H-6. Kalcium háztartás
6.1. Ca2+ forgalom Ionizált Ca Ca komplex Fehérjéhez kötött Összes plazma Ca
1.2 mM 0.15 mM 1.15 mM 2.5 mM
0.8 g Colon Jejunum 1 g
Külsô Ca2+ forgalom
- Albumin
- -
0.3 g
0.1 g
Csont intersticiális tere amorf Ca-foszfát 2+ 30 g [Ca ] x [Pi] = const.
Extracelluláris tér 1.2 mM 1g 0.2 g Vizelet
Ca2+
Belsô Ca2+ forgalom
Intracelluláris tér 100 nM
0.2 g
-
H+
Napi forgalom Ca tartalom Koncentráció
4g
0.5 g Mineralizált csontállomány hidroxiapatit
1000 g
6.2. Ca2+ felszívódás a vékonybélben Vékonybél mucosa sejt
Ca2+ transzporter
Ca2+
Ca2+
Ca2+-kötô fehérje Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+
Luminalis
Ca2+ pumpa Ca2+
Ca2+
Basolateralis
Kalcitriol Kalcitriol-függô adaptív Ca2+ felszívódás Fokozza: Kalcitriol + Ca2+ Csökkenti: D vit. hiány, zsírfelszívódás zavara, Ca kicsapódása (oxalát)
6.3. Ca2+ reabszorpció a vesében Proximalis tubulus: a filtrált Ca2+ 66%-a reabszorbeálódik "Cl--driven Ca2+ reabsorption" Vastag felszálló szár: a filtrált Ca2+ 20%-ának obligát reabszorpciója (nem szabályozott) Distalis kanyarulatos és összekötô csatorna: a filtrált Ca2+ 10%-ának parathormon-függô szabályozott reabszorpciója Gyûjtôcsatorna: 2%
+
Parathormon
Ca2+
Calbindin
-
Kalcitonin
Ca2+
+
Ca2+ Ca2+
Kalcitriol Luminalis
Vizelet: 2 %
Na+/ Ca2+
Na+
Basolateralis
Distalis tubulus
6.4. A csont szerkezete Havers csatorna
Osteon Osteocyta
Kapilláris
Felszíni osteoblast sejtréteg Osteocyta Canaliculus Osteocyta nyúlványok Reszorpciós lacuna
Osteoclast
A csontállomány felépítése Sejtes elemek osteoblast -> osteocyta (osteoprogenitor sejtvonalból) osteoclast (haemopoieticus ôssejtekbôl)
Alapállomány proteoglikán matrix kollagén rostok oszteokalcin, oszteonektin amorf Ca-foszfát hidroxiapatit kristályok
6.5. Ca2+ transzport a csontban indirekt
Parathormon Kalcitriol
-
+
Kalcitonin
Osteoclast Kalcitriol
Parathormon
+
+
Ca2+ Ca2+ Ca2+
Kalcitonin
Ca2+
Osteocyta Ca2+
Ca2+ Csont E.C. tere
Ca2+
Csont Felszíni osteoblast sejtréteg
6.6. Csontátépülés (remodeling) Osteoblast precursorok
+
Bone remodeling unit
Osteoclast precursorok Cytokinek (IL-1)
Növekedési faktorok (IGF-I, IGF-II)
-
Osteoblast matrix termelése: (kollagén, oszteokalcin, oszteonektin) alkalikus foszfatáz aktivitás: kollagénrostokon Ca-foszfát kicsapódik az osteoblastot kalcifikálódott matrix veszi körül
Csontlebomlás
+
Osteoclast differenciáló faktor (ODF) + osteoblast membrán fehérje
Differenciálódás
Differenciálódás
Csontképzôdés
Osteoclast H+ kiválasztás: (membránban H+ pumpa) hidroxiapatit feloldódik bontóenzimek termelése: (kollagenáz, proteázok) a matrix lebontása, majd phagocytosis
Osteocyta
Osteoprotegerin
Immobilizált növekedési faktorok és cytokinek felszabadulása
6.7. A csontátépülést szabályozó tényezôk 1. Mechanikai hatások •szenzor: osteocyta •csontgerendák az erôvonalak mentén helyezkednek el •immobilizáció hatása
2. Plazma Ca2+ szint 3. Sejtes elemek •prekurzorok proliferációja és aktivációja •érett sejtalakok osteoblastok, osteocyták és osteoclastok aktivitása
4. Lokális parakrin mechanizmusok •növekedési faktorok (IGF-I, IGF-II) •cytokinek és gyulladásos termékek (IL-1, ODF, TNF)
5. Hormonok •kalciotrop hormonok (kalcitriol, parathormon, kalcitonin) •nem kalciotrop hormonok (kortizol, hGH és szomatomedinek, tiroxin, ösztrogének és tesztoszteron, inzulin, prolaktin)
6.8. A kalcitriol
24
A kalcitriol a D3 vitamin biológiailag aktív metabolitja UV fény bôrben: 7-dehidrokoleszterin -> kolekalciferol (D3)
25
májban: 25-hidroxiláz -> 25-OH-D3 (végtermék-gátlás)
Kalcitriol
vesében: 1-α-hidroxiláz -> kalcitriol (szabályozott) 3
1
A kalcitriol képzôdés szabályozása Ösztrogén Prolaktin Diabetes Acidózis 25-OH-D3
-
Parathormon
+
-
+
-
1-α-hidroxiláz
24-α-hidroxiláz
Ca2+
Kalcitriol
+
Csont, bél
+ Foszfát 24, 25-OH-D3 inaktív termék
6.9. A kalcitriol hatásai Mechanizmus: cytoplasmaticus receptor -> sejtmag -> fehérjeszintézis (Ca2+ pumpa, Ca2+-kötô fehérje, alkalikus foszfatáz, kollagén, matrix) Mellékpajzsmirigy Parathormon szekréció
Osteoclast prekurzorok Proliferáció és differenciálódás
Osteoclast Aktiváció
+
-
Csont Kalcitriol
Osteoblast Aktiváció Ca2+ reszorpció
Vékonybél Ca2+ felszívódás
Kalcifikáció Dekalcifikáció
Vese distalis tubulus Ca2+ reabszorpció
Vérplazma Ca2+
A kalcitriol fô hatása a szervezet Ca2+ készletének növelése. Vannak kalcifikációt és dekalcifikációt okozó hatásai. A nettó eredmény az intestinalis Ca2+ felszívódás nagyságától függ.
6.10. A parathormon mellékpajzsmirigy arteria thyroidea inferior
Csont
Életfontosságú polypeptid Termelés: Mellékpajzsmirigy Felezési idô: 20 perc Lebomlás: máj Kuppfer sejtek Hatás: plazma Ca2+ szint , foszfát Hatásmechanizmus: cAMP
Parathormon
Osteoclast prekurzorok Proliferáció és differenciálódás
Distalis tubulus Ca2+ reabszorpció Proximalis tubulus Foszfát reabszorpció
Osteoblast Aktiváció Osteoclast Aktiváció
Osteocyta PCa
Vese
Proximalis tubulus 1-α-hidroxiláz Plazma Ca2+
Kalcitriol
6.11. A kalcitonin Nem életfontos polypeptid Termelés: Pajzsmirigy parafollicularis sejtek Felezési idô: 10 perc Hatás: plazma Ca2+ szint A csontállomány védelme (fôleg terhesség alatt)
Csont
Kalcitonin
Distalis tubulus Ca2+ reabszorpció
Osteoclastok Gátlása
Osteocyta PCa
Vese
Plazma Ca2+
6.12. A parathormon és a kalcitonin elválasztás szabályozása Pajzsmirigy parafollikuláris sejt
Mellékpajzsmirigy
Parathormon
+
Plazma Ca2+
+ +
Plazma PTH (µg/l)
Kalcitriol
-
4 3
Gyors gátlás Lassú gátlás
2 1 0 0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Plazma Ca2+ (mM)
Plazma kalcitonin (µg/l)
-
E.C. Ca2+ szenzor
+
-
Kalcitonin
+
Ösztrogén
0.8 0.6 0.4 0.2 0
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Plazma Ca2+ (mM)
6.13. Alacsony Ca2+ bevitel kompenzációja Serkentô hatás
-
Ca2+ bevitel
Gátlás (beépített fék) Kalcitonin elválasztás
Plazma Ca2+ Plazma foszfát
Parathormon elválasztás Vesében Ca2+ reabszorpció
Csontban Ca2+ és foszfát reszorpció
-
Kalcitriol elválasztás Bélben Ca2+ felszívódás
Plazma Ca2+
Plazma foszfát
6.14. A csontok és a plazma Ca2+ tartalmát befolyásoló tényezôk Plazma Csont Ca2+ Ca2+ szint tartalma
Parathormon Tiroxin Prosztaglandin E2 Cytokinek (IL-1) Tumor nekrózis faktor Kalcitriol Ösztrogének, tesztoszteron Prolaktin hGH, szomatomedinek Inzulin Növekedési faktorok (IGF) Kalcitonin Kortizol Acidózis Lokális gyulladás
6.15. A Ca2+ háztartás zavarai Osteopetrosis - génhiba: ODF hiány vagy osteoprotegerin túltermelés > csökkent osteoclast aktivitás -> fokozott csontképzôdés, trabecularis helyett kompakt csontszerkezet -> neurológiai és hematológiai tünetek Paget kór - kórosan fokozott osteoclast aktivitás -> csontritkulás Primer hyperparathyroidismus (PTH-termelô tumor: ossitis fibrosa cystica generalisata R. ) -> hyperkalcaemia, csontritkulás, cysták, lágyrészek kóros kalcifikációja Szekunder hyperparathyroidismus - fokozott PTH elválasztás hypocalcaemia miatt (ok: Ca2+ felszívódás zavara, kalcitriol hiány, veseelégtelenség, csökkent 1-α-hidroxiláz aktivitás) Rachitis / Osteomalatia (angolkór / csontlágyulás) - kalcitriol-hiány -> osteoid képzôdés (csontok csökkent kalcifikációja normális matrix mennyiség mellett) -> csontdeformitások Hypoparathyroidismus (tetánia) - súlyos hypocalcaemia -> neuronok fokozott ingerlékenysége -> vázizomgörcsök -> halál Osteoporosis (csontritkulás)
6.16. Osteoporosis (csontritkulás) Csontokban csökkent matrix és Ca2+ tartalom Ok: a csontátépülés tartósan megbomlott egyensúlya (fokozott csontreszorpció és/vagy csökkent csontképzôdés miatt)
•Kor, nem, immobilizáció, menopausa, genetikai tényezôk, mint rizikófaktorok. •Endokrin státus jelentôsége: ösztrogének és androgének hiánya, kortizol túlprodukció (Cushing sy.), krónikus szteroid terápia
Csont Ca2+ tartalma
•Tartósan csökkent Ca2+ bevitel A csont az E.C. tér Ca2+ puffere. Az elégtelen Ca2+ bevitel következményeit akár éveken keresztül is kompenzálhatja, de kapacitása nem végtelen ! Férfiak Nôk Menopausa
0
Népbetegség Tünetek: patológiás fraktúrák, gerincdeformitások
30
60
Életkor (év)
90
