalcitonin (Inaktivierung, Calciumspeicherung) gesteuert, der Knochen wird also als Zwischenspeicher von Calcium zurRegulation der Calciumhomöostase genutzt. Dabei ist jedoch anzumerken, dass der Osteoklast selbst keine Rezeptoren für das Parathormon besitzt, sondern die Aktivierung sekundär über dieOsteoblasten (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 durchOsteoblasten verknüpft. Dieser alsKnochengeweberemodellierung 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 10Zellkerne enthalten können. Sie finden sich an der Knochenoberfläche in denResorptionslakunen (Howship-Lakunen). Genauso wie die eng mit ihnen verwandtenMakrophagen sind sie in der Lage, sichamöboid fortzubewegen.

Derapikale Pol eines Osteoklasten ist dem Knochen zugewandt. Hier lassen sich verschiedene Bereiche unterscheiden:

• Zentral findet sich eine helle, streifige undvesikelreiche Zone, in der die Zellmembran in Form einesBürstensaums stark gefaltet ist. Sie wird alsruffled border bezeichnet und ist der eigentliche Ort derKnochenresorption. Lichtmikroskopisch stellt sie sich hell-gestreift dar.
• In der Peripherie zeigt sich lichtmikroskopisch eine intensive Anfärbung. Dort haftet der Osteoklast mit seinem Adhäsionsapparat (Integrine) an der Knochensubstanz. Der Adhäsionsapparat besteht zumeist aus so genanntenPodosomen. Es besteht ein sehr enger Kontakt zwischen Osteoklast und Knochen, mit einem Abstand von nur 0,3–0,5 nm. Man nennt diesen Bereich deshalb auchsealing zone.
• Das Zytoplasma, das diesealing zone umgibt, wird alsclear zone bezeichnet, da es fast keineZellorganellen aufweist. Dafür findet sich hier eine große Mengekontraktiler Proteine.

Im Zwischenraum von Osteoklast und Knochensubstanz herrscht ein deutlich erniedrigterpH-Wert (ca. 4,5), der durch aktivenProtonentransport aufrechterhalten wird und dem Abbau der mineralisierten Matrixkomponenten dient. Daneben geben Osteoklastenproteolytische Enzyme ab, die die kollageneKnochenmatrix auflösen. Die dabei freigesetztenKollagenfragmente werdenphagozytiert. 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 100Osteoblasten in dieser Zeit aufbauen.

• Bei der genetisch bedingten Krankheitsgruppe derOsteopetrose und ihrer Unterform derPyknodysostose ist die Osteoklastentätigkeit stark vermindert.
• PLOSL (polyzystische lipomembranöse Osteodysplasie mit sklerotischerLeukenzephalopathie,Nasu-Hakola-Krankheit)

Eine vermehrte Osteoklastentätigkeit findet sich bei folgenden Krankheiten

• Osteoporose
• Hyperparathyreoidismus
• Osteodystrophia deformans (Morbus Paget)
• Aseptische Knochennekrose
• Rheumatoide Arthritis
• Osteogenesis imperfecta
• Brustkrebs
• Riesenzelltumor
• Gorham-Stout-Syndrom

• Ursachen des Knochenabbaus des Kieferknochens

• T. Bellido u. a.:Regulation of interleukin-6, osteoclastogenesis, and bone mass by androgens. The role of the androgen receptor. In:J Clin. Invest. 95, 1995, S. 2886–2895.
• G. Girasole, R. L. Jilka, G. Passeri, S. Boswell, G. Boder, D. C. Williams, S. C. Manolanas:17-Estradiol inhibits interleukin-6 production by bone marrow derived stromal cells and osteoblasts in vitro: A potential mechanism for the anti-osteoporotic effect of estrogens. In:J. Clin. Invest. 89, 1992, S. 883–891.
• G. Hattersley, J. A. Kirby, T. J. Chambers:Identification of osteoclast precursors in multilineage hematopoietic colonies. In:Endocrinology. 128, 1991, S. 259–262.
• R. L. Jilka u. a.:Increased osteoclast development after estrogen loss: Mediation by interleukin-6. In:Science. 257, 1992, S. 88–91.
• N. Kurihara, C. Chenu, M. Miller, C. Civin, G. D. Roodman:Identification of committed mononuclear precursors for osteoclast-like cells in long term human marrow cultures. In:Endocrinology. 126, 1990, S. 2733–2741.
• K. Matsuzaki u. a.:Osteoclast differentiation factor (ODF) induces osteoclast-like cell formation in human peripheral blood mononuclear cell cultures. In:Biochem Biophys Res Commun. 246, 1998, S. 199–204.
• N. K. Shevde, A. C. Bendixen, K. M. Dienger, J. W. Pike:Estrogens suppress RANK ligand-induced osteoclast differentiation via a stromal cell independent mechanism involving c-Jun repression. In:Proc Natl Acad Sci USA. 97, 2000, S. 7829–7834.
• M. M. Tondravi, S. R. McKercher, K. Anderson, J. M. Erdmann, M. Quiroz, R. Maki, S. L. Teitelbaum:Osteopetrosis in mice lacking haematopoietic transcription factor PU.1. In:Nature. 386, 1997, S. 81–84.
• K. Tsukii u. a.:Osteoclast differentiation factor mediates an essential signal for bone resorption induced by 1 alpha,25-dihydroxyvitamin D3, prostaglandin E2, or parathyroid hormone in the microenvironment of bone. In:Biochem Biophys Res Commun. 246, 1998, S. 337–341.

• Abbildung der Osteoklastentätigkeit

1. ↑Hermann Ecke, Uwe Stöhr, Klaus Krämer:Unfallchirurgie. In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.):Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung. Mit einem Geleitwort vonRudolf Nissen. Dustri-Verlag Dr. Karl Feistle, Deisenhofen bei München 1973,ISBN 3-87185-021-7, S. 204–216, hier: S. 211.

• Zelltyp
• Histologie der Binde- und Stützgewebe