Loading article…
組織学において、類骨は骨組織の成熟前に形成される骨基質の非石灰化有機部分である 。[ 1 ]骨芽細胞は、いくつかの特定のタンパク質として類骨を分泌することにより、骨組織形成のプロセスを開始する。類骨とその隣接する骨細胞は、石灰化されると新しい骨組織に発達する。
類骨は骨体積の約50%、骨重量の約40%を占めます。類骨は線維と基質から構成されています。線維の主成分はI型コラーゲンで、類骨の90%を占めます。基質は主にコンドロイチン硫酸とオステオカルシンから構成されています。骨芽細胞は類骨を非石灰化有機基質として合成・分泌し、類骨がカルシウム塩の沈着によって石灰化されると、成熟した骨組織に変化します。[ 2 ]
類骨は主にI型コラーゲンと基質から構成されている。
I型コラーゲンは有機マトリックスの約85～95％を占め[ 3 ] 、骨形成に必要な構造的足場と引張強度を提供する[ 4 ] 。これらのコラーゲン線維は、その後の石灰化の基礎となる、密で高度に架橋されたネットワークを形成する[ 5 ] 。
コラーゲン分子は、応力負荷軸に平行および直交する層状に交互に配置され、複雑な複合構造を形成している。[ 5 ]
類骨の基質は骨基質の約10％を占め[ 6 ]、非コラーゲン性タンパク質を含む。
類骨は、骨形成に特化した細胞である骨芽細胞によって合成および分泌される。 [ 7 ]骨芽細胞は、豊富な粗面小胞体によって特徴付けられる大きな立方体細胞であり、これは高い合成活性を反映している。[ 4 ]
骨芽細胞は頂端面に大量のI型コラーゲンと、オステオカルシンやオステオポンチンなどのマトリックス構成タンパク質を少量分泌する。[ 5 ]新たに分泌された類骨は、石灰化前線と骨芽細胞層の間に水和タンパク質マトリックス層を形成する。[ 5 ] [ 7 ]
骨基質の合成は、有機基質（類骨）の沈着とそれに続く石灰化という2つの主要な段階で起こります。[ 7 ]活発な骨形成の間、骨芽細胞は石灰化が起こるまで類骨基質を継続的に生成します。
類骨が石灰化骨に変化する過程には、有機マトリックス内にヒドロキシアパタイト結晶[ Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 ]が沈着することが含まれる。 [ 6 ]
鉱化作用は、小胞相と線維相の2つの段階で起こる。[ 7 ]
小胞期：直径30～200 nmのマトリックス小胞が、 骨芽細胞の頂端膜から新たに形成された骨基質中に放出される。[ 7 ] [ 3 ]これらの小胞にはアルカリホスファターゼ、アデノシン三リン酸分解酵素（ATPase）、無機ピロホスファターゼが含まれており、カルシウムとリン酸の局所的な酵素的蓄積を介してヒドロキシアパタイト結晶形成のシードサイトとして機能する。[ 3 ]
アルカリホスファターゼの役割：骨芽細胞はアルカリホスファターゼを分泌し、これは骨石灰化の阻害物質であるピロリン酸を加水分解することによって骨石灰化に関与し、それによってヒドロキシアパタイト形成のための局所的な無機リン酸の利用可能性を高めます。[ 2 ] [ 4 ]
結晶成長：結晶成長はマトリックス小胞内の初期焦点から始まり球状体を形成し、それらが徐々に合体してアパタイト結晶のネットワークを形成する。[ 3 ]マトリックスが成熟するにつれて、ヒドロキシアパタイト微結晶はタンパク質格子内での核形成によってコラーゲン層内に複雑な複合体として組織化される。[ 5 ]
類骨の石灰化異常は、未石灰化基質の蓄積を特徴とするいくつかの重要な臨床症状を引き起こす。
くる病：成長板と類骨の石灰化異常によって小児に発症する。 [ 8 ]この疾患は、カルシウムまたはリン酸の欠乏が単独で、あるいはビタミンD欠乏に続発して生じる。 [ 9 ]くる病では、石灰化異常により成長板下の骨組織に類骨が蓄積し、骨が弱くなり変形が生じる。 [ 9 ]
骨軟化症：くる病の成人版である骨軟化症は、類骨の石灰化障害により骨が軟化することを特徴とします。 [ 10 ]ビタミンD欠乏症が最も一般的な原因ですが、カルシウムまたはリン酸欠乏症も骨軟化症を引き起こす可能性があります。 [ 10 ]この病態は、骨の痛み、筋力低下、および骨折リスクの増加として現れます。
骨軟化症の組織形態計測学的特徴には以下が含まれる：[ 11 ] [ 9 ]
ビタミンD代謝障害：くる病と骨軟化症は様々な臨床状況で発症し、成長軟骨と新たに形成された骨コラーゲンの石灰化の欠如または遅延が共通している。 [ 12 ]食事性カルシウムの吸収に不可欠なビタミンDの欠乏は、歴史的に主要な原因となっている。 [ 12 ]
骨肉腫：最も一般的な原発性悪性骨腫瘍である骨肉腫は、骨様組織を生成する悪性細胞によって特徴付けられます。 [ 13 ] [ 14 ]骨肉腫は、腫瘍細胞による未熟な骨または骨様組織の直接形成によって特徴付けられる骨格の原発性悪性腫瘍です。 [ 14 ]
腫瘍細胞による類骨の産生は、骨肉腫を他の骨腫瘍と区別する組織学的特徴である。[ 15 ]産生された悪性類骨は、肥大した濃染性核と異常な有糸分裂像を有する悪性細胞に近接した不規則で未熟な構造として現れる。[ 16 ]
骨様骨腫：骨様組織の形成を特徴とする良性の骨形成腫瘍で、通常は夜間に悪化する局所的な骨痛を引き起こします。 [ 17 ]
類骨は、骨リモデリングの継続的なプロセスにおいて中心的な役割を果たします。[ 2 ]リモデリングの骨形成段階では、骨芽細胞が破骨細胞によって以前に吸収された部位に新しい類骨を沈着させます。[ 7 ]
骨リモデリングサイクルには明確な段階があります: [ 2 ]
この過程全体を通して、骨芽細胞は非石灰化有機マトリックスを生成し、それがその後石灰化して新しい骨組織を形成する。[ 4 ]
骨様物質代謝および骨形成に関連する生化学的マーカーはいくつか存在する。
骨の石灰化を可能にするために、骨芽細胞は組織非特異的アルカリホスファターゼを類骨に分泌し、細胞外のヒドロキシアパタイト沈殿阻害物質であるピロリン酸を分解します。ピロリン酸は、 Ca 2+イオンとPO 3− 4イオンが過飽和状態にある細胞外液からのヒドロキシアパタイト結晶の沈殿を阻害します。[ 18 ]
栄養ミネラルが不足したり、骨芽細胞の機能不全が生じたりすると、類骨が適切に石灰化されずに蓄積します。その結果生じる疾患は、小児ではくる病、成人では骨軟化症と呼ばれます。骨形成不全症のようにI型コラーゲンが欠乏している場合も、類骨の欠陥や骨の脆弱化、骨折しやすい状態につながります。
場合によっては、二次性副甲状腺機能亢進症は、カルシウムとリン酸のミネラル化に障害を引き起こすことがある。
もう一つの病態は、間葉系由来の原始的な形質転換細胞に障害が生じ、骨芽細胞分化を示して悪性骨様組織を産生することです。その結果、骨肉腫または骨形成性肉腫として知られる悪性原発性骨腫瘍が形成されます。この悪性腫瘍は、骨様組織が急速に形成される思春期（一般的に成長期と呼ばれる）に最も多く発生します。[ 19 ]
histology_osteoblastsが呼び出されましたが、定義されていません (ヘルプ ページを参照してください)。{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)