For a long time, osteocytes were regarded as passive bystanders of bone metabolism. Bone remodeling was considered to be an interplay between bone forming osteoblasts and bone degrading osteoclasts. However, the dogma of osteocytes as bystanders within the bone has changed fundamentally since the turn of the millenium. Rather than being silent bystanders, osteocytes are the master cells of bone metabolism. To illustrate the central role of osteocytes, we performed a selective literature research in PubMed and Google Scholar using the search terms "osteocyte", "fracture healing", "bone healing", "bone remodeling", "bone metabolism", "sclerostin", "RANKL/OPG", "Wnt signaling pathway" and "FGF23". We included German and English clinical and preclinical studies as well as literature reviews. Osteocytes develop out of osteoblasts and are the key player in bone metabolism. They build a network within bone and make up 90 - 95% of all bone cells. In contrast to osteoblasts and osteoclasts, osteocytes can reach the age of the organism itself. Their morphology - with its dendritic connection through nexus - forms the perfect basis of osteocyte function. Besides the role as mechanosensor in bone, osteocytes control osteoblasts via sclerostin and osteoclasts via the RANK/RANKL/OPG pathway. Bone mineralisation is controlled by directing local phosphate concentrations. The systemic phosphate levels are regulated in interaction with the kidneys by the hormone FGF23. Understanding the role of osteocytes promises better therapies in clinical practice. Sclerostin antibodies and denusomab, an OPG agonist, are already established for clinical application in osteoporosis therapy. Antibodies against FGF23 or its receptors are used in preclinical and clinical trials. Bortezomib, an antibody which improves vitality of osteocytes, is already used for multiple myeloma therapy. For orthopaedic surgery, understanding the role of osteocytes promises new therapeutic approaches in future. Improvement in osseous integration of metallic implants and medical treatment of disturbed fracture healing are future fields in which therapies may be established by manipulating osteocytes.
Lange Zeit galten Osteozyten als passive Zuschauer der Knochenhomöostase, dem Gleichgewicht zwischen Knochenaufbau durch Osteoblasten und Knochenabbau durch Osteoklasten. Das Dogma der ruhenden, im Knochen eingemauerten funktionslosen Zellen hat sich seit der Jahrtausendwende grundlegend gewandelt. Osteozyten stehen vielmehr im Mittelpunkt des Knochenstoffwechsels und können somit als dessen Dirigent angesehen werden. Auf Grundlage einer Literaturrecherche in PubMed und Google Scholar mit den einzeln oder in Kombination verwendeten Suchbegriffen „osteocyte“, „fracture healing“, „bone healing“, „bone remodeling“, „bone metabolism“, „sclerostin“, „RANKL/OPG“, „Wnt-signaling pathway“, „FGF-23“ wurde die Rolle der Osteozyten im Knochenstoffwechsel anhand von präklinischen und klinischen Studien sowie Übersichtsarbeiten erarbeitet. Einzelne Fallberichte wurden hierfür nicht verwandt. Im Rahmen der Literaturrecherche wurden nur Publikationen in englischer oder deutscher Sprache berücksichtigt. Die sich aus Osteoblasten entwickelnden Osteozyten sind funktionell die zentrale Schaltstelle im Knochenmetabolismus. Morphologisch bildet ein Netzwerk von Osteozyten, die 90 – 95% der Zellen im Knochen ausmachen und im Gegensatz zu Osteoblasten und Osteoklasten das Alter des Gesamtorganismus erreichen können, durch mit Nexus miteinander verbundenen Dendriten innerhalb des Knochens die optimale Grundlage für deren funktionelle Aufgaben. Neben der Aufgabe als Mechanosensor im Knochen wird die Osteoblastenfunktion über Sclerostin, die Osteoklastenfunktion über den RANK/RANKL/OPG-Signalweg gesteuert. Ferner wird die Mineralisierung des Knochens über die lokale Phosphatkonzentration, der systemische Phosphathaushalt in Interaktion mit der Niere über FGF23 hormonell gesteuert. Das Verständnis der Rolle der Osteozyten verspricht eine weitere Verbesserung möglicher Therapiealternativen. Hinsichtlich des Knochenstoffwechsels sind bereits Sclerostinantikörper und Denosumab, ein monoklonaler Antikörper, der als OPG-Agonist fungiert, eingeführt worden. Neben den in der Osteoporosetherapie bereits etablierten Therapieansätzen sind Antikörper gegen FGF23 oder dessen Rezeptoren in der präklinischen und klinischen Erprobung. Auch Bortezomib, ein Proteasomeninhibitor, der die Lebensfähigkeit von Osteozyten verbessert, ist zur Therapie des multiplen Myeloms im klinischen Einsatz. Das zunehmende Verständnis der osteozytären Funktion lässt darüber hinaus weitere Therapiemöglichkeiten erwarten – in Orthopädie und Unfallchirurgie sind dies insbesondere die ossäre Integration von Implantaten und die medikamentöse Beeinflussung der (gestörten) Frakturheilung.
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York.