Calciumabsorptie bepaling met toepassingen
•'IP'
Calcium absorption measurement with application in clinical problems with a summary in English
RIJKSUNIVERSITEIT TE GRONINGEN
Calciumabsorptie bepaling met toepassingen
Proefschrift
ter verkrijging van het doctoraat in de Geneeskunde aan de Rijksuniversiteit te Groningen op gezag van de Rector Magnificus Dr. A. Wattel in het openbaar te verdedigen op woensdag 31 mei 1972 des namiddags te 4 uur door Jan Frederik Friso Lekkerkerker
geboren te Leeuwarden
DRUKKERIJ JAN HAAN N.V. - GRONINGEN
Promotor: Prof. Dr. H. Doorenbos Coreferent: Dr. J. van der Sluys Veer
Het onderzoek beschreven in deze dissertatie werd verricht in de afdeling klinische endocrinologie van de Kliniek voor inwendige specialismen en in het Isotopen laboratorium van het academisch ziekenhuis te Groningen. Een deel van Het onderzoek werd utgevoerd bij patiënten die waren opgenomen op de afdeling longziekten van het sanatorium Beatrixoord te Haren. Subsidies voor dit onderzoek werden verleend door de Jan Dekkerstichting en Dr. Ludgardina Bouwmanstichting en door de Nederlandse Organisatie voor Zuiver Wetenschappelijk Onderzoek (Z.W.O.). De uitgave van dit proefschrift werd mogelijk gemaakt door bijdragen van de Nederlandse Vereniging tot Rheumatiekbestrijding en van de Koninklijke Nederlandse Centrale Vereniging tot Bestrijding der Tuberculose.
Woord vooraf
Wanneer met het schrijven van een dissertatie een periode van research wordt afgesloten, wordt pas duidelijk van hoeveel factoren het slagen van een onderzoek afhangt. Een enkel idee en een enkele waarneming hebben aanleiding gegeven tot een uitgebreide en langdurige studie. Dat het onderzoek in dit geval tot resultaten heeft geleid is afhankelijk van de medewerking van zeer velen. Bij de ontwikkeling van de methoden heb ik veel steun gehad aan de kennis en het voortdurend meedenken van Drs. F. van Woudenberg. Inspirerend was voor mij het werken in een groep van enthousiaste medewerkers zoals die bestaat in de afdeling endocrinologie en in het isotopen laboratorium. Van hun kritische benadering van de verkregen resultaten heb ik veel geleerd. Dit geldt vooral voor mijn naaste medewerkster Mej. Ch'ing Sze Liem die de laatste anderhalf jaar veel heeft bijgedragen tot het welslagen van dit onderzoek. De vele en langdurige diskussies over deze dissertatie met Prof. Dr. H. Doorenbos en Dr. J. van der Sluys Veer, promotor en coreferent, zijn bijzonder stimulerend geweest en hebben bijgedragen tot de uiteindelijke presentatie van de uitkomsten van het onderzoek. Dank ben ik verschuldigd aan verpleegsters, laboranten, sekretaressen, medewerkers van de tekenkamer en alle anderen die mij geholpen hebben bij het vele werk dat het onderzoek en de voorbereiding van het manuscript met zich mee heeft gebracht. Dank ben ik ook verschuldigd aan alle patiënten die bereid waren zich voor dit onderzoek beschikbaar te stellen. De open sfeer en de geest van samenwerking die in onze Interne Kliniek bestaat zijn mede bepalend geweest voor het resultaat van deze studie.
Stellingen
i.
Postoperatieve hypoparathyreoidie bij een patient die een totale strumectomie heeft ondergaan, is moeilijk te behandelen. Ter voorkoming van deze komplikatie is het noodzakelijk durante operatione de bijschildklieren met hun vaatvoorziening nauwkeurig te lokaliseren, eventueel met behulp van biopsieën. 2.
Wanneer bij een acromegaliepatient geen uitval van de gezichtsvelden kan worden aangetoond, is bestraling met telecobalt op dit moment de aangewezen vorm van behandeling. 3.
De betekenis van het serummagnesiumgehalte voor het optreden van botafwijkingen bij patiënten die chronisch worden gedialyseerd wordt onderschat. 4.
De opvatting dat het basocellulaire nevus syndroom een variant is van de pseudo-pseudohypoparathyreoidie is onjuist. 5.
De verzamelfles voor de urine behoort bij het bed van de patient te staar. 6.
Bij de behandeling van een abnormale ijzerstapeling met desferrioxamine worden niet alle ijzerdepots in gelijke mate beïnvloed. 7.
Bij het voorschrijven van met melkpoeder bereide voedingen aan baby's in streken waar het drinkwater gefluorideerd is, realiseert men zich te weinig dat relatief grote hoeveelheden fluor aan het zeer jonge kind worden toegediend.
8.
Het is van groot klinisch belang dat zo spoedig mogelijk de radioimmunoassay voor digoxine voor routinegebruik wordt ingevoerd. 9.
Nu het gebruik van zelfgemaakt aardewerk in het huishouden in populariteit toeneemt, kan het onoordeelkundig gebruik van kommercieel verkrijgbare glazuurmengsels - fritten - aanleiding geven tot loodintoxikatie. 10.
De kerken zullen in hun presentatie meer aandacht moeten geven aan de mystiek. Een eerste aanzet daartoe is een verantwoorde vormgeving van de eredienst, die alle ruimte geeft aan aanbidding, lofprijzing, schoonheid van «de liturgie èn inschakeling van de aktieve deelname door de gelovigen tot en met de kinderen. il.
De openheid van de arts tegenover de patient behoort daar te eindigen waar zijn eigen onzekerheid begint. 12.
De arts die in zijn praktijk wordt gekonfronteerd met een geval van een door eigen ouders of verzorgers mishandeld kind, schiet te kort als hij lege artis het trauma behandelt maar verzuimt het gezin mede te betrekken in zijn behandeling. 31.
r;,},-
De europese Cup-finale zou,tot een nationale nederlandse feestdag moeten worden uitgeroepen. ,/
J. F. F. Lekkerkerker, Calciumabsorptie, bepaling met toepassingen
1
h
Inhoud
Hoofdstuk
1 De regulatie van het bloedcalciumgehalte
Hoofdstuk
2 De absorptie van calcium uit de darm
Hoofdstuk
3 De bepaling van de absorptiekapaciteit van de darm voor een oraal toegediende gemerkte calciumoplossing. Toepassing bij proefpersonen met een normale en een verhoogde absorptie 17
Hoofdstuk
4 D e invloed van lage doseringen prednisolon op de calciumabsorptie
35
5 De absorptie van calcium uit de darm bij hypothyreoidie
43
6 De invloed van chloorthalidon op de calciumabsorptie en op de uitscheiding van calcium en magnesium in de urine, afhankelijk van parathormoon . . .
53
Hoofdstuk Hoofdstuk
. . .
1
. . . .
7
Samenvatting
67
Summary
72
vu
Hoofdstuk 1
De regulatie van het bloedcalciumgehalte
De dagelijkse schommelingen van het bloedcalciumgehalte zijn bij de mens klein. Carruthers e.a. (1964) toonden aan dat in de loop van de dag deze schommelingen niet groter zijn dan + 3 %>. Kleine verschillen in het totaal bloedcalcium kunnen met name optreden door koncentratie veranderingen van het serumeiwit, bijvoorbeeld door veranderingen in de lichaamshouding (Smeenk 1968). Immers 45 % van het serumcalcium is gebonden aan eiwit, dit percentage hangt echter af van de hoeveelheid serumeiwit en met name vrijwel uitsluitend van de hoeveelheid albumine (Moore 1970). Daarnaast is calcium aanwezig in geioniseerde vorm terwijl ongeveer 5 °/o komplex gebonden is aan citruat en fosfaat. Uitsluitend de koncentratie van de geioniseerde fraktie is metabool van belang en wordt op een konstant niveau gehouden. Dit wijst op een nauwkeurig regulatiemechanisme dat daartoe in staat is ook al verlaten belangrijke hoeveelheden calcium voortdurend het lichaam via urine, zweet, gal-, pancreas- en darmsappen, terwijl aan de andere kant calcium zeer onregelmatig het lichaam binnenkomt via absorptie uit de tractus digestivus. Daarnaast vindt een voortdurende uitwisseling plaats via botaanmaak en botafbraak. Een veelheid van processen zou de calciumkoncentratie in het bloed kunnen veranderen, dit wordt echter voorkomen door een hormonale regulering door parathormoon en calcitonine, hoewel de fysiologische betekenis van dit laatste hormoon nog niet volledig vaststaat. Men kan zich afvragen waarom het bloedcalcium en met name de koncentratie van het geioniseerde calcium zo nauwkeurig wordt gereguleerd. Meer en meer wordt het duidelijk dat calcium een elementaire rol vervult in de celfunktie en vooral in de overdracht van prikkels van buiten de cel op enzymsystemen in de cel. Daarbij speelt het adenylcyclase-systeem een belangrijke rol. De samenhang van dit systeem met de calciuminflux in de cel is niet voor elk celsysteem bekend (Rasmussen & Tenenhouse 1968, Rasmussen e.a. 1972). Het bloedcalciumgehalte is kritisch voor een aantal vitale processen zoals de spierkontraktie, de overdracht van prikkels in zenuwsynapsen en de sekretie van insuline (Bronner 1964, Littledike e.a. 1968). Hypercalcemie verhoogt de gevoeligheid voor digitalis (Mason e.a. 1971) en stimuleert bij de mens de zuursekretie in de maag (Barreras & Donaldson 1967). De extracellulaire calciumkoncentratie beïnvloedt dus cellu-
laire processen, hetgeen betekent dat de regulatie van het serumcalcium essentieel is voor het goed funktioneren van het menselijk lichaam. De regulatie van het bloedcalcium wordt schematisch in figuur 1-1 weergegeven. Wanneer het bloedcalciumgehalte daalt, worden de bijschildklieren geaktiveerd cot afgifte van parathormoon. Dit hormoon stimuleert de botafbraak, de calciumreabsorptie in de niertubulus en de calciumabsorptie uit de darm, waardoor het bloedcalciumgehalte genormaliseerd kan worden. De zeer kortdurende initiële daling van het bloedcalcium die na parathormooninjektie is waar te nemen en die voorafgaat aan de stijging, wordt veroorzaakt door een toename van de influx van calcium, in de cel, voornamelijk de botcel (Parsons & Robinson 1971). Omgekeerd zal een stijging van het bloedcalcium de parathormoonsekretie remmen en waarschijnlijk ook de C-cellen in de schildklier stimuleren tot afgifte van calcitonine (Copp 1967). Het hypo:.cel (schildklier) 1
I calcitonine
f V
bij schild klieren
nier
3
serum calcium
/f
darm
calciumflux stimulatie > remming
Figuur 1-1. Schematische weergave van 4e regulatie van het serumcalciumgehalte door veranderingen in de koncentnttie van parathormoon en calcitonine.
calcemisch effekt van calcitonine komt tot stand door remming ondermeer van de botafbraak (Milhaud e.a. 1965) en door een toename van de exkretie van calcium via de nier (Cochran e.a. 1970), Daarnaast heeft calcitonine bij de mens een natriuretisch en fosfaturisch effekt terwijl calcitonine ook de magnesiumclearance doet toenemen. Deze effekten treden op in afwezigheid van parathormoon en kunnen derhalve niet veroorzaakt worden door een sekundaire bijschildklierhyperplasie (Haas e.a. 1971). Bijvoet e.a. (1971) verklaren de natriurese door een afname van de Na-reabsorptie in de proximale niertubulus gezien de gelijktijdige vermindering van de uitscheiding van alfaamino-stikstof en een toename van de fosfaatuitscheiding. De betekenis van dit natriuretisch effekt bij de mens is fysiologisch onduidelijk. Wel is gebleken dat calcitonine een rol vervult bij de regulatie van de serumosmolaliteit en met name van het serumnatrium bij vissen die van zoet naar zout water trekken (Orimo e.a. 1972). Bij de rat blijkt calcitonine geen duidelijke invloed te hebben op de calciumabsorptie (Krawitt 1967). Gruson e.a. (1970) vinden echter een toename van de absorptie na calcitoninetoediening aan ratten di» zowel een schildklier- als een bijschildklierextirpatie hebben ondergaan. De regulatie van het bloedcalcium vindt dus plaats door veranderingen in de sekretie van parathormoon en mogelijk van calcitonine. Theoretisch zou deze regulering van het bloedcalcium kunnen aangrijpen op twee plaatsen: skelet en nier, respektievelijk door beïnvloeding van de botombouw en van de calciumreabsorptie in de tubulus. Een beïnvloeding via de absorptie uit de darm lijkt minder van belang. De absorptie is immers bij het regulatiemechanisme ter korrektie van kortdurende en geringe veranderingen van het bloedcalciumgehalte geen kontinu proces dat voortdurend beïnvloed kan worden. Van oudsher heeft men aangenomen dat de calciumregulatie voornamelijk plaatsvindt aan het botoppervlak. Nordin en Peacock (1970) stellen daarentegen dat de hoogte van het bloedcalcium uitsluitend bepaald wordt door de procentuele reabsorptie van het gefiltreerde calcium in de tubulus én door de glomerulaire filtratiesnelheid. De hypocalcemie bij hypoparathyreoidie kan volgens deze auteurs volledig verklaard worden uit de verminderde tubülaire reabsorptie, het omgekeerde geldt voor de hypercalcemie bij hyperparathyreoidie. De calciumuitscheiding in de urine wordt niet alleen bepaald door de mate van tubülaire reabsorptie, maar ook door de calciumkoncentratie in het glomerulusfiltraat en door de glomerulaire filtratiesnelheid. Bij hypoparathyreoidie is ondanks de verminderde calciumreabsorptie in de niertubuli de calciumuitscheiding gering doordat de calciumkoncentratie in het glomerulusfiltraat is afgenomen. Parathormoon heeft een duidelijk fosfaturisch effekt. Het is niet uitgesloten dat dit sekundair is aan de calciumreabsorptie in de niertubulus aangezien ook een fosfaturie werd waargenomen na calcium-
infusies bij patiënten met een hypoparathyreoidie (Eisenberg 1968). De werking van parathormoón op de nier is rechtstreeks en, in tegenstelling met het effekt op bot en darm, minder afhankelijk van de aanwezigheid van vitamine D (Arnaud e.a. 1966). De nier speelt dus een zeer belangrijke rol in de handhaving van de koncentratie van het bloedcalcium. Men moet e ;hter bedenken dat ook tijdens vsten of 's nachts voortdurend calcium wordt uitgescheiden via de nieren. Om te grote fluktuaties te voorkomen moet dan wel calcium aan het bot onttrokken worden. Deze hoeveelheid calcium zal overdag als surplus weer in het bot moeten worden vastgelegd ter voorkoming van een voortdurende vermindering van bot. Dit surplus is afkomstig uit het geabsorbeerd voedselcalcium. Het bot vervult min of meer de rol van een buffer. Het is opvallend dat na de maaltijd of i:a een orale calciumgift nimmer een stijging van het serumcalcium wordt waargenomen tenzij een excessief grote calciumgift wordt gegeven (Peacock e.a. 1968). Bij ratten blijkt na schildklierextirpatie de voeding wel een hoger serumcalcium te induceren zodat het waarschijnlijk is dat calcitonine de funktie heeft de postalimentaire hypercalcemie tegen te gaan. Cooper e.a. (1972) tonen aan dat na de voeding inderdaad calcitonine wordt gesecerneerd maar zonder een evidente stijging van het serumcalcium. Ook een pentagastrine injektie is hiertoe in staat, echter alleen als de schildklier aanwezig is. Böttger e.a. (1971) vinden een stijging van het 'gut-glucagon like immunoreactivity' na een orale calciumgift, maar niet na watertoediening. Een stijging van de insulinespiegel werd door deze auteurs niet waargenomen. Het is waarschijnlijk dat de calcitoninesekretie na een maaltijd wordt geïnduceerd niet door een stijging van het serumcalcium maar door een direkte stimulatie van een van de darmhormonen. Hoewel de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium zeker beinvloed wordt door de parathormoonspiegel, zal dit van weinig belang zijn bij de regulatie van het bloedcalciumgehalte. Het lijkt erop dat de taak van calcitonine en parathormoón beperkt is tot het 'zo snel mogelijk wegwerken' van het geabsorbeerde calcium opdat fluktuaties in het bloedcalcium zo klein mogelijk blijven. Toch is het vermogen van de darm om calcium te absorberen wel degelijk te beïnvloeden. De sterk vermeerderde absorptie bij de M. Besnier Boeck en bij de idio-; patische hypercalciurie, de sterk verminderde absorptie bij nierinsufficientie en het nefrotisch syndroom doen vermoeden dat er sprake is van een regulering van de absorptie door nog onbekende faktoren„ Nicolaysen e.a. (1953) laten zien dat het absorptiemechanisme in de darm zich kan aanpassen wanneer het calciumgehalte van het voedsel daalt. Dit adaptatiemechanisme kost echter enige tijd. Het treedt zowel bij ratten als bij de mens op. Bij ratten komt de adaptatie pas op gang wanneer ten gevolge van hét calciumarme dieet er reeds een duidelijke
afname van de hoeveelheid bot is opgetreden. Nicolaysen vat de faktoren die de absorptie kunnen beïnvloeden samen onder de term 'endogenous factor'. In het volgende hoofdstuk wordt nader ingegaan op het mechanisme van de calciumabsorptie, terwijl verschillende faktoren die de absorptie uit de darm bepalen, besproken zullen worden.
Literatuur Arnaud, C, Rasmussen, H., Anast, C. - Further studies on the interrelationship between parathyroid hormone and vitamin D. J. clin. Invest. 45: 1955-1964, 1966. Barreras, R. F., Donaldson, R. M.-Role of calcium in gastric hypersecretion, parathyroid adenoma and peptic ulcer. New Engl. J. Med. 276: 1122-1124, 1967. Böttger, I., Faloona, G., Unger, R. - Effects of calciumabsorption upon the release of gut glucagon-like immunoreactivity from the gut. Clin Res. 19: 80, 1971. Bronner, F. - Dynamics in function of calcium. In: Mineral Metabolism. Vol. 2, part. A: pp. 342-447. Edited by C. L. Comar and F. Bronner. New York, Academic Press Inc., 1964. Bijvoet, O. L.M., van der Sluys Veer, J., de Vries, H. R., van Koppen, A. T. J, Natriuretic effect of calcitonin in man. New Engl. J. Med. 284: 681-688, 1971. Carruthers, B. M., Copp, D. H., Mclntosh, H. W. - Diurenal variation in urinary excretion of calcium and phosphate and its relation to blood levels. J. Lab. clin. Med. 63: 959-968, 1964. Cochran, M., Peacock, M., Sachs, G., Nordin, B. E.C. - Renal effects of calcitonin. Proceedings of the Calcitonin 1969 symposium, pp. 523-530. Edited by S. Taylor, G. Foster. Londen, Heinemann Medical Book Ltd., 1970. Cooper, C. W., Schwesinger, W. H., Mahgoub, A. M., Ontjes, D. A., Munson, P. L. Stimulation of secretion of pig thyrocalcitonin by gastrin and by intragastric secretalogues. Proceedings of the Endocrinology 1971 symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd., 1972, in press. Copp, D. H. - Hormonal control of hypercalcemia. Historic development of the calcitonin concept. Amer. J. Med. 43: 648-655, 1967. Eisenberg, E. - Renal effects of parathyroid hormone. In: Parathyroid Hormone and Thyrocalcitonin. pp. 465-474. Edited by R. V. Talmagc, L. F. Bélanger. Amsterdam, Excerpta Medica, 1968. Gruson, M., Cerland, M., Miravet, L., Paul, J., Hioco, D, - Action de la calcitonine de pore sur Ie transfert in vitro du 45Ca au niveau du duodenum de rat normal et thyroparathyroidectomisé. C. R. Acad. Sci. (Paris) 270: 1014-1017, 1970. Haas, H. G., Dambacher, M. A., Guncaga, J., Laufenburger, T. - Renal effects of calcitonin and parathyroid extract in man. J. clin. Invest. 50: 1689-2702, 1971. Krawitt, E. L. - Effect of thyrocalcitonin on duodenal calcium transport. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 125: 1084-1086, 1967. Littledike, E. T., Witzel, D.A., Whippi S. C. - Insulin: Evidence for inhibition of release in spontaneous hypocalcemia, Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 129: 135-139, 1968. Milhaud, G., Perrault, A.M., Moukhtar, M.S.-Etude du mechanisme de l'action hypocalcèmiante de la thyrocalcitonine. Comptes rendus 261: 813-816, 1965. Mason, D. T., Zelis, R., Lee, G., Hughes, J.L., Spann, J. F., Amsterdam, E. A.Current concepts and treatment of digitalis toxicity. Amer. J. Cardiol. 27: 546559, 1971.
Moore, E. W. - Ionized calcium in normal serum, ultrafiltrates, and whole blood determined by ion-exchange electrodes. J. clin. Invest. 49: 318-334, 1970. Nicolaysen, R., Eeg-Larson, N., Malm, O. J. - Physiology of calcium metabolism. Physiol. Rev. 33: 424-444, 1953. Nordin, B. E. C , Peacock, M. - The role of the kidney in serum calcium homeostasis. Proceedings of the Calcitonin 1969 symposium, pp. 472-482. Edited by S. Taylor, G. Foster. London, Heinemann Medical Books Ltd., 1970. Orimo, H., Fujita, T., Ohata, M., Okano, K., Yoshikawa, M. - Ultimobranchial calcitonin of anguilla japonica: its chemical properties and physiological significance. Proceedings of the Endocrinology 1971 symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd., 1972, in press. Parsons, J. A., Robinson, C. J. - Calcium shift into bone causing transient hypocalcemia after injection of parathyroid hormone. Nature (Lond.) 230: 581-582, 1971. Peacock, M., Knowles, F., Nordin, B. E. C. - Effect of, calcium administration and deprivation on serum and urine calcium in stone-forming and control subjects. Brit. med. J. 68: 729-731, 1968. Rasmussen, H., Tenenhouse, A. - Cyclic adenosine monophosphate, C a + + , and membranes. Proc. nat. Acad. Sci. (N.Y.) 59: 1364-1370, 1968. Rasmussen, H., Prince, W., Berridge, M. - Calcium and cyclic A.M.P. in cell activation. Proceedings of the Endocrinology 1971 symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd. 1972 in press. Smeenk, D. - Some aspects of hyperparathyroidism. Folia Med. Neerl. 11: 194-201, 1968.
Hoofdstuk 2
De absorptie van calcium uit de darm
De hoeveelheid calcium die uit ons dagelijks voedsel wordt geabsorbeerd is slechts in geringe mate afhankelijk van de hoeveelheid calcium die in dit voedsel aanwezig is. Bij eèn stijging van 300 tot 800 mg daags wordt slechts ongeveer 100 mg meer opgenomen. Boven de 800 mg calcium per dag vindt nauwelijks een toename van de absorptie plaats (Heaney & Saville 1971): Dit kan voor een deel worden verklaard uit het feit dat bij een hoger calciunigehalte van de voeding de absorptiekapaciteit reeds maximaal wordt benut. Verdere verhoging van het calciumgehalte doet de hoeveelheid geabsorbeerd calcium niet meer toenemen. Ook de experimenten van Pliang e.a. (1968), waarbij de calciumuitscheiding in de, urine toeneemt wanneer dezelfde hoeveelheid melk verdeeld over de dag wordt gegeven, in plaats van in eeri éénmalige gift, wijzen op het bestaan van.een maximum per tijdseenheid van de mogelijkheid om calcium te absorberen. Naast een aktief absorptieproces voor calcium is aan te. riemen dat ook diffusie plaatsvindt als gevolg van'! ëén kóncentratiegradiënt. Bronner (1964) komt op grond van dierproeven en op grond van; de calciumabsorptiè bij patiënten met vitamine D resistente rachitis tot de konklusie dat bij de mens normaal minstens 150 mg calcium, dat is bijna de helft van hét dagelijks te absorberen calcium ( + ,350 mg),; door middel van een aktief transportmechanisme deda|mwand passeert. In figuur 2-1 is afgebeeld in welke orde van grootte dë hoeveelheden calcium liggen die dagelijks de Ca ++ -pool binnen kome4 en verlaten. Het aktieve transportmecnanishie toont echter de mogelijkheid van adaptatie, zoals fraai wordt geïllustreerd door de proeven van ^icolaysen e.a. (1953) bij ratten. Na iijeh vrij lange periode van caïciumdepletie is bij repletie de absorptiekapjaciteit duidelijk hoger dan in de kóntröle periode. Bij dit proces is de aanwezigheid van vitamine D vereist. De auteurs stellen dat er een 'endogenous factor' is die de absorptie reguleert. Het adapta^ievermogên ï,is ;niet afhankelijk Van de aanwezigheid van funktionerende bijschildklieren (Kimberg e.a. 1961) In de graviditeit is er een adaptatie van ee|i verhoogde behoefte aan calcium, Een toename van de absorptie is kan toonbaar gedurende het laatste trimester (Heaney S£ Skillman 19!7ip. Wel is in deze periode dé pafathbrmoonspiegel hoger (Cushard éiajj 1971). ' ^ t
'Ir r
\
,,
7
800 darm
•
•
'
/
- '
/
• •
/
bot
t
, J \ / f
600
Figttur 2-1. De höevèelhed^h.calcium die de Ca++pool binnenkomen én verlaten, weergegeven in mg per 24 uur, ..,
\ i^jb|èt•'.transport^ yan^^êibTn,dojor de darmwand is een aktief en energie ^^-.„;-j._j/_rpp^y!jlt.^^i^nkéjijk! is van de aanwezigheid van vitamine ïa|^organisme ï(Döwdïei'e.a^ I960, Schachter e.a. I960). T *•'"'"'"•^p.n (19^5) koinën pp grond van hun proeven tot ï||<|j:arispört in stweë fasen verloopt.: Eerst is er de jèfee, waarschijnlijk de celmembraan van ,é penetratie de: aanwezigheid van vitamine D ïïïde tweede fase wordt calcium aktief •sacel. ;Wasserman en Taylor (1966) yinT deni vi&^é'l^ücö^^cëi-ï'^faifc'idé.' kippèdarm een calciumbindend eiwit (Ca-BP)l^^r:yaffi3%fc^ is'aan de kapaciteit van de darm om C^lciüniC|êstra^sportëren. Ook bij de ra^ en bij de mens zijn caiciumbindende ^t\^ittenSaan.geiEOQnd,e.waarvan de één een mol.gew. van 12.000 en dê?ander,een möhgéw^ van 50.000 heeft (Harrison e.a. 1970). Het Ca-BPiis slechts aan te tonen wanneer minstens enkele uren voor de doodgaan hét/intakte rachitische proefdier vitamine D is toe- . gediend. Wanneer de ^absorptie wordt gemeten in geïsoleerde ratte- v darmlissen van rachitische,. proefdieren Wijkt rechtstreekse toevoeging van vitamine Dg aaa het inkubatiemècliüni geen èffékt te hebben; vitamine Dj, mo^took hier; aan hetjhtaktei proefdier worden gegeven. Dfe onwerkzaamheid^ vart yitainiriie; D tó vitro kan het gevolg zijn
van het onvermogen van de darmmucosa onder deze omstandigheden Ca-BP te synthetiseren. Het is nu duidelijk gewosden dat niet vitamine D zelf maar in vivp gevormde mètabolieten werkzaam zijn. Als een aktieve metaboliet is door Olsen en deLuca (1969) als eerste het 25OH-cholecalciferol (25-HCC) beschreven. Na toevoeging van deze stof aan het inkubatiemediüm van geïsoleerde rattedarmlissen wordt inderdaad een toename van de absorptie waargenomen, zij het na een latentieperiode van ruim twee uur. Deze latehtieperiode zou verklaard kunnen worden door de vorming van hét Ca-BP. Het 25-HCC wordt in de lever uit vitamine D gevormd (Pohchon & deLuca 1969, Ponchon e.a. 1969). Myrtle en Norman (1971) beschrijven een andere metaboliet die zeker vijfmaal aktieyer is dan cholecalciferol (vitamine D3). Deze metaboliet is eerder door deLuca beschreven (piek V, verkregen bij scheiding van vitamine D mètabolieten tijdens kiezelzuurchrqmatogf af ie). In de darmmucosa is deze metaboliet na inspuiting van 25-HCC bij ratten duidelijk aantoonbaar en in hogere koncentraties aanwezig dan in plasma. Bij genefrectomeerde ratten: ontstaat deze metaboliet niet (Gray e.a. 1971). Piek V kon door Frasër én Kodicek (1970) geïdentificeerd worden als het 1,25-dihydroxycholecalciferpl (1,25-DHCC) (zie ook Lawson e.a. 1971). deLuca (1972) vindt dat deze piek V weer te scheiden is in drie afzonderlijke frakties die hij heeft geïdentificeerd als 25,26-DHCC, 21>25~DHCC en 1,25-DHCC. Het is : >er wel mogelijk dat ieder van deze drie mètabolieten eeneigen funktie heeft iri het levend organisme. Het 1,25-DHGC stimuleert de intestinale calcium-
vitamine O3! (cholecalciferol)
lever
25-hydroxycholecalcï ferol nier
bot
r? l\
^21,25-dihydroxycholecalciferol
[Ca+i 'v^
'" 1,25-d1 hydroxycholecallci f erol
darm
Ca-BP
Figuur 2-2. Schematische weergave van het vitamine D metabolisme.
absorptie ook in vitro zonder latentietijd. Het 21,25-DHCC is in vitro in staat bot te mobiliseren en zou mogelijk ook een effekt hebben op de tubulaire reabsorptie van calcium in de nier (deLuca 1971). De exakte relatie tussen 1,25-DHCC en het Ca-BP is nog niet opgehelderd. Wanneer ratten gevoed worden met voedsel waarvan het calciumgehalte wisselt, blijkt de spiegel aan 1,25-DHCC hoger te zijn naarmate de voeding minder calcium bevat. Bij veranderende serumcalciumkoncentraties is Let gehalte aan 1,25-DHCC hoog bij een laag serumcalcium, om bij stijging van de calciumkoncentratie boven 9.5 mg°/o snel te dalen. De koncentraties aan 21,25-DHCC zijn tegengesteld aan die van 1,25-DHCC. Het 21,25-DHCC wordt in de nier gevormd, de omzetting van 21,25-DHGC tot 1,25-DHCC zou in de nier kunnen plaatsvinden maar ook elders (Boyle e.a. 1972). Figuur 2-2 geeft weer hoe wij ons het vitamine D metabolisme zouden kunnen voorstellen. Uit het bovenstaande zou volgen dat vitamine D metabolieten een hormonale funktie vervullen in dé regeling van de calciumhuishouding en met name van de calciumabsorptie uit de darm. Zeker heeft de nier en mogelijk ook de lever een 'endokriene funktie' bij de vorming van deze metabolieten omdat er een terugkoppeling blijkt te bestaan tussen het bloedcalciumgehalte en de snelheid waarmee vitamine D metabolieten worden aangemaakt. De adaptatie van de absorptiekapaciteit van de darm bij wisselende calciumgehaltes van het voedsel zou ook hierop kunnen berusten. Het is zeer wel mogelijk dat het 1,25-DHCC de 'endogenous factor' is die Nicolaysen e.a. (1953) op grond van hun adaptatieproeven postuleren. Men zou zich kunnen afvragen in hoe verre parathormoon de omzetting van 21,25-DHCC naar 1,25-DHCC beïnvloedt. Dat parathormoon bij deze omzetting van belang is wordt bevestigd door de recente studies van Holick e.a. (1972). Deze auteurs beschrijven dat zij in het serum van hypoparathyreoidiepatienten behandeld met 1.5 mg cholecalciferol daags wel 25-HCC en 21,25-DHCC kunnen aantonen maar geen 1,25-DHCC. Onderzoek van het vitamine D metabolisme kan bij de mens geschieden door na inspuiting van radioaktief vitamine D na 24 óf 48 uur het percentage radioaktieve metaoiolieten in het serum te meten. Mawer e.a. (1971) vinden echter datvhet omzettingspercentage van ingespoten radioaktief vitamine D in zijia metabolieten afhangt van de hoeveelheid vitamine D die aanwezig is in het lichaam. Dit laatste kan vooral bij de mens sterk wisselen en bepaalt dus mede de uitkomsten. Bij patiënten met een chronische nierinsufficientie is door Avioli e.a. (1968) een gestoord vitamine D metabolisme aangetoond. De rol die de nier vervult bij de vorming van 1,25-DHCC werpt een nieuw licht op de verminderde calciumabsorptie bij uremici en bij het nefrotisch syndroom. Stoornissen in de leverfunktie kunnen het vitamine D metabolisme eveneens beïnvloeden. Hierover is nog weinig bekend. Wel is gebleken 10
dat aktivering van levermikrosomen door fenobarbkal de afbraak van vitamine D 3 versnelt (Hahn é.a. 1971). Mogelijk is déze snellere inaktivatie een verklaring voor het door Richens en Rowe (1970) beschreven hoge percentage afwijkingen suggestief voor osteomalacie dat wordt gevonden bij epilepsiepatienten behandeld met anticonvulsiva. De rol van parathormoon Uit klinische studies bij patiënten met hypo- en hyperparathyreoidie is duidelijk geworden dat parathormoon (PTH) de absorptie van calcium uit de darm beïnvloedt, naast een effekt op het skelet en de nier. Bij proefdieren daalt enkele uren na parathyreoidectomie de calciumabsorptie, terwijl intraveneuze toediening van parathormoon pas na enkele uren gevolgd wordt door een toename van de calcium absorptie. De invloed van parathormoon vergt derhalve enige tijd. Dit zou erop kunnen wijzen dat het effekt óf afhangt van het vitamine D metabolisme óf van de vorming van het eerder genoemde calciumbindend eiwit (Toverud 1964, Winter e.a. 1970, Wills e.a. 1970, Wensel e.a. 1969). De geringe calciumabsorptie bij vitamine D deficiëntie waarbij de parathormoonspiegel juist verhoogd is, wijst erop dat het effekt van parathormoon op de calciumabsorptie via het vitamine D metabolisme verloopt. Op de niertubulus lijkt parathormoon wel een direkte werking te hebben die onafhankelijk is van vitamine D (Arnaud e.a. 1966). Ook de zeer snelle stimulatie vanïJiÉfcadenylcyclase-systeem, enkele minuten na parathormoontoedienin^ll^WBl in de niertubuluscellen als in de botcellen duidt op een rechtsreeks effekt (Chase & Aurbach 1968). Er lijkt dus een duidelijk verschil in de werking van parathormoon te zijn: enerzijds op de darm, een proces dat meerdere uren vergt en dat afhankelijk is van de aanwezigheid van vitamine D, en anderzijds op de nier of op het bot. Deze effekten óp bot en nier zijn niet strikt afhankelijk van de aanwezigheid van vitamine D, maar blijken in aanwezigheid van dit vitamine wel sneller te verlopen. Het fosfaturisch effekt van PTH in de proeven van Arnaud e.a. (1966) bij ratten is meer uitgesproken bij niet rachitische dieren. Het stimuleren van het adenylcyclasesysteem toont slechts aan dat de exogene PTH prikkel 'vertaald' wordt in een intracellulaire prikkel, maar het zegt niets omtrent de stimulatie van de cel tot calciumtransport. Ook uit klinische studies is bekend dat een verhoogde parathormoonspiegel bij osteomalacie niet in staat is het verlaagde bloedcalcium te normaliseren. Bij osteomalacie zou de aanwezigheid van een overmaat aan osteoid dat als een laag onverkalkt weefsel het botoppervlak* bezet, op zichzelf reeds een belemmering zijn voor botafbraak (Steéhdijk 1968). Harrison e.a. (1958) vonden ook bij niet rachitische wel vitamine D deficiënte ratten geen calciumverhogend effekt van parathormoon. Dit effekt herstelt zich 11
reeds na toediening van zeer geringe doses vitamine D (Rasmussen e.a. 1963). Voor een optimale werking van parathormoon op de nier en het bot lijkt een fysiologische hoeveelheid vitamine D dus vereist. De rol van calcitonine De invloed van calcitonine op de calciumabsorptie uit de darm lijkt uiterst gering. Bij proefdieren konden Krawitt (1967) en Gruson e.a. (1970) geen beïnvloeding aantonen. Bij patiënten met osteoporose vonden Hioco e.a. (1970) tijdens balansstudies aanwijzingen voor een verbetering van de calciumabsorptie. Ook Woodhouse e.a. (1971) beschrijven bij behandeling van de M. Paget met calcitonine een verbetering van de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium. Dit betekent niet dat de absorptie direkt door calcitonine wordt gestimuleerd. Voor calcitonine geldt evenals voor andere hormonen, dat in het intakte organisme een veranderde absorptie niet een direkt effekt van dit hormoon behoeft te zijn maar zeer wel tot stand kan komen via een verandering van bijvoorbeeld de parathormoonspiegel. De invloed van andere faktoren Ook andere hormonen kunnen de calciumabsorptie rechtstreeks of indirekt beïnvloeden. Zeer hoge doses steroiden verminderen de calciumabsorptie bij ratten (Kimberg e.a. 1971). Daarentegen verandert een therapeutische dosis van 15 mg prednisolon daags bij de mens de absorptiekapaciteit voor calcium niet (Lekkerkerker e.a. 1972, hoofdstuk 4). Acromegalie gaat gepaard met zowel een verhoogde calciumuitscheiding in de urine als een toegenomen absorptie (Reiner e.a. 1970). Hyperthyreoidie doet de absorptie verminderen. Dit wil niet zeggen dat groeihormoon en thyroxine de absorptie rechtstreeks beinvloeden. Bij hyperthyreoidie zou de verlaging van de calciumabsorptiekapaciteit in de darm volledig verklaard kunnen worden door een suppressie van de afgifte van PTH (Reitz & Bochra 1971). De invloed van magnesium op de calciumabsorptie is komplex. Magnesiumdepletie stimuleert de bijschildklieren terwijl hypermagnesemie een remming bewerkstelligt (Clark 1969, Massry e.a. 1970). De door Estep e.a. (1969) aan de hand van waarnemingen bij een alkoholikus veronderstelde PTH-resistentie door magnesiumdepletie is door Dunn (1971) niet bevestigd bij zijn proeven met Rhesus-apen. De bijschildklierstimulatiè die door een lage serummagnesiumspiegel wordt bewerkstelligd, heeft waarschijnlijk een toename van de calciumabsorptie tot gevolg (MacManus & Heaton 1969); daarnaast is er een remming van de botombouw die niet te stimuleren is met PTH (MacManus e.a. 1971). Dit suggereert toch weer een beperkte mate van PTH resistentie. Recent hebben Suh e.a. (1971) bij honden echter 12
aangetoond dat het bloedcalciumverhogend effekt van PTH niet beinvloed wordt door een magnesiumdepletie. Een versnelde afbraak van PTH kon evenmin worden aangetoond. De oorzaak van de hypocalcemie bij hypomagnesemie is momenteel nog allerminst duidelijk. De invloed van de leeftijd op de calciumabsorptiekapaciteit is weinig onderzocht. Nicolaysen e.a. (1953) vonden bij ratten geen duidelijke verandering bij het ouder worden, ook hun onderzoek bij mensen kon dit niet aantonen. Bullamore e.a. (1970) beschrijven echter bij de mens wel een afname na het 60ste a 70ste levensjaar. Dit in Engeland verrichte onderzoek dienc ook volgens de auteurs met enige reserve bekeken te worden omdat de lagere calciumabsorptie ook geweten kan worden aan een vitamine D deficiëntie. Deze deficiëntie is in Engeland, waar relatief minder vitamine D bevattende voedingsvetten dan in Nederland worden gebruikt, niet ongewoon. Bij een groep oudere mensen, tussen de 57 en 80 jaar, kunnen Neer e.a. (1971) een duidelijke toename van de calciumabsorptie aantonen na langdurige dagelijkse bestraling met ultraviolet licht gedurende 8 uur tijdens enkele wintermaanden. Door deze bestraling wordt vitamine D in de huid gevormd. Deze waarneming past niet in de konceptie dat niet vitamine D zelf maar één van de metabolieten de absorptie bevordert en dat de vorming van deze metaboliet afhangt van de door de nier gesignaleerde behoefte aan calcium. Een latente vitamine D deficiëntie bij deze mensen is echter moeilijk uit te sluiten.
i
Door de opheldering van het vitamine D metabolisme is veel van het absorptiemechanisme van calcium uit de darm duidelijk geworden. Ook het adaptatieproces is nu beter te begrijpen. In hoeverre veranderingen in de calciumabsorptie bij verschillende pathologische toestanden geheel terug te voeren zijn op veranderingen in het vitamine D metabolisme is nog niet opgehelderd. De rol die de nier vervult in de omzetting tot aktieve vitamine D metabolieten verklaart voor een belangrijk deel de verminderde absorptie bij de chronische uremie. Doelstelling van het onderzoek Het doel van de hier volgende studie was de calciumabsorptie uit de darm onder verschillende omstandigheden bij de mens te bepalen. Met name werd de invloed van corticosteroiden, schildklierhormöon en het diureticum chloorthalidon op de absorptie nagegaan. Daartoe was in de eerste plaats nodig een betrouwbare en gemakkelijk uit te voeren test te ontwerpen voor de bepaling van de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium. Deze test moet na korte tijd herhaald kunnen worden zonder dat afbreuk wordt; gedaan aan de betrouwbaarheid. In het volgende hoofdstuk zullen de praktische en theoretische aspekten van het meten van de calciumabsorptie bij de mens worden 13
besproken. Een eigen methode wordt beschreven waar bij gebruik van één calciumisotoop het gehele absorptieonderzoek in vijf uur kan worden uitgevoerd.
Literatuur Arnaud, C, Rasmussen, H., Anast, C. - Further studies on the interrelationship between parathyroid hormone and vitamin D. J. clin. Invest. 45: 1955-1964, 1966. Avioli, L. V., Birge, S., Lee, S. W., Slatopolsky, E.-The metabolic fate of vitamin D3-SH in chronic renal failure. J. clin. Invest. 47: 2239-2252, 1968. Boyle, I., Gray, R., deLuca, H. F. - Calcium control of the in vivo biosynthesis of 1,25-dihydroxy-vitamin D: Nicolaysen's endogenous factor. Proceedings of the Endocrinology 1971 symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd., in press, 1972 Bronner, F-Dynamics and function of calcium. In: Mineral Metabolism, vol. II: pp. 341-444. Edited by C. L. Comar and F. Bronner. New York, Academic Press, 1964. Bullamore, J. R., Wilkinson, R., Gallagher, J. C, Nordin, B. E. C , Marshall, D. H. Effect of age on calcium absorption. Lancet / / : 535-537, 1970. Chase, L. R., Aurbach, G. D. - Cyclic A.M.P. and the mechanism of action of parathyroid hormone. In: Parathyroid Hormone and Thyrocalcitonin (Calcitonin). pp. 247-257. Edited by R. V. Talmage. L. F. Bélanger. Amsterdam, Excerpta Medica, 1968. Clark, I. - Metabolic interrelations of calcium, magnesium, and phosphate. Amer. J. Physiol. 217: 871-878, 1969. Cushard, W. G., Creditor, M. A., Canterbury, J. M., Reiss, E. - Parathyroid function during pregnancy. Endocrinology 88 (suppl.): A-64, 1971. deLuca, H. F. - Vitamin D: a new look at an old vitamin. Nutr. Rev. 29: 179-181, 1971. deLuca, H. F. - Isolation, identification, control of biosynthesis, and mechanism of action of 1,25-dihydroxyvitaüiin D3. Proceedings of the Endocrinology 1971 symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd., in press, 1972. Dowdle, E. B., Schachter, DJ, Schenker, H. - Requirement for vitamin D for the active transport of calcium by the intestine. Amer. J. Physiol. 198: 269-274, 1960. Dunn, M. J. - Magnesium depletion in the rhesus monkey; induction of magnesiumdependent hypocalcemia. Clin. Sci. 41: 333-344, 1971. Estep, H., Shaw, W.A., Watlington, C , Hobe, R., Holland, W., Tucker, S.G.Hypocalcemia due to hypomagnesemia and reversible parathyroid hormone unresponsiveness. J. clin. Endocr. 29: 842-848, 1969. Fraser, D. R., Kodicek, Ë. - Unique biosynthesis by kidney of a biologically active vitamin D metabolite. Nature 228: 764-766, 1970. Gray, R., Boyle, I., deLuca, H.F. -Vitamin D metabolism: the role of kidney tissue. Science 172: 1232-1233, 1971. j Gruson, M., Cerland, M., Miravet, L., Paul, J., Hioco, D. - Action de la calcitonine de pore sur Ie transfer in yitro du 45Ca au niveau du duodenum de rat normal ét thyroparathyroidectomisé. C. R. Acad. Sci (Paris) 270: 1014-1017, 1970. Hahn, T. ]'., Birge, S. J., Schai-p, S. C , Avioli, L. V. - Vitamin D metabolism and phenobarbital therapy. Cliii. Res. 19: 50, 1971. Harrison, H. E., Harrison, H. C. - Vitamin D and permeability of intestinal mucosa to calcium. Amer. J. Physiol. 208: 370-374, 1965.
14
|
Harrison, H. E., Harrison, H. C, Park, E. A. - Vitamin D and citrate metabolism: Effects of vitamin D in rats fed diets adequate in bojh calcium and phosphorus. Amer. J. Physiol. 192: 432-436, 1958. Harrison, J. E., Hitchman, A. J. W., Finlay, J. M. - Examination of human small bowel mucosa for calcium binding protein. Clin. Res. 18: 735, 1970. Heaney, R. P., Skillman, T. G. - Effect of normal pregnancy on calcium kinetics. J. clin Invest. 49: 41a, 1970. Heaney, R. P., Saville, P. O. - Dietary calcium, calcium absorption, and skeletal interrelations. Proceedings of the 8th european symposium on calcified tissues, supplement: 13-17, 1971. Hioco, D., Bordier, Ph., Miravet, L., Danys, H., Tun-Chot, S. - Prolonged administration of calcitonin in man: biological, isotopic and morphological effects. Proceedings of the Calcitonin 1969 symposium, pp. 514-522. Edited by S. Taylor, G. Foster. London, Heinemann Medical Books Ltd, 1970. Holick, M. F., deLuca, H. F., Avioli, L. V. - Isolation and identification of 25-hydroxycholecalciferol from human plasma. Arch, intern. Med. 129: 56-61, 1972. Kimberg, D. V., Baerg, R. D., Gershon, E., Graudusius, R. T. - Effect of cortisone treatment on the active transport of calcium by the small intestine. J. clin. Invest. 50: 1309-1321, 1971. Jtimberg, D. V., Schachter, D., Schenker, H. - Active transport of calcium by intestine: effects of dietary calcium. Amer. J. Physiol. 200: 1256-1262, 1961. Krawitt, E. L. - Effect of thyrocalcitonin on duodenal calcium transport. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 125: 1084-1086, 1967. Lawson, D.E.M., Fraser, D.R., Kodicek, E., Morris, H.R., Williams, D . H . Identification of 1,25-dihydroxycholecalciferol, a new kidney hormone controlling calcium metabolism. Nature 230: 228-230, 1971. Lekkerkerker, J. F. F., van Woudenberg, F., Doorenbos, H. - Influence of low dose steroid therapy on calcium absorption. Acta endocrin. (Kbh.) 69: 488-496, 1972. MacManus, J., Heaton, F. W. - The effect of magnesium deficiency on calcium homeostasis in the rat. Clin. Sci. 36: 297-306, 1969. MacManus, J., Heaton, F. W., Lucas, P. W. - A decreased response to parathyroid hormone in magnesium deficiency. J. Endocrin. 49: 253-258, 1971. Massry, S. G., Coburn, J. W., Kleeman, C. R. - Evidence for suppression of parathyroid gland activity by hypermagnesemia. J. clin. Invest. 49: 1619-1629, 1970 Mawer, E. B., Lumb, G. A., Schaefer, K., Stanbury, S. W. - The metabolism of isotopically labelled vitamin D3 in man: the influence of the state of vitamin D nutrition. Clin. Sci. 40: 39-53, 1971. Myrtle, J. F., Norman, A. W. - Vitamin D: a cholecalciferol metabolite highly active in promoting intestinal calcium transport. Science 171: 79-82, 1971. Neer, R., Davis, T., Thorington, L. - Use of environmental lighting to stimulate calcium absorption in healthy men. Clin. Res. 19: 480, 1971. Nicolaysen, R., Eeg-Larsen, N., Malm, O. J. - Physiology of calcium metabolism. Physiol. Rev. 33: 425-444, 1953. Olsen, E. B., deLuca, H. F. - 25-Hydroxycholecalciferol: direct effect on calcium transport. Science 165: 405-407, 1969. Phang, J. M., Kales, A. N., Hahn, TT. J. - Effect of divided calcium intake on urinary calcium excretion. Lancet //; 84-85, 1968. Ponchon, G., deLuca, H. F. - The role of the liver in the metabolism of vitamin D. J. clin. Invest. 48: 1273-1279, 1969. Ponchon, G., Kennan, A. L., deLuca, H. F. - 'Activation' of vitamin D by the liver. J. clin. Invest. 48: 2032-2037, 1969. Rasmussen, H., deLuca, H, Arnaud, C, Hawker, C, von Stedingk, M. - The relationship between vitamin D and parathyroid hormone. J. clin. Invest. 42: 1940-1946, 1963.
15
Reiner, M., Nadarajah, A., Leese, B., Joplin, G. F. - Measurement of calcium absorption by a double isotope method in patients with disorders of calcium metabolism. Calc. Tiss. Res. 4 (suppl.), 95, 1970. Reitz, R. E., Bochra, C. - Role of parathyroid hormone in the hypercalcaemia of thyrotoxicosis. Endocrinology 88 (suppl.): A249, 1971. Richens, A., Rowe, D. J. F. - Disturbance of calcium metabolism by anticonvulsant drugs. Brit. med. J. IV: 73-76, 1970. Schachter, D., Dowdle, E. B., Schenker, H. - Accumulation of 45Ca by slices of the small intestine. Amer. J. Physiol. 198: 275-279, 1960. Steendijk, R. - Vitamin D and the pathogenesis of rickets and osteomalacia. Folia Med. Neerl. 11: 178-186, 1968. Suh, S. M., Csima, A., Fraser, D. - Pathogenesis of hypocalcemia in. magnesium depletion. J. clin. Invest. 50: 2668-2678, 1971. Toverud, S. H. - Parathyroid effect on intestinal absorption of calcium and on secretion of calcium with the digestive juices in vitamin D deficient rats. Acta physiol scand. 62, suppl. 234: 1-31. 1964. Wasserman, R. H., Taylor, A. N. - Vitamin D3-induced calciumbinding protein in chick intestinal mucosa. Science 152: 791-793, 1966. Wensel, R. H., Rich, C, Brown, A. C , Volwiler, W. - Absorption of calcium measured by intubation and perfusion of the intact human small intestine. J. clin. Invest. 48: 1768-1775, 1969. Wills, M. R., Wortsman, J., Pak, C. Y. C, Bartter, F. C.-The role of parathyroid hormone in the gastro-intestinal absorption of calcium. Clin. Sci. 39: 89-94, 1970. Winter, M., Morava, E., Simon, G., Sós, j . - The role of the parathyroid glands in the absorption of calcium from the small intestine. J. Endocrin. 47: 65-72, 1970. Woodhouse, N. J. Y., Reiner, M., Bordier, Ph., Kalu, D. N., Fisher, N., Foster, G. V., Joplinj G. F., Mclntyre, I. - Human calcitonin in the treatment of Paget's bone disease. Lancet / : 1139-1143, 1971.
16
Hoofdstuk 3 -*.
De bepaling van de absorptiekapaciteit van de darm voor een oraal toegediende gemerkte calciumoplossing. Toepassing bij proefpersonen met een normale en een verhoogde absorptie
Het bepalen van de absorptie van calcium uit de darm met balansstudies is tijdrovend en onnauwkeurig. Het beschikbaar komen van Ca-isotopen heeft gelsid tot het ontwerpen van eenvoudiger methoden. Avioli e.a. (1965) tonen aan dat de serumradioaktiviteit twee uur na het oraal geven van een gemerkte calciumoplossing korreleert met de absorptie berekend uit de fecesradioaktiviteit, hetgeen bevestigd is door Tothill e.a. (1970). Deze korrelatie is groter wanneer de serumradioaktiviteit wordt gekorrigeerd voor het lichaamsgewicht. Jaworski e.a. (1963) vonden echter geen korrelatie bij normalen en patiënten met malabsorptiesyndromen. Voor een deel is dit te verklaren door wisselingen in de grootte van de calciumpool en de verdwijningssnelheid hieruit. Onder de pool wordt verstaan de totale hoeveelheid calcium in een systeem of subsysteem. Met veranderingen in de grootte van deze pool moet zeker rekening worden gehouden wanneer de absorptie wordt beoordeeld bij groepen patiënten of tijdens longitudinale studies. Daarvoor is het noodzakelijk dat behalve de orale tracergift een iv tracerinjektie wordt gegeven. Het is namelijk onmogelijk om alleen uit de radioaktiviteitskurve na een orale gift van gemerkt calcium de poolgrootte en dus de procentuele absorptie te berekenen (Heaney 1969). Nordin e.a. (1968) hebben geprobeerd dit te ondervangen door, uitgaande van de serumradioaktiviteitskurve na een orale tracerdosis, aan te nemen dat de absorptie volgens een konstante gefraktioneerde snelheid (KI) geschiedt en dat het geabsorbeerde calcium volgens een andere konstante gefraktioneerde snelheid (K2) de pool verlaat. De grootte van deze pool stellen zij steeds op 15 °/o van het lichaamsgewicht. Bij normallen is dé poolgrooite waarschijnlijk wel gekorreleerd aan het ideale lichaamsgewicht, daarnaast zijn leeftijd, gebruik van medikamenten of stoornissen in de calciumhuishouding zeker van invloed. Deze auteurs komen dan tot de volgende vergelijking waarbij P t de fraktie van de dosis is die op tijd t in de pool aanwezig is: \
17
Deze ingewikkelde vergelijking is door Nordin vereenvoudigd. Ook Carson e.a. (1970) hebben geprobeerd bovenstaande vergelijking bij benadering op te lossen. Het is echter moeilijk in te zien dat de parameters KI en K2 werkelijk gedurende enkele uren konstant blijven. Met name Tothill e.a. (1970) hebben de vergelijking volgens Nordin nader geanalyseerd. Zij tonen aan dat de met deze vergelijking bij hun patiënten uit de orale kurve berekende verdwijningssnelheid K2 niet overeenkomt met de k waarde die bij dezelfde patiënten met de hierna nog te bespreken formule (1) werd bepaald uit de verdwijningskurve na iv tracergift. St = a-rk
(1)
In deze formule is k een maat voor de verdwijning van de ingespoten tracer, St de serumradioaktiviteit op tijd t. De uiteindelijke uitkomst verkregen met, de vergelijking van Nordin levert volgens deze auteurs niet meer informatie op dan de serumradioaktiviteit één uur na de orale dosis. Bij toediening van een tracer zowel oraal als intraveneus is de verhouding tussen de serumradioaktiviteitskoncentraties bepaald op eenzelfde tijdstip na het geven van beide tracerdoses gelijk aan het absorptiepercentage. Deze verhouding ondergaat na 4 uur geen duidelijke wijziging meer (de Grazia e.a. 1965, Wills e.a. 1970). Na de orale dosis is de introduktie van de tracer in het bloed niet momentaan, zoals bij de intraveneuze injektie, maar vergt een zekere tijd. Deze tragere introduktie betekent na minstens één uur een hogere serumradioaktiviteit dan bij momentane introduktie. Het kotient orale/intraveneuze serumradioaktiveiteitskoncentratie is dan pok iets hoger dan de werkelijke absorptie. Deze systematische fout is slechts ten dele te ondervangen door de intraveneuze tracergift één of twee uur na de orale dosis te geven. Birge e.a. (1969) en Wills e.a. (1970) gebruiken één calciumisotoop. Intraveneuze en orale toediening vinden plaats op twee verschillende dagen. De radioactiviteit kan behalve in serum ook boven de arm worden gemeten. Deze methode heeft het voordeel dat minder radioaktiviteit behoeft te worden gegeven. Een nadeel is dat slechts het isotoop 47Ca kan worden gebruikt (Curtis e.a. 1967, Wills e.a. 1970). Het is eenvoudiger gebruik te maken van twee calciumisotopen, 45Ca en 47Ca, en dan beide onderzoeken op één dag te doen (Gregory & Messner 1969, Reiner e.a. 1970). Dit maakt het onderzoek praktisch meer bruikbaar. Hét tellen van 45Ca in de liquid scintillation counter wordt echter bemoeilijkt door de /?- en y-straling van het 47Sc, dat ontstaat bij het verval van 47Ca. Het gebruik van 89Sr in plaats van 47Ca bij de bestudering van het calciummetabolisme is af te raden gezien de verschillende wijze wjaarop calcium en strontium door de nier worden uitgescheiden (Meyer i'e.a. 1971). Il
ia
i
•
•
:
•-
Gregory en Messner (1969) passen dus de dubbelisotoopmethode toe, Ca oraal, 47Ca intraveneus. Bij het bekekenen van de absorptie verdelen zij zowel de orale als de intraveneuze kurve in gedeelten van 15 minuten. De 45Ca koncentratié in serum ha de eerste 15 minuten stellen zij gelijk aan de frak tie van de in deze periode geabsorbeerde dosis vermenigvuldigd met de 47Ca koncentratié 7hh minuut na de intraveneuze injektie. Voor de tweede periode van 15 minuten geldt hetzelfde, waarbij de 45Ca koncentratié afkomstig van de in het eerste kwartier geabsorbeerde tracer bepaald wordt aan de hand van het verloop van de iv kurve. Tothill e.a. (1970) gebruiken eenzelfde methodiek; voor de weergave van de intraveneuze kurve wordt gebruik gemaakt van formule (1). De absorptie wordt gemeten in frakties van 30 minuten, als gemiddelde serumradióaktiviteit afkomstig) van de iv tracer wordt de 47 Ca koncentratié genomen steeds 10 minuten na het begin van iedere half uurs periode. Zowel Gregory en Messner als Tothill e.a. beschrijven dat wanneer de perioden waarin de o^ale kurve wordt verdeeld kleiner worden gemaakt, de berekende absorptie niet verandert. De vorm van de orale absorptiekurve hééft Birgë e.a. (1969) aanleiding gegeven een absorptiemodel te ontwerpen waarbij een initiële vertraging berust op de maagpassage en de trijtnsporttijd door de darmwand. In dit model wordt de dunne darm rwat de absorptiesnelheid betreft in twee gedeelten verdeeld, terwijl ook rekening wordt gehouden met de motiliteit van de darm. Hiermee zijn deze auteurs in staat verschillen aan te tonen in de absorptiekapacitpit die zich echter vooral voordoen in het tweede gedeelte van de dunne darm. Huh mathematische berekening waarbij vijf variabelen zijn, is ontstaan aan de hand van het testen van verschillende modellen. Het beschreven model paste het beste bij de tests die Birge e.a. verricht haddein. Aangezien de verschillen steeds gevonden worden in het tveede gedeelte van de dunne darm, lijkt de methode niet meer infornWie op te leveren dan de berekende totale absorptie. | Bij de verschillende auteurs is weinig uniformiteit in de wijze waarop de calciumtracer wordt toegediend en de hoeveelheid dragércalcium die moet worden gebruikt. Wanneer het dragércalcium bij de orale dosis in de vorm van melk of een ontbijt wordt gegeven, vindt de absorptie zeker in meer fysiologische omstandigheden plaats. Stoornissen in het verteringsmechanisme zullen echter jhün weerslag hebben in de uitkomst. Gebruikt men eéri goed geioniseejrde calciumoplossing dan wordt slechts het vermogen gemeten van de| darm wand om calcium te transporteren. Birge e.a. (1969) en Tothill e^a. (1970), geven hun tracer in melk, Reiner e.a; (1970) tijdens e|h standaardontbijti Avioli e.a. (1965), de Grazia e.a. (1965), Nbrdin e.a| (1968) en Wijls e.a. (1970) uoen dit met een oplossing van een calcïumzöufr aan de vastende proefpersoon. De hoeveelheid calcium wisselt tussen de 15-500 mg, waarbij de fraktie van de dosis
' ' -.
".'
"
l,
- f
, ;.- •'!• •"'
< •!;:V' :19-':
naarmate meer dragercalcium wordt toegevoegd. Nordin (pers. mededeling) verdedigt de lage hoeveelheid dragercalcium door te stellen dat slechts dan zuivere absorptie en minder diffusie wordt gemeten. Nu is enige diffusie bij hogere calciumkoncentraties nooit geheel te ontkennen. Harrison en Harrison (1965) hebben echter reeds aangetoond dat het intakte darmslijmvlies een belemmering is voor diffusie. Bij gebruik van een kleinere hoeveelheid dragercalcium wordt echter een onnauwkeurigheid geïntroduceerd door een menging met wisselende hoeveelheden calcium uit speeksel óf maagsap. Wanneer de absorptiekapaciteit is toegenomen kan een duidelijker verschil in absolute absorptie met normalen worden verkregen naarmate de hoeveelheid dragercalcium groter wordt (Wills e.a, 1970). Uit praktische overwegingen is het eenvoudiger het absorptieonderzoek uit te yqereii met een calciumisotoop en zowel de orale als de intraveneuze toediening op één dag te verrichten. Het grootste probleem hierbij is echter de verdwijning van de radioaktiviteit gedurende de eerste uren na. de iv tracerinjektie nauwjteurig met een formule te beschrijven. Dit kan zeker niet mét exponentiele funkties.
t"Q296
ü O '•»••
5O
IOO
5OO
IOOO
3OOO
IOOOO t
Figuur 3-1. Verdwïjningskurve na iv ihjektie tijd t, a en k zijn konstanten.
15
Ca. St is de serumradioaktiviteit op
Anderson e.a. (1956, 1962) beschrijven de verdwijning van de serumradioaktiviteit (St) na een intraveneuze injektie van *5Ca en 47Ca als een funktie van de tijd t op de volgende wijze (figuur 3-1): St = a-t 20
1.
t < 1 0 0 0 min.
Door uitbreiding van de formule tot St = a-r**"0*
(2)
kan de geldigheid verlengd worden tot vele dagen na Je tracerinjektie (Anderson e.a. 1967). a, k en c zijn in deze formules parameters die een beschrijving geven van het calcium metabolisme bij een patient. Een fysiologische verklaring voor de formule (1) is door Wise e.a. (1968) gegeven. Zij stellen dat een calciumatoom de bloedbaan op een gegeven moment verlaat en na een zekere 'omlooptijd in het non-plasma* in de bloedbaan terugkeert. Deze omlooptijden wisselen van zeer kort tot lang. Een gedeelte van het ingespoten calcium zal de bloedbaan definitief verlaten via uitscheiding in urine, zweet, darmsappen of via inbouw in het bot. Door uitbreiding van de formule (1) tot formule (2) wordt hiermee rekening gehouden. Bij het gebruik van deze formules spreken Burkinshaw e.a. (1969) van een zich met de tijd voortdurend vergrotende pool van uitwisselbaar calcium, waarbij door deze auteurs de term pool wordt gebruikt die niet overeenkomt met de eerder vermelde definitie. De hieronder beschreven absorptiemeting maakt gebruik van zowel een intraveneuze als ook van een orale kurve met behulp van één calciumisotoop en kan toch worden uitgevoerd op één dag. Wanneer de serumradioaktiviteit gedurende de eerste twee uren na dé iv tracerinjektie wordt gemeten, zijn aan de hand van formule (1) de serumradioaktiviteitskoncentraties gedurende de volgende 6 uur goed te voorspellen. Een hernieuwde tracergift kan dan oraal of eventueel intraveneus worden gegeven. De radioaktiviteit afkomstig van de tweede gift is te berekenen door de gemeten radioaktiviteit te verminderen met de radioaktiviteit afkomstig van de eerste gift berekend met formule (1). Met behulp van de intraveneuze verdwijningskurve en de serumradipaktiviteitskoncentraties na de orale dosis kan de procentuele absorptie worden berekende Methoden De patient vast vanaf 22.00 uur de avond voor het onderzoek en blijft nuchter gedurende de gehele test. Het geven van een orale, gift aan een niet vastende patient geeft aanleiding tot onbetrouwbare uitslagen (de Grazia e.a. 1965). Het is daarom beter de patient steeds gedurende de gehele test nuchter te houden, 's Morgens wordt 1-2 fid dragervrij 45 CaCl2 in ± 1 ml 0,9 % NaCl oplossing intraveneus ingespoten. De injektiespuit wordt leeg en gevuld gewogen en na de injektie gespoeld met 20 ml 0.9 % NaCl oplossing waarvan dé radioaktiviteit wordt bepaald. Aldus kan de toegediende dosis nauwkeurig worden berekend. Na de 45Ca injektie wordt bloed afgenomen ria 10, 20, (30), 45, 75 en ' •%
:
••
'
- :
.'. ' / . '
'
2ï.
120 minuten. Vijf minuten na de laatste bloedafname krijgt de patient 5-10 //Ci 45CaCl2 oraal toegediend in 50 ml gedemineraliseerd water waaraan een hoeveelheid dragercalcium, 55 mg of 200 mg Ca + + in de vorm van chloride, is toegevoegd. Het toedieningsflesje wordt tweemaal nagespoeld met 50 ml gedemineraliseerd water dat aan de patient wordt toegediend. Bloed wordt afgenomen 15, 30, (45), 60, 90, 120 en 180 minuten na de orale 45Ca gift. De radioaktiviteit wordt gemeten in serum. Tussen de metingen in serum en plasma blijkt geen systematisch verschil aanwezig te zijn. Eén ml serum wordt opgelost in 10 ml van een kommercieel verkrijgbare scintillatievloeistof, Instagel® (Packard). Vóór augustus 1970 werd N.C.S.® gebruikt (Nuclear Chicago Solvent). Ongeveer 0.1 mg nauwkeurig van de intraveneuze dosis en van de gekoncentreerde orale dosis worden na toevoeging van 1 ml inaktief serum op dezelfde wijze behandeld en gebruikt als standaard. De radioaktiviteit gemeten in de serummonsters wordt vergeleken met de radioaktiviteit van de standaardoplossingen en omgerekend tot het percentage van de dosis per liter serum. Alle tellingen geschieden in triplo in een Mark I liquid scintillation counter van Nuclear Chicago gedurende 20 minuten. De ratio's, bepaald met een interne standaard, verschillen nauwelijks, zodat geen. korrektie voor doving (quenching) plaats vindt. De standaarddeviatie van de telling bedraagt 1,6 °/o. De efficiëntie van het tellen van 45Ca ligt tussen de 70 % en 80 °/o. Voor het bepalen van de radioaktiviteit in de feces wordt na de orale dosis alle feces verzameld, tot en met de feces gekleurd door karmijnrood dat de dag na de orale dosis in een kapsule is gegeven. Na destruktie bij 450°C wordt de as van de feces opgelost ïn 200 ml 6N HCL Na koken en filtratie wordt het volume op 500 ml gebracht, waarvan 1 ml monsters na oplossing in Instagel in de liquid scintillation counter worden geteld. Calcium wordt bepaald met een semi-automatische EGTA titratie met calceïne als indikator, totaal eiwit met biureetreaktie, fosfor en creatinine met standaard AutoAnalyzertechnieken, het magnesium met atomaire absorptiespektrofotometriey het natrium en kalium met emissievlamfotometrie en het alkalisch fosfatase volgens Besséy. Statistische analyses zijn uitgevoerd met de Student's t-tést. Berekening absorptie
Met behulp van de radioaktiviteitsverdwijningskurve na de intraveneuze 45Ca injektie kunnen met de kleinste kwadraten-methode de parameters a en k met behulp van formule (1) worden berekend. De verdwijningskonstante k geeft de snelheid aan waarmee het 45Ca zich over het lichaam verdeelt. De gemiddelde standaarddeviatie bij de bepaling van k bedraagt 4 °/o. De parameter a, de theoretische radioaktiviteit één minuut na de 4 5 O injektie uitgedrukt in het percentage van de 22 ..
' .
dosis per liter serum, is mede afhankelijk van het lichaamsgewicht. Bij vergelijking van de iv verdwijningskurve bij verschillende pathologische toestanden is het beter rekening te houden m e t het lichaamsgewicht. Z o is de calciumverdelingsruimte (space) per kg Lich. Gew. 60 minuten na de 4 5 Ca injektie weer te geven als ,_ 1 0 0 % dosis ._._ s60 = — . - . - . , _. -1000 a-60"*-Lich.Gew.
, , „ _ . , -, ml/Kg Lich. Gew.
,„N (3) '
In formule (1) zou de radioaktiviteit t o t oneindig oplopen naarmate de tijd t o t nul nadert. D i t probleem is te ondervangen door in formule (1) t"k te vervangen d o o r ( t + z ) ~ k (Marshall 1964). D e grootheid z is dan de tijd na 4 5 Ca injektie waarop de menging zich t o t het plasma heeft beperkt. Deze tijd is zeer k o r t , minder dan 45 sekonden volgens A u b e r t en Milhaud (1960). In de praktijk blijkt deze grootheid z van geen betekenis v o o r de verdere berekening te zijn. Overigens zouden kleine afwijkingen in het verloop van de k u r v e gedurende de eerste drie m i n u t e n niet van invloed zijn o p de hiernavolgende berekening van de absorptie van een orale dosis. Voor het berekenen van de procentuele absorptie van de orale dosis nemen wij aan dat de absorptie stootsgewijs plaatsvindt aan het begin van iedere m i n u u t . D e fraktie van de orale dosis geabsorbeerd aan het begin van de eerste m i n u u t w o r d t weergegeven m e t P I , van de tweede m i n u u t m e t P2, etc. D e serumradioaktiviteit na iedere vijftien minuten w o r d t , voor zover niet gemeten, bepaald d o o r grafische interpolatie in de orale kurve, de serumradioaktiviteit na iedere m i n u u t d o o r lineaire interpolatie tussen de kwartierwaarden. V o o r de serumradioaktiviteit één m i n u u t na de orale dosis (S t ) geldt St =
Pl.a-l- k = P I *
(4)
twee m i n u t e n na de orale dosis 52 =
P2-a + Pl-a-2- k
(5)
drie m i n u t e n na de orale dosis 5 3 = P3-a + P2-a-2' k H- Pl.a.3" k ètc. t o t S 180
(6)
Si, S 2 . - . . t o t S 180 zijn bekend, de waarden a enk zijn reeds bekend uit de intraveneuze k u r v e , zodat uit formules (4), (5) en (6) etc. de frakties P I , P2, P 3 , etc. t o t P I 8 0 berekend k u n n e n worden. Een kumulatieve absorptiekurve (Y t ) is dan te konstrueren (figuur 3-2).
Yt = JSf^P, '•
(7) 1
'
•
' 23
ï 7O°/o dosis I. plasma
°/6 dosis 5O 4O3O-
2O-
-4
IO-
-2 O 3O
9O
6O
I2O
I5O
I8O minuten
Figuur 3-2. Plasmaradioaktiviteitskurve na een orale dosis van 55 mg calcium (+4SCa) gedurende 180 minuten (—•—•—) en de daarmee berekende Jtumulatieve absorptiekurve (—— ).
De fout die bij de berekening van de waarde k uit de intraveneuze kurve gemaakt zou worden, wordt door een gelijktijdige verandering in de waarde a voor een groot gedeelte gekompenseerd. Bij een verandering van a en k met eenmaal de standaarddeviatie is de fout in Yt kleiner dan 1 °/o. Voor de verschillende berekeningen zijn komputerprogramma's ontwikkeld.*) Onderzochte patiënten Onderzocht werclen 28 personen met een gemiddelde leeftijd van 39.6 jaar (20—71) bij wie geen stoornissen in de calciumhuishouding aantoonbaar waren en patiënten van wie verwacht kon wórden dat de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium groter zou zijn dan normaal. Daartoe werden 14 patiënten met een chirurgisch bewezen hyperparathyreoidie onderzocht, gemiddelde leeftijd 55,6 jaar (30—74 jaar) I
-
*) De komputerprogramma's zijn geschreven door drs. F. van Woudenberg, dr. rf. Beekhuis, dr. Ph. H. Quanjer. . ; 24.
en 9 patiënten met een hypoparathyreoidie behandeld met dihydrotachysterol, gemiddelde leeftijd 43,3 jaar (31—52 jaar). Tevens werden 3 patiënten onderzocht met een hypercalcemie op grond van een gemetastaseerde maligniteit. Resultaten Intraveneuze kurve De verdwijningskurve na iv 45Ca injektie blijkt bij verschillende patiënten onderling een sterk verschillend verloop te vertonen. De k waarde is bij normalen 0.311 (SD ± 0.042, N=28), bij hyperparathyreoidiepacienten 0.305 (SD ± 0.035, N 3 1 5 ^) en bij patiënten die wegens een hypoparathyreoidie met dihydrotachysterol worden behandeld 0.290 (SD ± 0.034, N = 9 ) . De grootte van a bedraagt bij normalen 17.62 ,
500ml
kg lichgew
4OO
3OO
v 2OO
normalen
hypcrjxira thyreoidie
hypopara thyreoidie
Figuur 3-3. De verdelingsruimte (space) 60 minuten na een iv 45Ca injektie bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten' en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol. , ,
25
(SD ± 4,07), bij hyperparathyreoidiepatienten 16,33 (SD + 2.39) en bij hypoparathyreoidiepatienten 15,19 (SD ± 2.98) °/o van de dosis per liter serum. De verdelingsruimte (space) 60 minuten na de 45Ca injektie (s60) is bij normalen 297 ml/kg lich.gew. (SD ± 54), bij de hyperparathyreoidiepatienten 301 ml/kg lich. gew. (SD ± 41) en bij de hypoparathyreoidiepatienten 328 ml/kg lich. gew. (SD ± 39) (figuur 3-3). Signifikante verschillen tussen de waarden voor k, a en s60 bij de drie groepen patiënten zijn niet aanwezig. De belangrijke individuele verschillen in de iv verdwijningskurve onderstrepen echter wel het feit dat de calciumabsorptie alleen te bepalen is wanneer rekening wordt gehouden met het verloop van deze kurve. Daarnaast is het mogelijk dat een bepaalde behandeling systematische veranderingen in de iv kurve bewerkstelligt. nuchter k
a %dosis/l
W-J
13.15 16,89 10.91
H P
0.332 0.270 0.269
s60 ml/KG 524 246 345
na 200 mg Ca oraal ah s60 %dosis/l ml/KG 13.62 15.69 10.54
0.324 0.261 0.264
490 255 350
Tabel 3-1. De waarden a, k en s60, berekend uit de iv verdwijningskurve, nuchter en na oraal 200 mg niet gemerkt calcium.
Bij de berekening van de absorptie wordt aangenomen dat de verdwijning van het uit de orale dosis geabsorbeerde calcium identiek is acn de verdwijning van het 45Ca na intraveneuze injektie. Deze aanname wordt gesteund door enkele uitkomsten weergegeven in tabel 3-1. In deze proefopzet werd na de gebruikelijke iv injektie van 2 /*Ci 45 Ca en vijf minuten na een orale dosis van 200 mg niet gemerkt calcium wederom 45Ca nu 4 jud intraveneus ingespoten. Vergeleken worden de waarden a, k en s60 voor en na de orale gift. Een duidelijke verandering treedt niet op onder invloed van het oraal toegediende calcium. De absorptie van de orale dosis Van een orale dosis van 55 mg calcium blijkt na 3 uur bij normale personen 56,2% (SD ± 11.7, N=15) geabsorbeerd te worden. Bij gebruik van 200 mg dragercalcium is de procentuele absorptie lager, 38.8 % (SD ± 6.5, N=13) (p <0.001) waarbij absoluut gezien de hoeveelheid geabsorbeerd calcium groter is. De spreiding van de normaalwaarden is bij gebruik van een grotere hoeveelheid dragercalcium geringer. De absorptie bij hyperparathyreoidie en bij hypoparathyreoidié behandeld met dihydrotachysterolis in figuur 3-4 en 3-5 vergeleken , 2 6
•
'
•
,
v
•
;
'
'
,
'.
.
100i-J
100-j
5SmgCo**
20Oma C<*
°/b dosis
80'
eo
60-
60-
•
• \
l
—
40-
40'
*
t't t
-
20-
t
20-
p<002 normalen I 2 S.D.
hyp«rpara
hypopara thyrcoidie
p<0.005 normalen • 2 5.0.
hyptrporo thyreoidic
p
Figuur 3-4. Procentuele 3 uurs absorptie van een orale dosis van 55 mg calcium ( + 45Ca) bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol. Figuur 3-5. Idem van een orale dosis van 200 mg calcium (+ 45 Ca).
met normalen. In dit onderzoek wordt een betere diskriminatie tussen normalen en patiënten waarbij de absorptie van calcium uit de darm verhoogd is verkregen met een hogere dosis dragercalcium. Alleen bij gebruik van 200 mg dragercalcium zijn signifikante verschillen aanwezig tussen enerzijds normalen en anderzijds hyperparathyreoidiepatienten (p <0.005) en patiënten met hypoparathyreoidie behandeld met dihydrotachysterol (p <0.05). Individueel is een korrelatie tussen de serumradioaktiviteit 2 uur na de orale dosis en de berekende 3 uurs absorptie zeker aanwezig, voor een orale dosis met 55 mg calcium r == 0.82 (N=66), voor een dosis met 200 mg calcium r = 0.84 ( N = 91) (figuur 3-6). De korrelatie is beter indien de serumradioaktiviteit wordt gekorrigeerd voor het lichaamsgewicht, bij een orale dosis van 200 mg r = 0.87 (N=91). De spreiding is echter zo groot, dat in het individuele geval de radioaktiviteitskoncentratie een weinig voorspellende waarde heeft voor de procentuele absorptie. Dit geldt in veel sterkere mate wanneer tijdens longitudinale studies de space (s60) verandert, bijvoorbeeld onder invloed van schildklierhormoon (hoofdstuk 5). Een goede overeenkomst wordt gevonden tussen de genieten 3 uurs absorptie en de absorptie berekend uit de fecesridioaktiviteit waarbij 27
45
Co °/o dosis I. serum 5-
2OOmg Ca ++ N=9I r,Q84
•
4-
3• 2-
1°/o absorbtie O 2O 4O 6O 8O IOO Figuur 3-6. Korrelatie van de serumradioaktiviteit 2 uur na de orale dosis (200 mg C a + + + 45Ca) met de berekende 3 uurs absorptie. IOO
Vo absorptie (feces) ' :
O 2O 4O , , 6O 8O IOO Figuur 3-7. De overeenkomst tussen de procentuele 3 uurs absorptie van een, orale gift van 200 mg Ca" f+ (-h 45Ga) en de absorptie berekend uit de fecesradioaktiyiteit; 28
rekening wordt gehouden met een geschat verlies,.van 6 %> van de geabsorbeerde dosis, uitgescheiden met het endogene fecale calcium gedurende 4 dagen feces verzameling. Dit onderzoek is verricht bij patienten die achteraf een normaal absorptiepatroon bleken te hebben (figuur 3-7). Bij een aantal van onze tests werden intraveneuze en orale 45Ca doses op twee verschillende dagen toegediend. Figuur 3-8 vergelijkt de berekende 3 uurs absorptie met de verhouding orale/intraveneuze serumradioaktiviteitskoncentraties 6 uur na de tracergiften. Deze verhouding wordt bepaald door de absorptie (zie inleiding). Zoals te verwachten, is de laatste waarde steeds iets hoger dan de eerste, maar een goede korrelatie is aanwezig. Ter beoordeling van het verloop van de absorptie gedurende de drie uur na de orale dosis is de absorptie op ieder tijdstip in deze periode weer te geven als percentage van de hoeveelheid calcium die na drie uur is geabsorbeerd. Deze kurve, die in het vervolg wordt aangeduid als relatieve absorptiekurve, wordt gekenmerkt door een initieel traag begin. Dit zou verklaard kunnen worden door een oponthoud van de orale dosis in de maag of door een vertraging in het transport door de darmwand via de portale circulatie naar de vena cava inferior. WanIOO-J orool
S6uur
O.8O-
O.6O-
O.4O-
O.2O
%obsorptie 2O
4O
6O
8O
IOO
Figuur 3-8. Overeenkomst tussen! berekende 3 uurs absorptie van een orale dosis van 55 mg calcium (+ 4"Ca) en het kötient van' de serumradióaktiviteit 6 uur na de orale en de iv doses.
29
IOO Sa relatieve absorptie
o normalen . A hyperabsorbeerders
2O-
:
,
I
p.
,
i
2
,
,
3 uur
Figuur 3-9. Relatieve absorptiekurve, uitgedrukt in het percentage van de berekende absorptie (na 3 uur = 100%), na 200 mg calcium oraal bij normalen (o) en bij hyperabsorbeerders (A) (3 uurs absorptie >51.8 */o van de orale dosis). **• p <0.005
** p <0.01
* p <0.05i;
neer de absorptie is toegenomen is deze vertraging minder duidelijk (figuur 3-9). Dit geldt ook wanneer; minder dragercalcium, 55 i.p.v. 200 mg calcium, wordt gegeven. Sigiiifikante verschillen worden gevonden gedurende de eerste 45 minuten na de orale dosis. Na het geven van de orale dosis komt de calciumo|>lossing vanuit de maag eerst in het duodenum, waarvan de absortiekaipaciteit bij lange na niet in staat is al het aangeboden calcium onrhiiddellijk te verwerken. E)e absorptie komt pas goed op gang wanneer^ de calciumoplossing zich over een groot gedeelte van de dunne darm ï heeft verdeeld. De initiële vertraging die ook hierdoor te verklaren is, zal echter minder uitgespror ken zijn wanneer minder dragercalciuni, wordt gegeven of wanneer de absorptiekapaciteit is toegenomen. Van |en toegenomen absorptiekapaciteit is sprake bij één 3 uurs absorptie Ij van meer dan 51,8 % van dé orale dosis, d.i. het gemiddelde bij nor|nalën plus tweemaal de stanf daarddeviatie. . _'- ~ . - ; • _ '"•'•' -\' .'•'.'••' ' • Een uuri-na het geven van een orale dqsis met 200 mg dragercalcium is bij normalen^ de relatieve absorptie 45.i°/o (SD ± 12.3), na twee uur 30
82.7% (SD + 7.0). Deze getallen zijn bij patiënten met een toegenomen absorptie respektievelijk 52.5% (SD ± 8.6)"en 86.1% (SD ± 5.5). Wanneer aan normalen i.p.v. 200 mg, 55 mg calcium wordt gegeven is de relatieve absorptie na een uur 49.4 % (SD ± 10.3) en na twee uur 83.3 % (SD + 6.4). De normale absorptiekurve wijst er op dat het absorptieproces drie uur na de orale dosis nagenoeg is beëindigd. Men moet aannemen dat de calciumoplossing zich dan in het colon bevindt waaruit geen absorptie meer plaatsvindt. Een geheel andere relatieve absorptiekurve wordt gevonden bij patiënten met hypercalcemie door maligniteit en in het algemeen bij patiënten met een zeer matige algemene lichamelijke toestand. Zo wordt bijvoorbeeld na één uur bij deze patiënten een relatieve absorptie gevonden van 31'%, na twee uur 58%. De absorptie komt dus zeer traag op gang, in het deerde uur vindt nog een duidelijke absorptie plaats, en de absorptie lijkt i^a 3 uur nog niet maximaal te zijn. Deze zogenaamde vertraagde kurvél is eenmaal bij een normale proefpersoon en eenmaal bij een hyperparathyreoidiepatient gezien en bleek bij deze patiënten reproduceerbaar te zijn. Een goede verklaring is hiervoor niet aanwezig, vertraagde; maagontlediging én een vertraagde darmmotiliteit kunnen van betekenis zijn.
Diskussie
•
•. ,
.'
. ]
. ; .-.-:
,
'-•'.-
: \ . .'•
-'••"'
.;'' .• - ,•'• :' "
•'••-.• \
';,. , '• ', /•••[,- '}': •-
";
-
"'v":ï
De in dit hoofdstuk beschreven werkwijze is een verdere verbetering en verfijning van de methode van Tothill e^a.; (1970). Het voordeel is dat nu de orale tracergift direkt kan; aansluiten op de iv tracéitgift. Hierdoor is de test poliklinisch uit te voeren. Er wordt verder slechts gebruik gemaakt van één caleiumisotoop. Dit voorkomt problemen bij het tellen van zowel 45Ga als 47Ca in één serummonster. In dit onderzoek wordt een gpede overeenkomst gevonden tussen de berekende absorptie 3 uur na. de orale tracergift én de radioaktiyiteit teruggevonden in de fecesy (figuur 3-7); Aangezien hét meten van de absorptie door bepaling van de radioaktiviteit in de feces moeilijk, tijdrovend^n slechts betrouwbaar is wanneer dé feces op zeer zorgvuldige wij^é wordt verzameld^ verdient de hier beschreven methode de voórkei|r. Ook uit dit onderzoek blijkt een goede, korrelatié té bestaan tussen de serumradioaktiviteit twee üW; na d,e orale: dosis en de 3;uurs absörp- , tie vooral wanneer de serumracjiöaktiyiléit gekorrigéerd wordt voor het lichaamsgewicht. D i t | s -döpr Tothill e^a. (1970) reeds bëschreveti ... De aanmerkelijke -spreiding wijsjt':er pp dat men teriighoudend moé| • zijn om de absorptie yan calch>h^ v|it de darm té beoordelen "uitsluiten^' a9,n de hand van de serumradioaKtiyitéit afkpmstig*van de pralé gift. il Behalve over de totale abspïptie na> 3 üür is ook iets te zegden oversi het verloop van de absorptiekurve gedurende deze tijd. Bij het nieren--!', deel van de hier beschreven ^Itieibteri yiridt dé absorptie voor minstens | ,
.
80 % plaats in de eerste twee uur. Dit is in tegenstelling met de resultaten van Tothill e.a. (1970). De absorptiekurve bereikt bij hun patiënten pas èen maximum na 5 a 6 uur. De vorm van deze kurve, die een *veel trager verloop heeft dan de hier beschreven kurve, is te verklaren doordat deze auteurs een glas melk geven als dragercalciüm ( = 2 5 0 mg calcium). Tragere maagontlediging en vertering bepalen dan ook mede de vorm van de absorptiekurve en de uiteindelijke uitkomst. Hoewel de vorm van de absorptiekurve dus geen betekenis heeft voor het berekenen van de absorptie is het goed toch hierop te letten. Met name bij bedlégerige patiënten is de absorptiekurve trager en lijkt de absorptie na drie uur nog niet volledig te zijn. Dit zou aanleiding kunnen geven tot een foutieve interpretatie van het gevonden absorptiepercentage. De hier beschreven methode geeft een diskriminatie aan tussen normalen en patiënten met een versterkte absorptie bij gebruik van 200 mg dragercalciüm. Er blijft echter een duidelijke overlap aanwezig, ook bij patieiitén met een hyperparathyreoidie (figuur 3-5). Hierbij moet in aanmerking genomen worden dat de bij hyperparathyreoidie soms voorkomende verminderde niërfunktie de absorptie zal doen afnemen. Ook een eventuele vifamine D deficiëntie, die mogelijk van invloed is op de bo taf wijkingen bij ^hyperparathyreoidie, vermindert de absorptie van calcium uit de darm (Woódhouse e.a. 1971). Wanneer bij een patient met een hyperÊalciurie of hypercalcernie een toegenomen absorptie wordt gevonden is een versterkte botafbraak als oorzaak van de verhoogde ealciumuitschéiding onwaarschijnlijk. Indien in déze situatie sarcoïdosis, hyperparathyreoidie, vitamine D intoxikatie of acromegalié zijn uitgesloten, kan een verhoogde calciumabsorptie (>51.8 °/o drie uur na 200 mg Ga ++ oraal), mede aanleiding zijn de diagnose idiopatische hypercalciurie; te stellen. De spreiding van de normaalwaarden vereist echter wel voorzichtigheid bij de beoordeling van het gevonden absorptièpércentage. ; Her is goed te bedenken dat met deze methode Rechts een index wordt verkregen van dé absorptiékapaciteit, d.i. het vermogen van de darm calcium te absorberen. JDjieze' absorptiekapaciteit is niet steeds gelijk aan hét absorptièpércentage van het voedsélcalciüm, dit percen- i tage hangt af van 1de hoeveelheid calcium aanwezig in de voeding. De hier beschreven methode is bij uitstek l'geschikt om in longitude nale studies veranderingen in de absórptiekapicijeit van de darm voor calciuni na te gaan (3Lekkerkerl|er/e.a. 197! en 1.972). H e t is zeer wel mogelijk de absorptiemeting na een week telïërhalen, hetgeen de praktische bruikbaarheid van de methode verhoogt^ -
32
Literatuur Anderson, J., Emery, E. W., McAlister, J. M., Osborn, S.B.-The metabolism of a therapeutic döse of 45Ca in a case of multiple myeloma. Clin. Sci. 15: 567-585, 1956. Anderson, J., Tomlinson, R. W. S., Osborn, S. B. - An interpretation of radioisotope turnover data. Lancet I: 949-950, 1962. Anderson, J., Tomlinson, R. W. S., Osborn, S. B., Wise, M. E. - Radiocalcium turnover in man. Lancet, / ; 930-934, 1967. Aubert, J. P., Milhaud, G. - Methode de mesure des principales voies du metabolisme calcique chez l'homme. Biochim. biophys. Acta 39: 122-139, 1960. Avioli, L. V., Mc. Donald, J. E., Singer, R. A., Henneirian, P. H. - A new oral isotopic test of calcium absorption. J. clin. Invest. 44: 128-139, 1965. Birge, S. J., Peck, W. A., Berman, M., Whedon, G.D.-Study of calciumabsorption in man: a kinetic analysis and physiologic model. J. clin. Invest. 48: 1705-1713, 1969. Burkinshaw, L., Marshall, D.H., Oxby, C. B., Spiers, F. W., Nordin, B. E. C , Young, M. M. - Bone turnover model based on a continuously expanding exchangeable calcium pool, Nature, Lond. 222: 146-148, 1969. Carson, W. W., Oei; T. L., Coenegracht, J. M. - Usefulness of 45Ca intestinal absorption test in the clinical situation. Clin. Chim. Acta 30: 501-508, 1970. * Curtis, F. K., Fellows, H., Rich, G. - Estimation of human calcium absorption by external radioisotope counting. J. Lab. clin. Med. 69: 1036-1041, 1967. de Grazia, J. A., Ivanovich, P., Fellows, H., Rich, C. - A double isotope method for measurement of intestinal absorption of calcium in man. J.' Lab. clin. Med. 66: 822-829, 1965. > ? Gregory, D. H., Messner, R. P. - Studies on the reliability of the isotopic calcium absorption test in patients with chronic renal disease. J. Lab. clin. Medy 74: 464-471, 1969. Harrison, H . Ë., Harrison, H. C. - Vitamin D and permeability of intestinal mucosa to calcium. Amer. J. Physiöl. 208: 370-374, 1965. Heaney, R. P. - Isotope techniques in evaluation, of divalent ion and bone metabolism in renal failure. Arch, intern. Med. 124: 649-655, 1969. Jaworski, 2 . F., Brown, E. M., FedWuk, S., Seitz, H. - A method for the study of calcium absorption by the human gut using a standard dose of calcium labeled with «Calcium.! New Engl. J . Med. 169: 1103-1111, 1963. Lekkerkerker, J. F. F., van Woudenberg, F., Beekhuis, H., Doörenbos, H. - Enhancement of calcium absorption in. hypothyroidism. Isr. J. Med. ScL'7: 399-400, 1971. Lekkerkerker, J. F. F., Liem, C. S., van Woudenberg, F.,Doorenbós, H. - The influence of chlorthalidone on calcium metabolism, especially on,calcium absorption from the gut. Folia med. nèérl. 15: 38; 19*72. ., : , . : Marshall, J . H . - Theory of alkaline earth metabolism. J. Theor. Biol. 6: 386-412, ''
1
9
6
4
.
'
, ' • ' . '
'
. " • . • ' " " •
'--.'•
" S
:
:
'-'•
"
;
r
' / .
• '•','.
•
-!
-"'-'
•
.
;
'
Meyer, G., Remagen,; W., Grosse, P. -Different behaviour of *5Ca and 89Sr as tracers in a kinetic model of calcium metifeolisrh. Isr. J. Med. Sci. 7: 393-396, 1971. ; Nordin, B. E. C , Young, M: M., Oxbyi C , Bulusui L. - Galcula|t|oii óf calcium absorp^tion rate from plasma radioactiyity;. Clin. Sci. 35,: 177-182J 1968, ' Reiner, M., Nadarajah, A., Leese, B., Joplin, G. F. - Measurement of calciumabsorption by a double isotope method in patients with disorders of caldiüm metabolism. Calcif. Tiss. Res. 4 (Suppl.): 95, 1970. : • /• '}•/ [ •'* Tothill, P., Dellipiani, A. W., Calvert, j . - P l a s m a concentrations, of radiocalcium after oral administration, and their relationship to absorption. Cïin. Sci. 38: , 2 7 - 3 9 ,
. 1 9 7 0 /
\ .-.
;•• " : . . , • • ' • .
,".\'
''••;.'• :< .,
;.' •••.:;'.
:
•••
::
:
.
• " '•'"•. ' . ''.
'\
:
33
Wills, M. R., Zisman, E., Wortsman, J., Evens, R. G., Pak, C. Y. C, Bartter, F. C. The measurement of intestinal calcium absorption bij external radioisotope counting: application to study of nephrolithiasis. Clin. Sci. 39: 95-106, 1970. Wise, M. E., Osborn, S. B., Anderson, J., Tomlinson, R. W. S. - A stochastic model of turnover of radiocalcium based on the observed power laws. Math. Biosci. 2: 199-224, 1968. Woodhouse, N. J. Y., Doyle, F. H., Joplin, G. F. - Vitamin D deficiency and primary hyperparathyroidism. Lancet //: 283-286, 1971.
34
Hoofdstuk 4
De invloed van lage doseringen prednisolon op de calciumabsorptie
Osteoporose is een frekwent voorkomende en ernstige komplikatie van langdurige behandeling met glucocorticoiden. Het is ook een van de opvallende symptomen van het syndroom van Cushing. Eliminatie van de overmaat aan glucocorticoiden remt de progressie van deze komplikatie, maar een herstel van de botafwijkingen treedt, behalve bij een enkele patient voor de puberteit, niet op (Skeels 1958). De primaire oorzaak van de verstoring van het botmetabolisme zou verklaard kunnen worden door veranderingen in het collageenmetabolisme, óf door veranderingen in het calciummetabolisme. Albright (1947) veronderstelde dat de overmaat aan glucocorticoiden de botaanmaak doet verminderen door een ongunstige beïnvloeding van de collageensynthese. Aan de andere kant hebben Harrison en Harrison (1965) aangetoond, dat het van vitamine D afhankelijke calciumtransportin de darmwand in vitro daalt wanneer cortisol aan het inkubatiemedium wordt toegevoegd. Dit zou verklaard kunnen worden door een antagonisme tussen glucocorticoiden en vitamine D dat ook aanwezig lijkt bij de behandeling van de vitamine D intoxikatie en sarcoidose met corticosteroiden (Avioli e.a. 1970). Sommige onderzoekers echter waren niet in staat dit anti-vitamine D effekt van steroiden aan te tonen (Jacksori & Dancaster 1962). Wanneer men dit antagonisme veronderstelt, is „het opmerkelijk dat steroiden nooit een osteomalacie induceren, maar steeds een osteoporose. Een verklaring zou kunnen zijn dat het anti-vitamine D effekt beperkt blijft tot de darm. Het hierdoor ontstane calciumtëkort zou leiden tot een toegenomen botaf braak en uiteindelijk tot osteoporose. Een remming van de calciumabsorptie komt zeker yoor bij behandeling met zeer hoge doseringen dexamethason (Wajcheriberg e.a. 1969). Osteoporose wordt échter ook gezien bij een behandeling met-vèél lagere doseringen. Deze studie beschrijft de invlped van een langdurige behandeling met dagelijks 15 mg prednisolon ;op de calciumabsorptie. Patiënten en methoden Zestien patiënten werden klinisch ingesteld op? een behandeling met prednisolon wegens een chronische astihatische bronchitis. Alle patiënten: waren volledig ambulant. Géén van hen toonde enige aanduiding •
••
-•'.
•
' ' • ' • •
.''."'•
V " "
;
;
'
'•'•?.••'
•'
•
''
-
''
:
' ~
V
- 3 5 .
•
If'
I uur
3 uur
2 uur
45Ca 9b dosis Iplasma •
45Ca % dosis l.plasma
l.plasma
3-
4
4-
3-
3-
i 2-
2-
2-
I-
IP
2 3 4 tijdens behandeling
1
2 3 4 tijdens behandeling
p
2 3 4 tijdens behandeling
Figuur 4-1. Plasmaradioaktiviteit 1, 2 en 3 uur na een orale dosis van 55 mg calcium ( + 45 Ca), gekorrigeerd voor het lichaamsgewicht, voor en na drie weken 15 mg prednisolon daags.
van een endokriene óf gastro-intestinale ziekte, er waren geen manifeste afwijkingen van het skelet. De gemiddelde leeftijd bedroeg 40 jaar (22-55 jaar). Het absorptieonderzoek werd verricht vóór het begin van de behandeling en na drie weken. Bij elf patiënten werd de studie herhaald na vijf maanden. Gedurende de prednisolontherapie werd 1.5 g aluminiumhydroxyde in tabletvorm en 500 ml melk aan het gewone dieet toegevoegd. De bij deze patiënten gebruikte methode van onderzoek wijkt af van de in hoofdstuk 3 beschreven methode ter bepaling van de absorptiekapaciteit. De patient, die vanaf de vorige avond 22.00 uur vastte, ontving 5 ju,Ci 45CaCl2 per os met 55 mg dragercalcium in de vorm van chloride in 150 ml gedemineraliseerd water. In tegenstelling met het onderzoek beschreven in de volgende hoofdstukken werden voor de bepaling van de radioaktiviteit gehepariniseerde bloedmonsters gebruikt. Bloedmonsters werden afgenomen 1, 2 en 3 uur na de orale dosis. De patient bleef tijdens de gehele test nuchter. De plasmaradioaktivitéit werd met een liquid scintillation counter gemeten ert wordt weergegeven als het percentage van de dosis per liter plasma, vermenigvuldigd met het lichaamsgewicht én gedeeld door 100. Zoals reeds eerder werd gesteld korreleert de plasmaradioaktiviteit na een orale dosis 45Ca met de absorptie, zeker na korrektie voor het lichaamsgewicht, maar is echter ook afhankelijk van de grootte van de pool en de verdwijriingsshelheid uit deze pool. Dit is bij zes patiënten nagegaan. Bij hen werd naast de orale tracergift vóór en drie weken na het begin van de prednisolonbehandelirtg 3/*Ci 45Ca in fysiologisch zout intraveneus toegediend. De parameters a en k zijn uit de verdwijningskurve berekend volgens de 36
45, Ipta
2 o g
methode beschreven in hoofdstuk 3, evenals de verdelingsruimte van het ingespoten 45Ca 60 minuten na de tracerinjektie (s60), uitgedrukt in ml/kg lichaamsgewicht. Resultaten Tijdens de prednisolontherapie werd geen verandering gevonden in het serumcalcium-, serumfosfor- en alkalisch fosfatasegehalte. Het gemiddelde lichaamsgewicht bedroeg voor de behandeling 68.5 kg, na de drie weken prednisolontherapie 69.1 kg. Bij de elf patiënten, die na vijf maanden wederom werden onderzocht, bedroeg het lichaamsgewicht voor behandeling gemiddeld 68.8 kg, na vijf maanden 72.6 kg. De waarden voor de plasmaradioaktiviteit worden afgebeeld in de figuren 4-1 en 4-2. Deze waarden zijn uitgedrukt als percentage van de orale dosis per liter plasma, gekorrigeerd voor het lichaamsgewicht. De gemiddelde waarden voor behandeling zijn bij 16 patiënten 1,64% (SD ± 0.48) 1 uur, 1.90 °/o (SD ± 0.39) 2 uur en 1.87 %> (SD ± 0.44) 3 uur na de orale gift. Na drie weken prednisolonbehandeling zijn deze waarden respektievelijk 1.75% (SD ± 0.49), 2.10% (SD ± 0.49) en 2.09% (SD ± 0.47) (Figuur 4-1). De waarden gemeten twee en drie uur na de orale gift zijn tijdens prednisolontherapie hoger (p <0.05). Bij elf patiënten weH de studie herhaald na vijf maanden. De plasmaradioaktiviteit bij deze patiënten bedraagt voor behandeling 1.64 % (SD ± 0.53) 1 uur, 1.92 % (SD + 0.41) 2 uur en 1.92 % (SD ± 0.43) 3 uur na de orale dosis, na vijf maanden prednisolontherapie respektievelijk 1.85% (SD ± 0.44), 2.16% (SD ± 0.40) en 2.13% (SD + 0.35) (Figuur 4-2). Twee en drie uur na de orale dosis zijn deze waarden na vijf maanden eveneens hoger dan in de kontroleperiode (p
I
I
luw
L plasma
n=M
3:
2-
2-
I-
3 uur
I plasma 3
2/ • •
voor
s
% dosis 1 plasma •
3
o
I
2 uur
•
/ * 1-
/
8 *
"
•
•
I-
/ p < O.O5
p
2 3 tijdens behandeling
I
2 3 tijdens behandeling
1
2 3 tijdens behandeling
Figuur 4-2. Plasmaradioaktiviteit 1, 2 en 3 uur na een orale dosis van 55.mg calcium (-f 45 Ca), gekorrigeerd voor het lichaamsgewicht, voor en na vijf maanden ! 15 mg prednisolon daags.
37
Bij zes patiënten werd de verdwijning van intraveneus ingespoten CaCl2 nagegaan, steeds drie dagen voor de orale test. De waarden voor a, k en s60 worden weergegeven in tabel 4-1. De verdelingsruimte 60 minuten na de tracerinjektie (s60) bedraagt voor behandeling 246 (SD ± 34) ml/kg lichaamsgewicht, na 3 weken prednisolon 262 (SD ± 39) ml/kg lichaamsgewicht. Evenmin verandert de verdwijningssnelheid weergegeven door de parameter k, deze bedraagt voor behandeling 0.316 (SD ± 0.037) en na drie weken prednisolon 0.317 (SD ± 0.020). Bij deze zes patiënten werd tevens de absorptiekapaciteit berekend volgens de methode beschreven in hoofdstuk 3. De uitkomsten zijn in tabel 4-1 vermeld. 45
a °/odosis/l
Cl Bo Be
Kr St Re
19.4 17.9 18.0 22.4 21.3 27.3
voor behandeling s60 absorptie k ml/kg %dosis 0.347 0.309 0.269 0.341 0.278 0.354
299 248 257 249
225 196
73.4 51.7 44.2 38.7 50.9 58.6
na 3 weken prednisolon. s60 absorptie k
a %dosis/l 18.8 15.9 17.0 17.5 24.0 22.9
0.336 0.337 0.291 0.301 0.306 0.331
ml/KG
°/odosis
291 305 282 263 223 208
68.5 62.1 56.2 41.9 42.1 80.3
Tabel 4-1. De waarden a, k en s60, berekend uit de iv verdwijningskurve, en de procentuele absorptie van een orale dosis van 55 mg calcium ( + 45 Ca) bij zes patienten voor en na drie weken 15 mg prednisolon daags.
Diskussie De hogere plasmaradioaktiviteitskoncentraties tijdens toediening van prednisolon wijzen niet op een vermindering van de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium. Eerder is er sprake van een toename tenzij veranderingen in de verdelingsrvümte of verdwijningssnelheid hiervoor aansprakelijk zijn. Hiermee moet zeker rekening worden gehouden tijdens longitudinale studies (Heaney 1969). Bij zes patiënten is dit door iv tracerinjektie nagegaan. De verdelingsruimte noch de verdwijningssnelheid verandert zodanig dat hierdoor de hogere plasmaradioaktiviteit verklaard kan wórden. Onder de omstandigheden van dit onderzoek kan de plasmaradioaktiviteit, na een orale gift van een gemerkte calciumoplossing, gebraikt worden als een index voor de calciumabsorptie. Bij de zes patiënten werd zowel het orale als het intraveneuze onderzoek! verricht. Slechts bij twee patiënten is een daling van de absorptiekapaciteit gevonden, berekend volgens de methode beschreven in hoofdstuk 3. Er werd geen enkele aanwijzing verkregen' dat de calciumabsorptie afneemt na drie weken of vijf maanden prednisolonbehancleling. De 3 8
. '
- '••."--
:' : ,
;,
•
.
•
••;
.
|
calcium-intake was hoger tijdens de prednisolonbehandeling. Indien dit de absorptiekapaciteit beïnvloedt, zou een lagere absorptie en zouden derhalve ook lagere plasmaradioaktiviteitskoncentraties worden gevonden. Een andere belangrijke variabele bij het onderzoek was de toediening van dagelijks 1.5 g aluminiumhydroxyde tijdens 4e prednisolonbehandeling. Aluminiumhydroxyde, in hoge doses gegeven, remt de fosfaatabsorptie uit de darm. Daardoor zou de calciumabsorptie toenemen. Bartter (pers. mededeling) vond echter geen effekt op de absorptie van calcium door toediening van 1.5 g aluminiumhydroxyde. Aanvullende onderzoeken bij vijf patiënten met een normaal dieet en een normale nierfunktie hebben evenmin een verandering van de calciumabsorptiekapaciteit laten zien na behandeling gedurende twee weken met dagelijks 8-12 g aluminiumhydroxyde in gelvorm. Op grond van deze gegevens lijkt het gerechtvaardigd te stellen dat het dagelijks gebruik van 1.5 g aluminiumhydroxyde de calciumabsorptiekapaciteit niet merkbaar heeft beïnvloed. De hier beschreven bevindingen
•
•
•
•
•
.
•
:
-
•
.
•
,
-
;
•
' 3 9
deze ziekte kan deze auteur echter geen duidelijke vermindering van de calciumabsorptie aantonen. In de literatuur bestaat derhalve geen eenstemmigheid over de invloed van glucocorticoiden op de calciumabsorptie. De vermelde resultaten doen veronderstellen dat dit afhangt van de dosis en dat alleen bij zeer hoge doseringen corticosteroiden een remming van de calciumabsorptie uit de darm optreedt. In deze studie is aangetoond dat een therapeutische dosis van niet meer dan 15 mg prednisolon per dag geen vermindering van de caJciumabsorptie veroorzaakt. Toch wordt osteoporose gezien bij de behandeling met corticosteroiden in deze dosering. De vraag blijft hoe de diskrepantie verklaard kan worden tussen het effekt van lage en hoge doseringen corticosteroiden. Er zijn drie mogelijke verklaringen: 1) steroiden beïnvloeden de aanmaak van aktieve vitamine D metabolieten. 2) er is een kompetitie tussen steroiden en vitamine D op plaatsen waar calcium wordt getransporteerd. 3) steroiden induceren veranderingen in het calciummetabolisme, die niet veroorzaakt worden door een beïnvloeding van het metabolisme van vitamine D. Ad 1. Corticosteroiden zouden het metabolisme van vitamine D kunnen versnellen zoals is gesuggereerd door Avioli e.a. (1968). Deze bevindingen worden echter niet bevestigd door Schaefer e.a. (1971), zij vinden een toename van de aktieve vitamine D metabolieten. Ad 2. Het calciumtransport door de darmwand komt tot stand door middel van een calciumbindend eiwit waarvan de aanmaak afhankelijk is van de aanwezigheid van vitamine D. Rinil>erg (1969) vindt bij met cortison behandelde ratten zelfs meer caicii|nibihdend eiwit in de darm dan bij kontroledieren. Jackson en Dancaster (1962) tonen aan dat 300 mg cortisonacetaat dagelijks de hypercalcmïié én de lichte hypercalcemie die wordt geïnduceerd door hoge doseringen vitamine D, niet beïnvloedt tijdens voortgezette behandeling rnet dit vitamine. Een direkt kompetitief effekt lijkt niet aanwezig. ; i : ; ,; Ad 3. De laatste mogelijkheid isj dat een overmaat aan glucocorticoiden hét calcium transport in de cel.beïnvloedt en dat deze beïnvloeding onafhankelijk is van de aanwezigheid van vitamine D. Kimberg (1969) toont aan dat de door vitamine D geïnduceerde toename van calcium in levermitochondriëri worclt tegengegaan door corticósteroi40
'
,.
.
..'V• r
;„'•;•••;;:'.••'
".' •.:> ' /
•'•'/."'..•-
den. Hij vindt echter eveneens, dat corticosteroiderï* de calciumopname in levermitochondriën remmen in afwezigheid van vitamine D. Cortison remt daarnaast het aktieve calciumtransport in de darm bij ratten onafhankelijk van de aanwezigheid van vitamine D. Het zou daarom mogelijk zijn dat in weefsels, die normaal gevoelig zijn voor vitamine D, corticosteroiden veranderingen induceren die tegengesteld zijn in effekt, maar die niet afhankelijk zijn van een direkte interaktie tussen vitamine D en corticosteroiden (Kimberg 1969). De beïnvloeding door corticosteroiden van het calciummetabolisme in het algemeen is nog steeds onduidelijk. Deze zou afhankelijk kunnen zijn van de dosis maar ook van andere faktoren waarvan momenteel het belang nog niet bekend is. Het is nu niet mogelijk te kiezen tussen de drie bovenvermelde hypothesen, hoewel de derde het meest in aanmerking lijkt te komen. Dit onderzoek wijst uit dat er geen rationele basis bestaat voor de toediening van vitamine D of grote calciumgiften bij de preventie van steroidosteoporose. Het lijkt niet waarschijnlijk dar. calcium in hoge doses de osteoporose voorkomt die ook wordt gezien bij behandeling met relatief lage doseringen steroiden.
Literatuur Albright, F. - Osteoporosis. Ann. intern. Med. 27: 861-882, 1947. Avioli, L. V., Birge, S. J., Sook Won Lee - A defect of vitamin D metabolism in sarcoidosis. Clin. Res. 19: 536, 1970. Collins, E. J., Garrett, E. R., Johnston, R. L. - Effect of adrenal steroids on radiocalcium metabolism in dogs. Metabolism 11: 716-726, 1962. Harrison, H. E., Harrison, H. C. - Vitamin D and permeability of intestinal mucosa to calcium. Amer. J. Physiol. 208: 370-574, 1965. Heaney, R. P. - Isotope techniques in evaluation of divalent ion. and bone metabolism in renal failure. Arch, intern. Med. 124: 649-655, 1969. Jackson, W. P. U., Dancaster, C. P. - Observations on the effects of vitamin D in man, including the relation to cortisone. J. clin. Endocr. 22: 195-211, 1962. Kimberg, D. V. - Effects of vitamin D and steroid hormones on the active transport of calcium by the intestine. New. Engl. J. Med. 280: 1396-1405, 1969. Milhaud, G., Remagen, W., Gomez de Matos, A., Aubert, J.P. -Etude de metabolisme du calcium chez le rat a 1'aide du Ca 45 : action de la cortisone. Rev. franc, clin. •biol. S: 354-358, 1960. ,. \-, .••-;;. Miravet, L., Hioco, D., Debeyre, N;,,-Dryll, A., Ryckewaert, A., de Sèze, S.-La cinétique du calcium au cours dé l'ostéoporöse cortisonique. Sem. Hop. Paris 42: 60-64, 1966. Sallis, J. O., Holdworth, E. S. - Calcium metabolism in Relation to vitamin D ? and adrenal function in the chicken. Amer.; J. Physio!. 203: 506-512, 1962. Schaefer, K., von Herrath, D., Koch, H.-Ü., OpitZj A. - Effect of cortisone on Vitamin D metabolism. Israel J. med. Sci.. 7: 533-534, 1971. Sjöberg, H. E. - Retention .of: orally administered 47Calcium in man under normal and diseased conditions studied with a. wholerbody. counter technique, Acta med. 'scand. suppl. 509.' 20-21, 197p. • ' : ; ; > \ \ . ', •••'.•. '
Skeels, R. F. - Reversibility of osteoporosis in Cushing's disease. J. clin. Endocrin. 18: 61-69, 1958. van der Sluys Veer, J. - Een onderzoek over osteoporose bij bet syndroom van Cushing met behulp van tetracycline en radioactief calcium. Proefschrift, Leiden, 1968. Wajchenberg, B, L., Pereira, V. G., Kieffer, J., Ui-sic, S. - Effect cf dexamethasone on calcium metabolism and 47Ca kinetics in normal subjetcs. Acta enndocrïn. (Kbh.) 61: 173-192, 1969. Winnacker, J. L , Becker, K. L., Katz, S. - Endocrine aspects of sarcoidosis. New Engl. J. Med. 278: 427-434, 1968.
42
Hoofdstuk 5
De absorptie van calcium uit de darm bij hypothyreoidie
Patiënten, die een totale strumectomie hebben ondergaan wegens een papillair of foliiculair schildkliercarcinoom worden regelmatig onderzocht met behulp van een zogenaamde 'total body scan' op het bestaan van funktionerende metastasen nadat dü substitutietherapie met 75 of 100 mikrogram triiodpthyronine (T3) twee weken is gestaakt (hypothyreoidiefasë). Vijftien procent van de patiënten heeft postoperatief een ernstige hypoparathyreoidie die een behandeling met vitamine D of dihydrotachysterol (DHT) vereist. Vooral deze patiënten tonen in de relatief korte hypothyreoidiefase een stijging van het nuchter serumcalciumgehalte soms tot hoger dan normale waarden, terwijl de DHT dosering steeds ongewijzigd wordt voortgezet (figuur 5-1). Het is onwaarschijnlijk dat een verandering van de verhouding tussen botaanmaak en botafbraak deze stijging kan verklaren. Tijdens hypothyreoidie is de botturnover over het algemeen lager dan normaal serum
17-
+T,
calcium -To
mg lOOml
15-
13-
II-
9-
Figuur 5-1. Het serumcalciumgehalte kort voor.en 2 weken na het staken van'de triiodothyronine (T3) bij patiënten dié eëin'tötale strumectomie hebben ondergaan en wegens een hypoparathyreoidie worden behandeld met dihydrotachysterol.
43
terwijl de botbalans veeleer positief uitvalt (Bordier e.a. 1967). Het is onwaarschijnlijk dat een verandering in de toch al geringe uitscheiding van endogeen fecaal calcium het serumcalcium doet veranderen. Normaliter wordt voor een belangrijk deel het nuchter serumcalciumgehalte bepaald door de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) en de reabsorptie van calcium ir de niertubulus. die onder andere wordt bepaald door de parathormoonspiegel (Peacock e.a. 1969). De GFR is bij hypothyreoidie afgenomen en verbetert na toediening van schildklierhormoon (Ford e.a. 1961, Holmes & DiScala 1970). De afname van de GFR zou een verklaring voor het hogere serumcalcium kunnen zijn, zeker bij de hypoparathyreoidiepatiênten. Bij deze patiënten kan immers door de afwezigheid van parathormoon de tubulaire reabsorptie van calcium niet beïnvloed worden. Er is ecL:er een verband tussen de uitscheiding van calcium in de urine en de absorptie uit de darm. Immers bij een volwassene bij wie de botbalans ongeveer in evenwicht is, moet de hoeveelheid calcium die wordt geabsorbeerd gelijk zijn aan de hoeveelheid die het lichaam verlaat via urine en endogeen fecaal calcium. Bij een vermindering van de nierfunktie daalt de calciumuitscheiding evenredig met de nierfunktiestoornis (Popovtzer e.a. 1970). Tegelijkertijd daalt de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium ook evenredig met de nierfunktiestoornis (Messner e.a. 1969, Recker & Saville 1971). In dit onderzoek is nagegaan of uit veranderingen in de absorptie van calcium uit de darm in relatie tot veranderingen van de GFR een verklaring te vinden is voor de stijging van het serumcalcium in de hypothyreoidiefase bij patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan. Op dezelfde wijze werden patiënten met een primair myxoedeem onderzocht. Methoden en onderzochte patiënten Dertien patiënten die wegens een schildklierneoplasma een totale strumectomie hadden ondergaan werden onderzocht (TX-groep). De behandeling bestond uit 75-100 mikrogram T3, bij vijf patiënten tevens. uit 0.4-0.7 mg DHT dagelijks. Bij geen van deze patiënten zijn in de follow up periode van twee jaar metastasen aangetoond. Tevens werden onderzocht een groep van zes patiënten met een primair myxoedeem en één patient met een hypothyreoidie na 131J behandeling wegens een hyperthyveoidie (Myx-groep). De diagnose werd bevestigd door bepalingen van PBJ of serumthyroxinegehalte, T3 resinuptake en 131J schildkliertracing. Het onderzoek geschiedde bij de TX-groep nadat de T3 medikatie twee weken was gestaakt, bij de Myx-groep voor het begin van de behandeling met thyranon® of 1-thyroxine. Herhaling van het onderzoek vond plaats nadat 6-10 weken; substitutietherapie was gegeven. Alle 44
.
patienten werden minstens vijf dagen klinisch geobserveerd, in het dieet werd het gehalte aan calcium en fosfor konstant gehouden en was gelijk aan het gemiddelde gebruik thuis. De hoeveelheden werden aan de hand van een dieetanamnese bepaald. De fosfaat- en creatinineclearance en de dagelijkse uitscheiding van calcium in de urine zijn berekend als gemiddelde over driemaal 24 uur. De uitscheiding van calcium per 24 uur wordt weergegeven als fraktionele uitscheiding in mg per 100 ml glomerulus fikraat (GF) berekend met de endogene creatinineclearance. Bloedmonsters voor de bepaling van calcium, fosfor, creatinine en totaal eiwit werden steeds nuchter afgenomen. De procentuele absorptie van een met 45Ca gemerkte calciumoplossing, bevattende 55 mg calcium in de vorm van chloride, werd tijdens vasten bepaald bij 12 patiënten uit de TX-groep en bij alle zeven patienten uit de Myx-groep met de methode beschreven in hoofdstuk 3 (Lekkerkerker e.a. 1971). Resultaten Bij de TX-groep en de Myx-groep blijkt in de hypothyreoidiefase de creatinineclearance gemiddeld 75 ml/min (SD±18) te zijn, dit is gemiddeld 3 1 % lager dan met substitutie, 110 ml/min (SD ± 27) (p
-T,
fosfaat clearance •T,
4OH
I6O-J
ml /min
5ml
creatinine clearance
ml /min
3O 12O
2O8O
3-
IO 4O-
2p < O.O2
p < O.OOI
p < O.OOI
O Figuur 5-2. De invloed van triiodothyronine (T3) op serumfosfpr, fosfaatclearan.ee en creatinineclearance bij patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan.
45
clearance onder invloed van schildklierhormoonsubstitutie eveneens een stijging (p
serum calcium
+ T,
•I mg lOOml GF O.6-
? \ \
IO
O.4-
O.28P
P
Figuur 5-3. De invloed van triiodothyronine (T3) op serumcalcium en fraktionele calciumuitscheiding bij patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan ( ) en patiënten die tevens met dihydrotachyüterol worden behandeld / \ ~
46
TX-groep
patient
T3 of T4
Boe
—
9.6
Bak
+ +
9.4 9.0 8.9
— + — •+ —
9.3 9.2 8.7 8.6 9.3
+
8.8
—
9.2
vHo
dej Zuu
Zei
'X-groep
+DHT
+
8.9
Bru
—
9.8
+
9.8
Jag
—
8.8
+
8.6
—
9.5
+
8.5 10.6 8.3
Bos
Klo + Doo Fee Mat
Lyx-groep
serum Ca urine Ca creat.cl. mgo/ o mg/100mlvGF ml/min
deV Don Sto Hem Mos Smi Bru
—
9.3
+
8.9
—
9.0
+
8.7
—
9.4
+
9.1
—
9.5
+
9.1
+
10.2
—
10.0
+
9.8
—
9.9
—
10.1
+
10.3
—
9.3
+
9.4
—
10.3
+
10.6
+
5
,
>3; 9.6
28 51 60 114 65 135
absorptie °/odosis
66 46 60 44 73 50 50 35 88 73 58 89 52
0.27 0.18 0.20 0.10 0.11 0.09 0.09 0.04 0.18 0.08 0.15 0.13 0.16 0.07 0.12 0.05
124
42 35
0.23 0.13 0.69 0.31 0.43 0.13 0.37 0.43 0.28 0.11
71 102 89 135 72 139 87 103 92 131
100 82 100 67 66 59 100' 86 26*) 17*)
0.05 0.04 0.28 0.22 0.23 0.12 —
89 123 78 103
74 58 89 57 100 83 65 59 62 38 84
106 152 99 119 64 98 80 108 65
57 66 •
0.12 0.11 0.17 0.26 .
_ 82 104 69 67 —
55 79 61
Tabel 5-1. Serumcalcium, calciumuitscheiding, creatiniheclearance en calciumabsorptie individueel weergegeven bij alle onderzochte patiënten. * orale dosis van 200 mg calcium ( + w Ca).
47
Aan de hand van de verdwijningskurve na iv 45Ca injektie zijn de a en k waarden berekend (hoofdstuk 3), deze vertonen geen verandering. Voor substitutie bedraagt in de TX-groep en de Myx-groep de a 17.66 % van de dosis per liter serum (SD ± 3.72), en de k 0.278 (SD ± 0.033), tijdens substitutie zijn deze waarden respektievelijk 16.90% (SD ±3.02) en 0.278 (SD ± 0.030). De grootte van de Caspace 60 minuten na de tracerinjektie stijgt onder invloed van schildklierhormoon van 257 ml/kg lich.gewicht (SD ± 33) tot 280 ml/kg lich.gewicht (SD ± 34) (p <0.02). Hierbij moet echter rekening gehouden worden met een afname van het lichaamsgewicht van gemiddeld 3.6 kg, wat de verandering in de calciumspace voor een belangrijk deel kan verklaren. De absorptie van calcium uit de darm is in de hypothyreoidiefase bij de TX-groep hoger dan tijdens substitutie; bij de patiënten die geen DHT krijgen voor substitutie gemiddeld 62.2 °/o van de orale dosis (SD ± 15.0), tijdens 53.2 % (SD ± 20.5). Deze waarden zijn voor de gehele TX-groep respektievelijk 69.2 °/o (SD ± 24.0) en 57.0 %> (SD ± 22.8) (p <0.02). Bij de Myx-groep is tijdens hypothyreoidie de absorptie vergeleken met normalen opvallend verhoogd, 79,4 % van de orale dosis (SD ± 14.6) (p <0.001), na substitutie daalt de absorptie tot 58.8% (SD ± 13.0) (p<0.001). De absorptie tijdens de hypoprimair myxoedeem
totale struiTvzctomie
T4
+T-,
+T 4
IOO% dosis 8O
6O-
40-
2O-
p
48
thyreoidiefase is bij de patiënten uit de TX-groep die niet met DHT worden behandeld, lager dan bij de patiënten uit de Myx-groep (p <0.05). (fig. 5-4). Het absorptiepatroon gedurende de eerste drie uur na de orale dosis verandert niet door de hormoonsubstitutie, zodat het onwaarschijnlijk is dat de absorptie beïnvloed wordt door een eventueel tragere darmpassage. Diskussie Een hypercalcemie kan zowel bij hyperthyreoidie als bij hypothyreoidie worden gevonden. Bij hypothyreoidie is dit verschijnsel bij volwassenen zeer zeldzaam, bij kinderen wordt dit vaker waargenomen. Lowe e.a. (1962) verklaren dit fenomeen door een tragere verwerking van het geabsorbeerde calcium terwijl een verhoogde gevoeligheid voor vitamine D niet geheel is uit te sluiten, Krane e.a. (1956) veronderstellen een toename van de absorptie op grond van hun waarneming dat de uitscheiding van fecaal calcium verlaagd is bij twee patiënten met myxoedeem. De hypercalcemie bij thyreotoxicose is een frekwent verschijnsel. Het geïoniseerd calcium wordt in een nog groter aantal gevallen verhoogd gevonden (Baxter & Bondy 1966, Frizel e.a. 1967). Door Adams e.a. (1967) wordt dit verklaard door een versterkte botafbraak bij een achterblijven van de botaanmaak. Het is moeilijk aan te nemen dat de verhoogde botafbraak bij hyperthyreoidie kwantitatief zo belangrijk is dat dit de hypercalcemie verklaart. In een steady state situatie moet toch wel worden aangenomen dat kontraregulatiemechanismen deze verhoogde toevoer van calcium uit het bot kunnen opvangen. Het verhoogde serumcalcium, de hogere calciumuitscheiding via de nier en de versterkte reabsorptie van fosfaat in de niertubulus doen een verlaagde parathormoonspiegel bij hyperthyreoidie vermoeden (Bijvoet 1969). Dit is door Reitz en Bochra (1971) inderdaad ook aangetoond. Bij de rat is na toediening van thyroxine de absorptie van calcium uit de darm verlaagd (Noble & Matty 1967). Öók bij de mens is tijdens hyperthyreoidie de absorptie van calcium normaal tot iets verlaagd maar stijgt duidelijk na behandeling (Lewin &; Samachson 1970), Deze verlaagde calciumabsorptie zou evenwel verklaard kunnen worden uit een lagere parathormoonspiegel, een direkt effekt van thyroxine is echter niet uit te sluiten. Bij de onderzochte patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan en niet behandeld worden met D H Ï , zijn het serumcalcium en in de hypothyreoidiefase de calciumabsorptieAjager dan bij de patienten met een primair myxoedeem. Dit beeekeht dat ook bij patiënten die geen dihydrotachysterol (DHT) krijgen een latente hypoparathyreoidie bestaat. Het nog aanwezige bijschildklierweefsel zal steeds proberen maximaal te funktioneren zodat het aannemelijk is dat nauwelijks veranderingen in de parathormoonspiegel zullen optreden. De 49
toename van de calciumabsorptie tijdens hypothyreoidie lijkt dus niet afhankelijk te zijn van veranderingen in de parathormoonspiegel, mede omdat deze toename ook gezien wordt bij de vijf patiënten die wegens een ernstige hypoparathyreoidie met DHT worden behandeld. Opvallend is de hogere calciumabsorptie tijdens de hypothyreoidiefase terwijl tegelijkertijd de GFR is afgenomen, bij onze patiënten gemiddeld 31 °/o. Bij patiënten met een verminderde nierfunktie is de calciumabsorptie juist verlaagd, een verlaging die parallel loopt met de stijging van het ureumstikstof (Recker &: Saville 1971). Een vertraagde passage van voedsel door de dunne darm treedt op bij hypothyreoidie. De darmwand komt dan gedurende langere tijd in kontakt met de darminhoud zodat het vermogen van de darm calcium te absorberen beter benut kan worden, waardoor de totale absorptie zou toenemen. De hier gebruikte methode meet echter vooral de absorptiekapaciteit. De vorm van de absorptiekurve voor en tijdens de substitutietherapie is niet verschillend, zodat het niet waarschijnlijk *'s dat de transportsnelheid door de darm de gemeten absorptie heeft beinvloed. De hogere absorptie tijdens hypothyreoidie weerspiegelt dus een toename van de kapaciteit van de darmwand om calcium te absorberen. Dit kau berusten op een rechtstreeks effekt van schildklierhormoon op het transport door de darmwand. Een indirekte werking is ook mogelijk via het vitamine D metabolisme. Het onderzoek van Chan e.a. (1970) kan een argument hiervoor zijn. De auteurs vonden bij patiënten met een azotemische cystinose met hypothyreoidie een verhoogde gevoeligheid voor vitamine D in de hypothyreoidiefase. In het voorgaande is reeds aannemelijk gemaakt dat de parathormoonspiegel bij de TX-groep waarschijnlijk laag is en niet of zeer weinig verandert. Een daling van-de parathormoonspiegel kan niet de verklaring zijn voor de toenamei van de fraktionele renale calciumtiitscheiding tijdens de hypothyreoidie fase. Wel is het serumcalcium hoger in de hypothyreoidiefase terwijl het serumeiwit niet verandert. Dit leidt tot een toename van de calciumkoncéntratie in het glomerulusfiltraat. Tijdens hypothyreoidie is dé stijging van de fraktionele calciumuitscheiding in de urine (Ca/GF) proportioneel groter dan de stijging van het serumcalcium, hoewel hierbij opgemerkt moet worden dat geen serumcalciumbepalingen zijn verricht in de loop van de dag. Andere faktoren moeten verantwoordelijk zijn voor de toename van de fraktionele calciumuitscheiding. Er is eèn verband tussen proximale natrium- en calciumreabsörptie in de niertubulus. Holmes en DiScala (1970) hebben aangetoond dat de tubulaire reabsorptie van natrium bij hypothyreoidie afneemt. Dit zou de toename van de fraktionele calciumuitscheiding kunnen verklaren maar sluit niet uit dat schildklierhormoon zelf het transport van calcium in de niertubulus beïnvloedt. 50
.
i
Bij de patiënten met primair myxoedeem werd geen verandering gevonden van serumcalcium, fosfaatclèarance en calciumexkretie. Dit is niet 20 verwonderlijk omdat door de aanwezigheid van normaal funktionerende bijschildklief en het lichaam in staat is zowel op bot- als nierniveau kontraregulatierhechanismen in werking te stellen terwijl bij deze patiënten de schildklier, de belangrijkste bron van calcitonine, nog aanwezig is. Calcitonine blijkt een hormoon te zijn dat de postalimentaire hypercalcemie kan voorkomen (Cooper e.a. 1972). Na een intraveneuze calciumgift is een vertraagde korrektie van de hypercalcemie waar te nemen bij patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan en gesubstitueerd worden met 1-thyroxine (Woodhouse e.a. 1968). Deze vertraagde korrektie treedt zowel na een orale calciumgift als na intraveneuze calciuminjektie ook op bij patiënten met een primaire hypothyreoidie, die niet gesubstitueerd worden maar bij wie de schildklier wel intakt is (Lowe e.a. 1962, Riggs e.a. 1968). Een vertraagd herstel tot de steady state na een calciumrïjke maaltijd zal in versterkte mate optreden bij die patiënten die niet gesubstitueerd worden én die een totale struniéctomie hebben ondergaan. Daarom is de opvatting van Paecock e.a. (1969).dat het absorptieproces in de darm zes uur na de maaltijd is beëindigd en dat daarna geen beïnvloeding van de voeding op het bloedcalciumgehalte en de caiciümuitscheiding in de urine meer optreedt, niet van toepassing öp de hier beschreven patiënten d*e een totale strumectomie hebben ondergaan. De afname van de GFR in de hypothyreoidiefase en de latente hypoparathyreoidie, waardoor de tubulaire reabsorptie van calcium onvoldoende kan reageren, zijn de grondoofzaken van het hogere nuchter serüïncalcium in de hypothyreoidiefase. Dat daarnaast ondanks een afgenomen GFR de absorptie van calcium uit de; darm is toegenomen is mede bepalend voor <&é hogere calciumkoncentratie van het serum in de hypothyreoidiefase bij de beschreven patiënten die een totale strumectomie hebben ondergaan.
Literatuur
,/ '
'r'". ' y \ y ' : y r ' \ ' ^ C : ' r ^ ^ • • • • • ' . ' • • ' •, •'•'/• ""•
Adams, P. H., Jowsey, J., Këlly, E.'J.,;Riggs, B. L„ Kinney; V. R., Jones, J . D . i Effects of hyperthyroidisrh, on bone and mineral metabolism in man. Quart. J.
JMed. 36: 1-15, ifbi..^}-]
^ \ . . : ^ | ï ^ V ' - v : ^ ^ ''- • •' ' '
Baxter, J. D., Bondy; P.K.-Hypercalcemiaof tbyrotöxicösis.; Ann. intern. Med. 65: J429-442, 1966^ ' fyf'^,-- .'}'x' l[' \?y •:?.v'-; '•••"/-'". '-'•'' ::> ' Bordier, Ph-, '.Miravet/I^^Matfajt, H., Hiocó, Di, Ryckë^aèrt,oA.-"Bone changes in adult patients with abnormal thyroid\ function. ;Prpc. roy, Sbc. Med. SO.' 11321,134, 1967. r/:'. ; ,'"•",..•.'•},:,'; • ^ : ^ ' ; , ' ; ' ^^i-.-'^':' " -„'. ^"-' . - ^ Bijvoet, O. L. M:> Relation of plasma phosphate, concentratipn^to. renal tubular reabsorption. o{r phosphate.' Clih;'"ScL 'S^^^éfV^^^'^'^^^^"^ " "'" " Chan,} A.M., Lynch, M. J.G., Bailey, Ji;D;, Ezrin/ C.j Eraser, G.^-Hypothyroidism • in cystinosisi AjherV J. Med. 4fc 678é92^197p; 'f\\\ '':v'- "~ '''
'.-
'i it-
•'
' . ' " i(
'
Cooper,. C.W., Schwesinger, W. H., Mangoub, A. M., Ontjes, D. A., Munson, P. L. Stimulation of secretion of pig thyrocalcitonin by gastrin and by intragauric secretalogues. Proceedings of the Endocrinology 1971 Symposium. Edited by S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd. 1972, in press. Ford, R.V., Owens J. C , Curd, G. W. Jr., Moyer, J.H., Spurr, C.L.-Kidney function in various thyroid states. J. clin. Endocr. 21: 548-553, 1961. Frizel, D., Malleson, A., Marks, V. - Plasma levels of ionised calcium and magnesium in thyroid disease. Lancet / : 1360-1361, 1967. Holmes, E. W. Jr., DiScala, V. A. - Studies on the exaggerated natriuretic response to a saline infusion in hypothyroid rat. J. clin. Invest. 49: 1224-1236, 1970. Krane, S. M., Brownell, G. L., Stanburyj J. B., Corrigan, H. - The effect of thyroid disease on calcium metabolism in man. J. clin. Invest. 33: 874-887, 1956. Lekkerkerker, J. F. F., van Woudenberg, F., Beekhuis, H., Doorenbos, H. - Evaluation . of a new method of measuring calcium absorption. Folia Med. Neerl. 14: 116, 1971. Lewin, I., Samachson, J.,- Changes in calcium metabolism following the correction of hyperthyroidism and hypermetabolism in man. J. Lab. clin. Med. 76: 1016, 1970. Lowe, C. E., Bird; E. D., Thomas, W. C. - Hypercalcemia in myxedema. J. clin. Endocr. 22: 261-267, 1962. Messner, R. P., Smith, H.T., Shapiro, F.L., Gregory, D . H . - T h e effect of hemodialysis, vitamin D, and renal homotransplantation on the calcium malabsorption of chronic renal failure. J. Lab. clin. Med. 74: 472-481, 1969. Noble, H. M., Matty, A. J. - The effect of thyroxine on the movement of calcium and inorganic phosphate through the small intestine of the rat. J. Ehdocrin. 37: 111-117, 1967. Peacock, M., Robertson, W. G., Nofdin; B. E. C. - Relation between serum and urinary calcium with particular reference to parathyroid activity. Lancet / : 384-386, 1969.
.
.•
• • / ' ' ' : _ . ' • ]
:.
'
• ,_
•'
,.•;•'•
Pppovtzer, M.M., Schainuck, L. I., Majsry, S;G., Kleeman, C- R. - Divalent ion excretion in chronic kidney disease: relation to degree óf renal insufficiency. : Clin. Sci. 38: 297-307, '1-970. ! Recker, R. R., Saville, P. D. - Calcium absorption; in renal failure: its relationship to . blood üréa nitrogen, dietary calcium intake, time on dialysis, and other variables. J.Lab v clin. Med. 75: 380-388, 1971. Reitz, R. E., Bochra, C.-Role of parathyroid hornripne in the hypercalcaemia of ; thyrotoxicosis. Endocrinology 88: A249 (suppl.)i 1971. : Riggs, B. L., Jones, J. D., Arriaud, C. R. - Effect of.calcium infusion on serum calcium levels in hypOthyroidism. Metabolism 17: 747-756* 1968. ; ; : Woodhouse, :N. L Y., Barnes, N. D. - The response of athyroidal patients to calcium infusions: evidence for an action of thyrocalcitonin.' In: Calcitonin Proceedings of the symposiunrjpn thyrocalcitonin and. the C'cells, pp. 361-363. Editor 'S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd;, 1968. -'•'-•'.'.'••'_.'-•
52
Hoofdstuk 6
De invloed van chloorthalidon op de calciumabsorptie en op de uitscheiding yan calcium en magnesium in de urine, afhankelijk van parathormoon Lamberg en Kuhlback (1959) en Lichtwitz e.a. (1961) hebben als eersten beschreven dat de toediening van thiaziden wordt gevolgd door een vermindering van de calciumuitscheiding in de urine, een fenomeen dat verklaard moet worden door een toename van de reabsorptie van calcium in de niertubulus. Daarnaast treedt een stijging op van het serumcalcium die niet geheel te verklaren is uit een toename van het serumeiwitgehalte. Deze stijging is zeer duidelijk aanwezig bij patiënten met een hyperparathyreoidie, maar treedt ook op bij normalen en patiënten met osteoporose (van der Sluys Veer e.a. 1965, Parfitt 1969). De verandering van het serumcalcium kan niet alleen worden verklaard uit een afname van de calciumuitscheiding, Koppel e.a. (1970) beschrijven namelijk ook een stijging bij patiënten die chronisch worden gedialyseerd en die derhalve een minimale nierfunktie hebben. Bovendien zou bij een aanhoudende stijging van het bloedcalcmm de hoeveelheid door de nier gefiltreerd calcium toenemen en zou ondanks een verhoogde tubulaire calciumreabsorptie de calciumuitscheiding weer stijgen totdat een nieuw evenwicht wordt bereikt. Dit wordt op korte termijn niet waargenomen. Winnackër e.a. (1968) kunnen geen verandering van de ultrafiltreerbare fraktie van het serumcalcium aantonen, deze auteurs suggereren dat thiaziden de bindingskapaciteit van plasma-eiwitten voor calcium doen toenemen. ' '-., Paloyan e.a. (1969) postuleren dat thiaziden een hyperparathyreoidie kunnen induceren. Inderdaad is het Pickléman e.a. (1969) gelukt om bij honden na langdurige toediening van hydrochloorthiazidé een hyperplasie van de bijschildklieren op te wekken. Het onderzoek van Brickman e.a. (1971a) ondersteunt deze samenhang tussen dé-beïnvloeding van het calciummetabolisme door thiaziden én de aanwezigheid van parathormoon. Deze auteurs kunnen geen vermindering van de calciumexkretie opwekken bij patiënten dié wegens een hypoparathyreoidie worden behandeW met vitamine D. De invloed van thiaziden op de calciumabsorptie is weinig onderzocht. Lichtwitz e.a. (1961) vinden onder invloed van 100\mg hydrofluméthiazide daags een stijging yan de hoeveelheid fécaal calcium, maar de calciumintake werd niet konstant gehouden. Nassim eitHiggins (1965) hebben bij zeven patiënten met nierstenen balansstudies verricht. Na behandeling met 5-7*5 mg bendroflumethiazide daags neemt bij 6 patiënten de fecale calciumuitscheiding toe. In tegenstel.» '•
Ui'.';.
"
'
•'"-
'
. . - '
;
."
:
:
'..
'
5
3
ling met dit onderzoek vinden Yendt e.a. (1966) met balansstudies een vermindering van het calciumgehalte van de feces bij zes van zeven onderzochte patiënten met idiopatische hypercalciurie na toediening van dagelijks 100 mg hydrochloorthiazide. De diskrepantie tussen de bevindingen van deze twee studies zou enerzijds te verklaren zijn door een verschil in dosering van de thiaziden. De balansstudies van Nassim en Higgins strekken zich echter over langere tijd uit: 12-18 dagen. Het is anderzijds zeer wel mogelijk dat het effekt van thiaziden op het calciummetabolisme van voorbijgaande aard is. Koppel e.a. (1970) vonden namelijk ook een normalisatie van het serumcalcium ondanks voortgezette medikatie na 2-3 weken bij dialysepatienten. Dit voorbijgaande effekt van thiaziden kan dan de diskrepantie verklaren tussen de uitkomsten van het onderzoek van Nassim en Higgings en van het onderzoek van Yendt e.a. De laatste auteurs verrichtten de balansstudies gedurende slechts de eerste 8 dagen. Estep e.a. (1969) hebben gesuggereerd dat wisselingen in het bloedmagnesium de gevoeligheid voor parathormoon zouden kunnen veranderen. Op deze wijze zou magnesium indirekt het calciumtransport door dè cel beïnvloeden. Derhalve is in dit onderzoek ook de invloed van thiaziden op de serummagnesiumspiegel en de magnesiumuitscheiding in de urine nagegaan. Yendt e.a. (1966) vinden tijdens toediening van thiaziden een stijging van de magnesiumuitscheiding. Bij dialysepatienten beschrijven Koppel e.a. (1970) ook een stijging van het serummagnesium. Weliswaar zou magnesium de gevoeligheid voor parathormoon kunnen beïnvloeden, maar aan de andere kant doet parathormoon de tubulaire reabsorptie van magnesium in de nier toenemen (Shelp e.a. 1966, Eisenberg 1968). De uitkomsten van de hierboven vermelde studies geven onvoldoende informatie over de direkte invloed van kortdurende toediening van thiaziden op het vermogen van de darm calcium te absorberen. In de hier volgende studie is dit onderzocht bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en patiënten met een hypoparathyreoidie behandeld met dihydrotachy^terol. De uitkomsten zijn vergeleken met veranderingen in het serumcalciumgehalte en de calciumuitscheiding in de urine. Onderzochte patiënten en methoden
Het onderzoek werd verricht bij negen patiënten bij wie geen stoornis in de calciumhuishouding aantoonbaar was (zgn. normalen). Eén patient had een maagresectie ondergaan. Tevens werden onderzocht acht patiënten met een chirurgisch bewezen hyperparathyreoidie en acht patiënten die wegens een póstóperatieve hypoparathyreoidie behandeld worden met dihydrotachysterol (DHT). Van de laatste acht patiënten hadden vier een totale strumectomie ondergaan wegens een schildkliercarcinoom. Deze patiënten werden daarnaast behandeld met 54
:
*
normalen
hypoparathyreoidie
hyperparaihyreoidie
14-
14-
14-
mg lOOml
12-
12
I-
II-
IO-
IO-
IO-
9-
9-
9-
8"
8-
8-
12
p
p
tijdens
voor
tijdens
voor
tijdens
Figuur 6-1. Serumcalcium voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol.
100 f.i% triidothyronine. De normalen en hyperparathyreoidiepatienten werden klinisch onderzocht. Het gehalte aan calcium en fosfaat in het dieet werd konstant gehouden en was gelijk aan het gemiddelde gebruik thuis. De hoeveelheden werden aan de hand van een dieetanamnese bepaald. Na een week konstant dieet werd gedurende zeven dagen 50 mg chloorthalidon daags gegeven, een diureticum waarvan de werkzaamheid identiek is aan die van thiaziden. De 24 uurs urine werd in beide perioden op dag 6 en 7 verzameld, een nuchtere urineportie op dag 7 en 8, terwijl op dezelfde dagen nuchter serum werd afgenomen. In alle monsters is bepaald het gehalte aan calcium, magnesium, anorganisch fosfaat, natrium, kalium en creatinine. De ratio tussen calcium- en natriumuitscheiding in de urine is berekend. In de nuchtere urine wordt de calciumuitscheiding en in alle urinemonsters de magnesiumuitscheiding uitgedrukt in mg of meq. per 100 ml GF, berekend met de endogene creatinineclearance. Bij zeven normalen en zes hyperparathyreoidiepatienten werd voor en na één week behandeling met chloorthalidon het parathormoongehalte bepaald.*) De patiënten *) PTH bepalingen werden verricht dcior Dr. W. H. L. Hackeng, Bergweg Ziekenhuis, Rotterdam.
55
r
L
met een hypoparathyreoidie werden poliklinisch onderzocht, van beide perioden was één 24 uurs urineportie en één serummonster beschikbaar voor onderzoek. Op dag 8 van beide perioden werd de absorptie van een met 45Ca gemerkte calciumoplossing, bevattende 200 mg calcium in de vorm van chloride, bepaald (Lekkerkerker e.a. 1971). Resultaten In figuur 6-1 wordt de verandering van het serumcalcium onder invloed van chloorthalidon weergegeven. Bij normalen stijgt na een week behandeling k : serumcalcium 0.28 mg°/o (SD ± 0.23) (p<0.01), bij hyperparathyreoidiepatienten 0.54 mg°/o (SD ± 0.23) (p <0.001). Het verschil in stijging tussen deze twee groepen is signifikant (p <0.05). Bij de hypoparathyreoidiepatienten treedt geen systematische verandering op. De calciumuitscheiding in de 24 uurs urine daalt na een week chloorthalidonmedikatie bij normalen met 46 % (p <0.001), bij hyperparathyreoidiepatienten met 55 % (p <0.001) en bij hypoparathyreoidiepatienten met 23 % (p <0.01) (figuur 6-2). De daling bij hypoparathyreoidiepatienten is minder uitgesproken vergeleken met normalen (p <0.01) en met patiënten met een hyperparathyreoidie (p <0.005). De natriumuitscheiding in de 24 uurs urine op dag 6 en 7 van de hypopara thyreoid ie
hyperparathyreoidie
normalen 6OO
tnqCo 2 4 uur
mgCa 24 uur 5OO-
5OO
4OO
4OO
3OO
3OO-
2OO-
2OO-
IOO-
IOO-
p < O.OI
P
tijdens
voor
tijdens
voor
Figuur 6-2. Calciumuitscheiding in de 24 uurs urine voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol.
56
tijdens
normalen
hyperparaIhyreoi d ie
mg Co lOOmIGF
mg Co KDOmlGF
hypoparathyreoidie mg Co lOOmIGF
O25
O.25
O.25
O.2O
O.2O
O.2O-
O.I5-
O.I5-
O.I5
OIO-
OIO-
O.IO
O.O5-
O.O5-
O.O5-
p
p
tijdens
p
tijdens
Figuur 6-3. Calciumuitscheiding in de nuchtere urine per 100 ml glomerulusfiltraat voor en na één week 50 mg chloorthaJidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol.
norrnalcn
hypoparathyreoidie
hyperparathyreoidie
O.3-
O.3J
1
Co Na
Ca Na
Ca Na
O2-
Q2
O.2
O.I
O.l-
O.I-
p
p
tijdens
voor
tijdens
tijdens
voor
Figuur 6-4. Ca/Na ratio in de nuchtere urine voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol.
57
normalen
hypoparathy reoid ie
hyperparathyreoidie
lOO-J % dosis 8O 8O
6O6O
4O4O-
2O2Op < O.OOI voor
tijdens
voor
tijdens
voor
tijdens
Figuur 6-5. Procentuele 3 uurs absorptie van een orale dosis van 200 mg calcium (+ 45Ca) voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol.
chloorthalidonperiode verschilt niet van die tijdens de kontroleperiode. In de nuchtere urine daalt bij alle drie de groepen de fraktionele calciumuitscheiding uitgedrukt in mg per 100 ml GF (p <0.001) (figuur 6-3). De verhouding tussen de calcium- en natriumüitscheiding is in figuur 6-4 afgebeeld. Onder invloed van chloorthalidon daalt de Ca/Na ratio in de nuchtere urine bij normalen (p <0.02) en bij hyperparathyreoidiepatienten (p <0.001). Dit fenomeen is echter niet aanwezig bij de hypoparathyreoidiepatienten. De procentuele absorptie van een met 45Ca gemerkte oplossing van 200 mg calcium in de vorm van chloride is weergegeven in figuur 6-5. De absorptie neemt na chloorthalidon bij normalen toe van gemiddeld 41.2% tot 49.7% (p<0.001) en bij hyperparathyreöidiepatienten van gemiddeld 49.7 % tot 63.0 % (p <0.005). Bij de hypoparathyreoidiepatienten die gesubstitueerd worden met dihydrotachysterol wordt de absorptie niet door chloorthalidon beïnvloed, deze is vóór behandeling gemiddeld 51.6 %, erna 54.5 %. Chloorthalidon beïnvloedt de absorptie alleen indien parathormoon aanwezig is. Het lichaamsgewicht daalt na chloorthalidon bij alle patiënten, gemiddeld 1.7 kg. De tubulaire reabsorptie van fosfaat in de nier (TRP) gemeten in de nuchtere urine, en de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) gemeten aan de endogene creatinineclearance, worden niet door 58
I
normalen voor na TRP % SD GFR ml/min SD
91 4
91 4
76 12
77 11
121 24
117
93 23
88 26
4.1 0.3
serum K meq/1
SD
hyperparathyreoidie voor na
28 3.3***)
0.4
4.4 0.3
hypoparathyreoidie voor na
3.4**)
0.5
88 8 100 26 4.2 0.3
88 8
97 17 3.6*)
0.4
Tabel 6-1. Tubulaire reabsorptie van fosfaat (TRP), creatinineclearance (GFR) en serum kalium voor en na een week 50 mg chlöorthalidon daags. *•*) p <0.001 **) p <0.02 *) p <0.05
chlöorthalidon beïnvloed. Wel is er een daling van het serumkalium die echter in alle drie de groepen in gelijke mate aanwezig is (tabel 6-1). Het serummagnesium toont evenmin een systematische verandering. Dit bedraagt bij normalen voor toediening 1.59 meq/L (SD ± 0.20) erna 1.69 meq/L (SD ± 0.17), bij hyperparathyreoidiepatienten voor toediening 1.70 meq/L (SD ± 0.22) erna 1.67 meq/L (SD ± 0.31) en bij hypoparathyreoidiepatienten voor toediening 1.16 meq/L (SD ± 0.41) erna 1.16 meq/L (SD ± 0.40) (figuur 6-6). Bij deze laatste groep patienten is het serummagnesium lager dan bij normalen (p
hy perpara thyreoi die
normalen
meq/L
meq/L
2.5-
2.5-
2.O
2.O
2O-
1.5
1.5
1.5-
I.O
I.O
LO-
O.5
Q5-
OS-
voor
tijdens
voor
tijdens
voor
tijdens
Figuur 6-6. Serummagnesium voor en na één week 50 mg chlöorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienten behandeld met dihydrotachysterol. 1 <
59
r hyperparathyreoidiepatienten (p <0.01). Chloorthalidon beïnvloedt bij de drie groepen het serummagnesium niet. De fraktionele magnesiumuitscheiding in de 24 uurs urine stijgt na chloorthalidon bij normalen (p <0.05) en bij hyperparathyreoidie (p <0.05) maar niet bij de hypoparathyreoidie (figuur 6-7). In de nuchtere urine kan echter geen verandering worden aangetoond (tabel 6-2).
normalen
hypoparathyreoidie
hyperparalhyreoidie
rneq lOOmlGF
tneq iOOmIGF
roeq KDOmlGF
O.O8O-
ooeo-
O.O8O-
OO6O
0.06O-
O.O6O-
O.O4O
O.O4O-
O.O4O-
OO2O-
0O2O-
OCGO-
p
p
tijdens
tijdens
tijdens
voor
Figuur 6-7. Magnesiumuitscheiding in de 24 uurs urine per 100 ml glomerulusfiltraat voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij normalen, hyperparathyreoidiepatienten en hypoparathyreoidiepatienter, behandeld met dihydrotachysterol.
normalen voor na serum Mg meq/'l
SD
1.59 0.20
urine Mg /*eq/100ml GF 24 uur 4.0 1.0 SD nuchter 2.7 1.1 SD Tabel 6-2,
hyperparathyreoidie voor na
hypoparathyreoidie voor na
1.69 0.17
1.70 0.22
1.67 0.31
1.16 0.41
1.16 0.40
4.9*) 1.6 2.5 1.1
4.3 1.4 3.1 1.0
4.7*) 1.4 3.1
4.8 1.2 3.4 1.9
5.4 1.7 3.1 1.2
0.7
:
Serum magnesium en magnesiumuitscheiding in de 24 uurs urine en in de
nuchtere urine voor en na een week 50 mg chloorthalidon daags. *) p <0.05 60
:
I
normalen
hypcrparathyrcoidic
ml
ml
I6OO 8OO
I5OO
6OO-
6OO-
4OO-
4OO-
2OO-
2OO-
voor
tijdens
tijdens
Figuur 6-8. Serumparathormoongehalte voor en na één week 50 mg chloorthalidon daags bij zeven normalen en zes hyperparathyreoidiepatienten.
Bij zeven normalen en bij zes hyperparathyreoidtepatienten wordt geen verschil gevonden tussen de basale PTH spiegel en de spiegel op dag 7 van de chloorthalidonperiode (figuur 6-8). Diskussie Een stijging van het serumcalcium is bij normalen en hyperparathyreoidiepatienten duidelijk aanwezig. Dit is echter in tegenstelling met de bevindingen van Brickman e.a. (1971b), die 200 mg hydrochloorthiazide gebruikten, niet aantoonbaar bij de hier beschreven hypoparathyreoidiepatienten. De stijging van het serumcalcium bij een gelijkblijvende GFR betekent dat de afname van de calciumuitscheiding na chloorthalidon veroorzaakt wordt door een toename van de reabsorptie in de niertubulus. De reabsorptie neemt bij alle drie de groepen toe, echter procentueel in geringere mate bij patiënten met hypoparathyreoidie. In de nuchtere urine is deze toename bij de hypoparathyreoidiepatienten gekoppeld aan die van natrium, de Ca/Na ratio blijft gelijk. Bij normalen en hypérparathyreoidiepatiehten daalt echter de Ca/Na ratio in de nuchtere urine, dit betekent dat proportioneel meer calcium dan natrium wordt gereabsorbeerd. Het effekt van thiaziden eri chloorthalidon Op de calciumuitscheiding is komplex. Direkt na het begin van de behandeling is er een toename van de caiciumuitscheiöing parallel met de toename van de 61
natriumuitscheiding, bij voortgezette toediening is er een daling. Een verband tussen de natrium- en de calciumreabsorptie is reeds lang bekend. Walser (1961) toonde aan dat er een lineair verband bestaat tussen de uitscheiding van beide ionen tijdens een door mannitol- of zoutinfusie gestimuleerde diurese. Deze toename komt niet tot stand door veranderingen in de GFR (Dirks e.a. 1965). Er lijkt derhalve een verband te bestaan tussen de reabsorptiemechanismen van beide ionen. Duarte en Watson (1967) lokaliseren dit mogelijk gekombineerde reabsorptiemechanisme door middel van een mikropunktietechniek in de proximale niertubulus. Op grond van hun proeven met honden, bij wie een geforceerde diurese wordt geïnduceerd door een zoutinfusie of door toediening van thiaziden en furosemide, tonen Antoniou e.a. (1969) aan dat deze gekombineerde reabsorptie zich zeker tot en met de lis van Henle uitstrekt. De remming van de natriumreabsorptie door thiaziden vindt plaats in het laatste deel van de lis van Henle en het eerste deel van de proximale niertubulus (Earley 1967). In de eerste 24 uur wordt na toediening van thiaziden dan ook een toename van zowel de natrium- als de calciumuitscheiding waargenomen (Duarte 1968a, b). Dit is ook te verwachten uit de lokalisatie van het thiazideeffekt in de lis van Henle. Meer perifeer in de niertubulus treedt een dissociatie op tussen de natrium- en calciumreabsorptie. Het door mineralocorticoiden gestimuleerde natriumtransport in de distale niertubulus gaat niet gepaard met een overeenkomstige toename van het calciumtransport (Robinson e.a. 1962, Wills e.a. 1969). Bij een volumedepletie neemt de reabsorptie van natrium in de proximale tubulus toe, dit geldt ook voor de volumedepletie na toediening van diuretica zoals thiaziden. Wordt echter het vocht- en zoutverlies aangevuld dan treedt geen toename van de proximale natriumreabsorptie op (Dirks e.a. 1966). Bij een volume-expansie door mineralocorticoiden normaliseert de natriumuitscheiding na een aanvankelijke daling zich in de loop van vijf dagen, dit zogenaamde 'escapemechanisme' is te verklaren uit een afname van de proximale natriumreabsorptie. Bij dit herstel van de natriumuitscheiding tijdens toediening van mineralocorticoiden stijgt de calciumuitscheiding om zich . bij langer voortgezette behandeling weer te normaliseren (Suki e.a. 1967). . . De daling van de calciumuitscheiding bij hypoparathyreoidiepatienten, zoals die in deze studie na chloorthalidonbehandeling is aangetoond, is volledig uit de volumedepletie te veridaren, natrium en calcium wo "den beide in de proximale niertubulus in gelijke mate versterkt gereabsorbeerd» Bij normalen en hyperparathyreoidiepatienten, dus in aanwezigheid van parathormoon, is de daling van de calciumuitscheiding meer uitgesproken, de Ga/Na ratio daalt. Ook is alleen bij deze groepen een toename van de absorptie van calcium uit de darm aantoonbaar. 62
Het lijkt dus waarschijnlijk dat chloorthalidon alleen in aanwezigheid van parathormopn een gemeenschappelijk transportmechanisme zowel in de darmwan d als in de niertubulus stimuleert,, waardoor meer calcium wordt geretineerd. Parathormoon zelf bevordert het calciumtransport in darmwand en niertubulus. Bij de hier beschreven patiënten is geen stijging aangetoond van de parathormoonspiegel in het serum na één week behandeling. Een stimulatie van de bijschildklieren door chloorthalidon zoals door Paloyan e.a. (1969) is gesuggereerd, lijkt dan ook minder waarschijnlijk. Ook Brickman e.a. (1971b) vinden geen verandering van de parathormoonspiegel na 200 mg hydrochloorthiazide daags gedurende 4 dagen. Merkwaardig blijft dat wanneer men aanneemt dat chloorthalidon de bijschildklieren niet rechtstreeks stimuleert, geen evident lagere PTH koncentratie in het bloed wordt gevonden. Opgemerkt moet worden dat de PTH koncentratie geen juiste indruk behoeft te geven van de parathprmoonsekretié, ook is het mogelijk dat de gevoeligheid van de PTH bepalingen te gering is om een verschil aan te tonen. Het thiazide-effékt is pok te verklaren door een versterking van de parathormópnwerking op de effëktorcel. Het feit dajp- de TRP niet verandert behoeft niet tégen deze theorie te pleiten. De fosfaatreabsorptie in de niertubulus wórdt zeker door parathormoon geremd (Lavender e.a. 1961), maar is daarnaast van vele andere faktorén afhankelijk. Zo is na volume-expansie een vermeerdering van de fosfaatuitscheiciing aantoonbaar die niet samenhangt met veranderingen in de parathormoonspiegel. Natrium en fosfaatreabsorptie zijn processen die eveneens niet elkaar samenhangen (Stricklër e.a. 1964, Suki e.a. 1969; Steele 1970, Fulop• & Brazèau 1971). Fosfaat kan volledig uit de urine verdwijnen wanneer cle fosfaatabsorptie uit de darm onmogelijk wordt gemaakt (Lotz e.a. 1968). Bij eèri versterking van het PTH-effekt op de niertubulus prider invloed van chloorthalidon zou de TRP rnoeten dalehl Déze daling kan echter teniet; worden gedaan doorde gelijktijdig optredende volumedepletie. Een stijging van het serummagnesium na chloorthalidon, zoals door Koppel e.a. (197b) bij dialysepatienteii werd gevonden, wordt in dit onderzoek niet aangetoond. Bij de" hypoparathyreoidiépatienten is het nuchter serummaknesiumgehalte lager dan bij normalen en hypèrp?rathyreoidiepatienten, terwijl de-uitscheiding in de 24 uurs urine niet verschilt. Dit kan worden verklaard doordat parathormoon de magnesiumreabsorptieii in de niertubulus doet toenemen (Shelp e.a. 1966, Eisenberg 1968). |Jij, normalen én hypèrparathyreöidiepatiènten stijgt in dit onderzoek de magnesiumuitscheiding in; de 24 ;uurs urine! onder invloed van chloorthalidon, zoals door Yendt e.a. (1966) reeds, is aangetoond bij patienteii;; met idippatische hypercalciuriè; Een beïnvloeding van de magnesiumreabsórptie in dé niertubulus door chloorthalidon is niét waarsch|jnlijk aangezien geen systematische veranderingen de nuchtere urine ^ordt aangetcfond. De toename yan de fenale mag-
nesiumuitscheiding in de 24 uurs urine zou veroorzaakt kunnen worden door een toename van de magnesiumabsorptie uit de darm. Aangezien in dit onderzoek geen verandering van het serummagnesium wordt aangetoond na chloorthalidon kan dit niet de verklaring zijn voor dé toename van het calciumtransport in de darmwand en in de niertubulus. In de drie groepen daalt het serumkalium in gelijke mate. Het is dus onwaarschijnlijk dat de veranderingen van het serumkalium de veranderingen in het calciumtransport veroorzaken. Samenvattend kan worden gesteld dat na een week toediening van dagelijks 50 mg chloorthalidon de absorptie van calcium uit de darm toeneemt alleen %anneer parathormoon aanwezig is, tegelijkertijd is er de reeds bekende daling van de calciumuitscheiding in de urine. De vermindering van cie calciumuitscheiding bij de hypoparathyreoidiepatientèh berust op een volumedepletie waarbij een aan natrium gekoppëjcie calciumretentie optreedt. De effekten van chloorthalidon gelijken op die van parathormoon. Chloorthalidon zou, evenals de diuretica uit de thiazidégrbep, de cellulaire response op parathormoon kunnen versterken. Het is ook mogelijk dat thiaziden het vitamine D metabolisme beïnvloeden. Vitamine D wordt omgezet in verschillende metabolieten, ^ihyidrpxycholecalciferolen. Ieder van deze metabolieteh heeft waarschijnlijk een eigen funktie ten opzichte van het calciumtranspoTt in, de darmwand en in de niertubulus (Boyle e.a. 1972). Eên^bemvloedingyan deze omzetting van vitamine D in zijn meta^ bQlietèjti zou een andere verklaring kunnen zijn voof het chloorthaliTdoïieffekt op het calciummetabolisme. Dit zou echter kontraregulatiemechaiïismen oprpeperi^waardoor de PTH spiegel zou dalen. Dit wordt h ^ i d [ e n - - Ë e n sluitende verklaring voor het chloorthalidit^öment ïii^t;te. geven. Men móet aannemen dat de absdfeptié ni chloorthalidóntoediening van korte duur ^ ^ C è ' a ê r s : zou de versterkte calciumretentie aanleiding gev'es tót ë^^blfjyènde stijging vari het.bloedcalcium tenzij een -blij— yen4e^^|ran^ping optreedt in de verhpuding" tussen botaanmaak en
b f bk^"
/
'
Literatuur "Antohiou, h.D., Eisnej-^G. M., Slotkoff, L. M., Lilienfield, L. S. - Relationship between sodium and caldumtransportun the, kidnëy. J. Lab. clin. Med. 74: 410-420} 1969. Boyle, L,t: Gray, R., BeLuca,.H.!F.-Calcium control of the in vivo biosynthesis of ljiS-.dihydrbxy-vitatmiii D3: Jsficolaysen's endogenous factor., Proceedings of the .; Endocrinology 1971 ; Symposium^ Edited by "S. Taylor. London, Heinemann Medical Books Ltd. 1972, in press. , Bricknian, A. S.,• Cöbürnjr Koppel, M. H., Massry, S.G.- Studies oh the me^'^:••;.; I-'tchaiiism^ ofJtHiaÊide-ind^ced^hypocalciuria in man. Clin. Res. 19: 194, 1971a.
Brickman, A. S., Coburn, J.W., Koppel, M. H., Peacock, M., Massry, S. G. - The effect of hydrochlorothiazide administration on serum and urinary calcium in normal, hypoparathyroid and hyperparathyroid subjects. Studies on mechanisms. Isr. J. Med. Sci. 7: 518-519, 1971b. Dirks, J. H., Cirksena, W. J., Berliner, R. W., Green, N. - The effect of saline infusion on sodium reabsorption by the proximal tubule of the dog. J. clin. Invest. 44: 1160-1170, 1965. Dirks, J. H., Cirksena, W. J., Berliner, R. W., Green, N. - Micropuncture study of the effect of various diuretics on sodium reabsorption by the proximal tubules of the dog. J. clin. Invest. 45: 1875-1885, 1966. Duarte, C. G., Watson, J. F. - Calcium reabsorption in proximal tubule of the dog nephron. Amer. J. Physiol. 212: 1355-1360, 1967. Duarte, C. G. - Effects of chlorothiazide and amipramizide on the renal excretion of calcium, phosphate and magnesium. Metabolism 17: 420-429, 1968a. Duarte, C. G. - Effects of ethacrynic acid and furosemide on urinary calcium, phosphate and magnesium. Metabolism 17: 867-876, 1968b. Earley, L. E. - Current concepts, diuretics. New Engl. J. Med. 276: 966-968, 1967. Eisenberg, E. - Renal effects of parathyroid hormone. In: Parathyroid hormone and thyrocalcitonin. pp. 465-474. Editors R. V. Talmage, L. F. Bélanger. Amsterdam, Excerpta Medica, 1968. Estep, H., Shaw, W. A., Watlington, C, Hobe, R., Holland, W., Tucker, S. G. - Hypocalcemia due to hypomagnesemia and reversible parathyroid hormone unresponsiveness. J. clin. Endocr. 29: 842-848, 1969. Fulop, M., Brazeau, P.-The relation between the urinary excretion of inorganic phosphate and sodium. Clin. Sci. 41: 249-256, 1971. Koppel, M. H., Massry, S. G., Shinaberger, J. H., Hartenbower, D. L., Coburn, J. W. Thiazide-induced rise in serum calcium and magnesium in patients on maintenance hemodialysis. Ann. intern. Med. 72: 895-901, 1970. Lamberg, B. A., Kuhlback, B. - Effect of chlorothiazide and hydrochlorothiazide on tae excretion of calcium in urine. Scandinav. J. clin. & lab. Invest. 11: 351-357, 1959. Lavender, A. R., Pullman, T. N., Rasmussen, H., Aho, I. - Studies on the intrarenal effects of parathyroid hormone. In: the Parathyroids pp. 406-414. Edited by R. O. Greep, R. V. Talmage. Springfield, Illinois, C. C. Thomas. 1961. Lekkerkerker, J. F. F., van Woudenberg, F., Beekhuis, H., Doorenbos, H. - Evaluation of a new method of measuring calcium absorption. Folia med. neerl. 14: 116, 1971. : Lichtwitz, A., Parlier, R., de Sèze, S., Hioco, D. Miravet, L. - L'effet hypocalciurique des sulfamides diurétiques. Sem. Hop. Paris 37: 2350-2362, 1961. Lotz, M., Zisman, E., Bartter, F. C. - Evidence for a phosphorusdepletion syndrome in man. New Engl. J. Med. 278: 409-415, 1968. Nassim, J. R., Higgins, B. A. - Control of idiopathic hypercalciuria. Brit. Med. J. I: 675-681, 1965. Paloyan, E., Forland, M., Pickleman, J. R. - Hyperparathyroidism coexisting with hypertension and prolonged thiazide administration. J.A.M.A. 210: 1243-1245, 1969. Parfitt, A. M. - Chlorothiazide-inducud hypercalcemia in juvenile osteoporosis and hyperparathyroidism. New Ëngl. j . Med. 281: 55-59, 1969. Pickl^man, j . R.; Straus II F. H., Forland, M., Paloyan, E. - Thiazide-induced parathyroid stimulation. Metabolism 18: 867-873, 1969. Robinson, B.H.B., Marsh, E.B.Jr., Duckett, J.W.Jr., Walser, M.-Adrenocortical modification of the interdependence of calcium and sodium reabsorption in the kidney. J. clin. Invest. 41: 1394, 1962.. Shelp, W. D., Steele, T. S.. deLuca, H. F., Rieselbach, R. E. - Influence of exogenous parathormone on urate and magnesium excretion in normal man. Clin. Res. 14: 448, 1966.
65
r van der Sluys Veer, J., Birkenhager, J. C, Smeenk, D. - De invloed van oraal toegediende diuretica op de calcium- en fosfaatstofwisseling. Ned. T. Geneesk. 109: 1795-1796, 1965. Steele, T. H. - Increased urinary phosphate excretion following volume expansion in normal man. Metabolism 19: 129-139, 1970. Strickler, J. C , Thompson, D. D., Klose, R. M., Giebisch, G. - Micropuncture study of inorganic phosphate excretion in the rat. J. clin. Invest. 43: 1596-1607, 1964. Suki, W. K , Schwetmann, R. S., Rector, F. C. Jr., Seldin, D. W. - The effect of chronic mineralocorticoid administration on calcium excretion. Clin. Res. 15: 372, 1967. Suki, W. N., Martinez-Maldonado, M., Rouse, D., Tervy, A. - Effect of expansion of extracellular fluid volume on renal phosphate handling. J. clin. Invest. 48: 18881894, 1969. Walser, M. - Calcium clearance as a function of sodium clearance in the dog. Amer. J. Physiol. 200: 1099-1104, 1961. Wills, M. R., Gill, J. R., Bartter, F. C. - The interrelationships of calcium and sodium excretion. Clin. Sci. 37: 621-630, 1969. Winnacker, J. L., Duarte, C. G., Becker, K. L., Pace, A. - Thiazide-induced hypercalcemia. Clin. Res. 16: 277, 1968. Yendt, E. R., Gagné, R. J. A., Cohanim, M. - The effects of thiazides in idiopathic hypercalciuria. Amer. J. med. Sci. 251: 449-460, 1966.
66
Samenvatting
Hoofdstuk 1 Het is essentieel voor het goed funktioneren van de diverse fysiologische processen in het lichaam dat het bloedcalciumgehalte op een optimaal peil wordt gehandhaafd en dat fluktuaties worden voorkomen. De regulering van het bloedcalciumgehalte van moment tot moment speelt zich vooral af op bot- en nierniveau onder invloed van veranderingen in het gehalte van parathormoon en mogelijk van calcitonine. De darm speelt in deze regulatie een ondergeschikte rol. Toch is de hoeveelheid geabsorbeerd calciumjjeer belangrijk. Het calcium dat onvermijdelijk verloren gaat via urine, zweet en exkretie in de tractus digestivus, moet worden gekompenseerd, anders kan de bloedcalciumspiegel slechts worden gehandhaafd op het normale niveau ten koste van het botcalcium.
Hoofdstuk 2 De mate waarin calcium wordt geabsorbeerd is slechts weinig afhankelijk van de hoeveelheid die in het voedsel aanwezig is. De darm kan zich adapteren aan de behoefte van het organisme. De vitamine D metaboliet 1,25-dihydroxycholecalciferol (1,25-DHCC) blijkt in tegenstelling met vitamine D zelf de calciumabsorptie rechtstreeks te stimuleren. Het is zeker voor een deel verantwoordelijk voor de adaptatie. Het 1,25-DHCC ontstaat uit het in de nier gevormde metaboliet 21,25-DHCC. Het belang van de nier in de regulatie van de absorptie wordt geïllustreerd door de afname van de calciumabsorptie bij een verminderde nierfunktie. Het effekt van parathormoon op de absorptie is eveneens afhankelijk van de aanwezigheid van vitamine D. Het doel van deze studie is om bij de mens het vermogen van de darm te meten om calcium te absorberen. Daarvoor is een methode ontworpen voor de meting van de calciumabsorptiekapaciteit, een meting die na korte tijd, minstens één week, herhaald kan worden. De invloed van respektievelijk corticosteroiden, schildklierhormoon en een aan thiaziden verwant diureticum chloorthalidon werd in longitudinale studies nagegaan. 67
Hoofdstuk 3 De absorptie van calcium kan worden gemeten met een orale gift van een met 45Ca óf 47Ca gemerkte calciumoplossing. De serumradioaktiviteitskoncentratie twee uur na de orale dosis korreleert met de absorptie, maar wordt ook beïnvloed door de grootte van de calciumpool en de turnover-snelheid van deze pool. Wanneer een tweede tracer intraveneus wordt gegeven, geeft, de ratio van de serumradioaktiviteitskoncentraties gemeten minstens vier uur na toediening van de orale en intraveneuze tracer, de werkelijke absorptie weer van de orale dosis. Het nadeel van deze werkwijze is dat óf twee verschillende isotopen nodig zijn óf dat het tweede traceronderzoek enkele dagen na het eerste verricht moet worden. Met de hier beschreven methode is het mogelijk de procentuele absorptie van een orale calciumgift in vijf uur te bepalen. Eerst wordt een intraveneuze tracerinjektie van 1.5 /iCi 45Ca gegeven. Aan de hand van de serumradioaktiviteitskoncentraties na 10, 20, 45, 75 en 120 minuten wordt een verdwijningskurve gekonstrueerd die voldoet aan de funktie St = a-t"k. Deze formule beschrijft de verdwijning van de radioaktiviteit gedurende de eerste 10 uren na de iv tracerinjektie. Op deze wijze kan de radioaktiviteit afkomstig van de iv tracer gedurende de volgende drie uren na de iv test nauwkeurig worden berekend. Vervolgens wordt, 125 minuten na de iv dosis, per os aan de patient 5-10 fiQ\ 45Ca toegediend met een hoeveelheid dragercalcium. Hiervoor is óf 55 óf 200 mg calcium in de vorm van chloride in 150 ml gedemineraliseerd water gebruikt, afhankelijk van het experiment. De patient blijft tijdens de gehele test nuchter. De gemeten serumradioaktivkeit 15, 30, 60, 90, 120 en 180 minuten na de orale dosis wordt gekorrigeerd voor de radioaktiviteit afkomstig van de iv tracer met bovenvermelde formule. Met de aldus gekorrigeerde serumradioaktiviteit wordt een orale absorptiekurve gekonstrueerd. Aannemende dat de absorptie stootsgewijs aan het begin van iedere minuut plaatsvindt, kan de procentuele absorptie van de orale dosis worden berekend. De op deze manier gevonden absorptiepercentages drie uur na het geven van de orale dosis komen overeen met de waarden berekend met de fecale uitscheiding van het oraal gegeven radioaktief calcium. De absorptiekapaciteit varieert bij normalen van 3 3 % tot 79°/o bij gebruik van 55 mg dragercalcium en van 26 °/o tot 52 % bij 200 mg dragercalcium. Een beter onderscheid tussen normalen en hyperabsorbeerders wordt verkregen bij gebruik van een grotere hoeveelheid dragercalcium, maar de scheiding tussen beide groepen is nimmer absoluut. De hier beschreven methode is bij uitstek geschikt om 68
in longitudinale studies veranderingen in de absorptiekapaciteit van de darm voor calcium na te gaan. Hoofdstuk 4 De invloed van corticosteroiden op de calciumabsorptie werd onderzocht aan de hand van de plasmaradioaktiviteit 1, 2 en 3 uur na het geven van een met 45Ca gemerkte orale dosis van 55 mg calcium in de vorm van chloride. Dit onderzoek werd voor en na 3 weken toediening van 15 mg prednisolon daags verricht bij zestien patiënten, voor en na 5 maanden behandeling bij elf patiënten. De plasmaradioaktiviteit 2 en 3 uur na de orale dosis is tijdens prednisolonbehandeling zowel na 3 weken als na 5 maanden hoger dan voor behandeling (p <0.05). Deze toename kan niet verklaard worden door een verandering van de grootte van de calciumpool of door een vertraging van de verdwijningssnelheid. Dit werd bij zes patienten nagegaan door voor en na 3 weken prednisolonbehandeling de verdwijning van iv ingespoten 45Ca na te gaan. Prednisolon in een dosering van 15 mg daags doet derhalve de absorptie van calcium uit de darm niet afnemen. Dit is in tegenstelling met de in de literatuur verkondigde opvatting die echter enerzijds gegrond is op onderzoekingen verricht met zeer hoge doseringen corticosteroiden en anderzijds op ervaringen bij de behandeling van een hypercalcemie bij vitamine D intoxikatie of sarcoidose met corticosteroiden. Hoofdstuk 5 De invloed van schildklierhormoon werd nagegaan bij patiënten die een totale strumectomie hadden ondergaan (TX-groep) en bij patiënten met een primair myxoedeem (Myx-groep). Beide groepen werden onderzocht in de hypothyreoidiefase en na 6 tot 10 weken schildklier'.;ormoonsubstitutie. Bestudeerd werden 13 patiënten uit de TX-groep» vijf hiervan werden wegens een ernstige hypoparathyreoidie tevens behandeld met dihydrotachysterol (DHT) en 7 patiënten uit de Myxgroep. De procentuele absorptie van een met 45Ca gemerkte oplossing van 55 mg calcium in de vorm van chloride, gegeven 2 uur na een iv 45Ca gift, werd gemeten volgens de eerder beschreven methode. Daarnaast werden nierfunktie, serumcalcium en calciumuitscheiding in de urine bepaald. In de TX-groep is tijdens hypothyreoidie de calciumabsorptie uit de darm hoger dan met substitutie (p
r verandert evenredig met de creatinineclearance. Deze veranderingen treden ook op bij de patiënten die met DHT worden behandeld. In de Myx-groep is de calciumabsorptie toegenomen (p<0.001) en hoger dan tijdens substitutietherapie (p<0.001). In tegenstelling met de patiënten uit de TX-groep veranderen het serumcalcium en de fraktionele calciumuitscheiding niet. Dit verschil tussen de TX-groep en de Myx-groep kan worden verklaard door het bestaan van een latente hypoparathyreoidie ook bij die patiënten die na een totale strumectomie niet worden behandeld met DHT. Dit wordt geïllustreerd door een lager serumcalcium (p
ratio op. Een verandering van de tubulaire reabsorptie van fosfor werd niet waargenomen tijdens de medikatie. De fraktionele magnesiumuitscheiding bij normalen en hyperparathyreoidiepatienten neemt wel toe in de 24 uurs urine (p <0.05) doch niet in de nuchtere urine. Het serummagnesium verandert niet. Bij de hypoparathyreoidiepatienten is het nuchter serummagnesium lager dan bij normalen (p<0.02). Het serumparathormoongehalte toont geen wijziging onder invloed van chloorthalidon. Na een week chloorthalidon neemt de absorptie van calcium uit de darm toe, tevens is er, zoals door verschillende auteurs reeds is beschreven, een verhoogde calciumreabsorptie in de niertubulus. De vermindering van de calciumuitscheiding bij hypoparathyreoidiepatienten berust op een volumedepletie waarbij een aan natrium gekoppelde calciumretentie optreedt. Het chloorthalidon effekt op nier en darm lijkt op dat van parathormoon. De koncentratie van dit hormoon neemt niet toe. Chloorthalidon zou derhalve zijn effekt hebben niet zozeer door een stimulatie van de bijschildklieren maar door een potentiering van het perifere PTH effekt.
71
Summary
For the proper functioning of the human body it is essential that the blood calcium concentration is maintained at an optimum level and that fluctuations in this level are as small as possible. The regulation of the blood calcium concentration takes place particularly in the kidney or at bone surfaces. This is induced by changes in the concentration of parathyroid hormone and possibly of calcitonin. In this minute to minute regulation the gut is hardly of any consequence. Yet, the amount of calcium absorbed in the gut is very important. This amount has to compensate the inevitable loss of calcium by excretion in the gut, in urine or in sweat. If not, the blood calcium level can only be maintained at the cost of the bone calcium. The amount of calcium actually absorbed from food is only to a minor degree dependent on the calcium content of the food. There is an adaptation of the absorption capacity of the gut, influenced by the need of the body. The vitamin D metabolite 1,25-dihydroxycholecalciferol (1,25-DHCC) stimulates the calcium absorption directly and is largely responsible for the process of adaptation. This metabolite 1,25-DHCC originates from 21,25-DHCC, that is derived in the kidney from 25-hydroxycholecaiciferol. That the kidney has a function in the regulation of calcium absorption is suggested by a decrease of absorption in chronic uremia in the presence of a diminished amount of 1,25-DHCC. The effect of parathyroid hormone on calcium absorption is dependent on the presence of vitamin D. The purpose of this study was to measure in humans the ability of the gut to absorb calcium. Therefore a method has been designed to calculate the calcium absorption capacity of the gut. This procedure can be repeated already after only one week. A second purpose of this study was to investigate the influence of corticosteroids, thyroid hormone and chlorthalidone, a diuretic agent related to the thiazides, on calcium absorption in longitudinal observations. The absorption of calcium from the gut can be measured with an oral dose of a calcium solution labeled with 45Ca or 47Ca. The serum radioactivity level two hours after the oral dose correlates with absorption, but is also influenced by the size of the calcium pool and the turnover rate of this pool. When a second tracer dose is given intravenously, the ratio of the serum radioactivities at least four hours after 72
Li
the oral and iv doses, gives the true absorption of the oral calcium dose. The disadvantage of this procedure is tha£ either two different isotopes are needed, or the second tracer study has to be done several days after the first. With the following method, true absorption can be measured in five hours using only one calcium isotope. First an iv tracer injection with 1.5 j«Ci 45Ca is given. With the serum radioactivity levels obtained after 10, 20, 45, 75 and 120 minutes a disappearance curve is constructed that fits the equation St = at"k (fig. 3-1). St is the serum radioactivity at time t, a is the theoretical serum radioactivity one minute after tracer injection, k is a constant factor characterizing the disappearance rate. This equation describes accurately the disappearance of the radioactivity during the first ten hours after iv tracer injection. The expected levels of the iv tracer during the three hours following the iv test can be calculated exactly. 125 Minutes after the iv tracer dose the patient receives in 150 ml demineralized water 5-10 ^tCi 45Ca with 55 or 200 mg carrier calcium as chloride. The patient remaines fasting throughout the whole test. The serum radioactivity measured 15, 30, 60, 90, 120 en 180 minutes after the oral dose is corrected for the radioactivity from the iv tracer dose. With the corrected serum radioactivity levels an oral absorption curve is constructed. Assuming pulse like absorption at the beginning of every minute, the serum radioactivity at the end of every minute matches the following equations: St = Pl-a-l* = PI-a So = P2a + Pla2- k S3 = P3-a + P2-a-2"k + P3-a.3"k etc till S180 where Pi, P2, P3 etc are the fractions of the oral dose absorbed in the first, second, third etc minute, the parameters a and k are derived from the iv curve. The cumulative absorption till 180 minutes after the oral dose can be calculated (fig. 3-2). The absorption values three hours after the oral dose calculated with this method are in accordance with the values derived from the fecal excretion of the tracer given orally (fig; 3-7). The absorption capacity in normal subjects, who are given 55 mg calcium orally, is between 33% en 79% (fig. 3-4). With 200 mg carrier calcium the normal absorption capacity is between 26% and 52% (fig. 3-5). A better distinction between hyperabsorbers and normal subjects can, be achieved with the higher carrier dose, but there is a considerable overlap. This method is very suitable for the study of alterations in absorption during longitudinal experiments. The influence of corticosteroids on calcium absorption was investigated with the plasma radioactivity levels one, two and three hours after an oral dose of 55 mg calcium as chloride labeled with *5Ca. The 73
study was done before treatment and after three weeks therapy with 15 mg prednisolone daily in sixteen patients. In eleven patients the study was repeated after five months. The plasma radioactivity two and three hours after the oral dose while on prednisolone for three weeks as well as for five months was higher than in the control period (p <0.05) (fig. 4-1, 2). This increase of plasma radioactivity cannot be explained by changes in calcium space or disappearance rate. This was investigated in six patients studying the disappearance of iv injected 45 Ca before treatment and after three weeks prednisolone. Therefore a daily dose of 15 mg prednisolone seems to be of no influence on calcium absorption capacity. This is in contrast with some statements in the literature based, however, either on experiments with high doses of steroids, or on the experience with the treatment of hypercalcemia seen in vitamin D intoxication or in sarcoidosis, with corticosteroids. The influence of thyroid hormone was investigated in thirteen totally thyroidectomized patients (TX-group), of whom five were treated with dihydrotachysterol (DHT) for a severe hypoparathyroidism, and in seven patients with a primary myxoedema (Myx-group). The study was done without any thyroid replacement therapy and was repeated after 6-10 weeks thyroid substitution. The proportional absorption of an oral dose of 55 mg calcium, labeled with 45Ca, was calculated with the method described above. Kidney function, serum calcium, urinary calcium and phosphate excretion were also measured. In the TX-group the calcium absorption was higher during the hypothyroid phase than while on substitution (p
\
'
'
•
'
•
increases. This increase can be related directly with the disappearance of thyroid hormone or is caused by an alteration of the vitamin D metabolism. The influence of cblorthalidone was investigated in nine normals, eight surgically proven hyperparathyroid patients and eight patients with hypoparathyroidism treated with DHT. During the investigation period the patients received a constant diet, the calcium and phosphate content being equal to their home diet. After one week of 50 mg chlorthalidone daily, the proportional absorption of an oral dose of 200 mg calcium as chloride, labeled with 45 Ca, given two hours after an iv 45Ca dose, increased in normals (p <0.001), in hyperparathyroid patients (p <0.005), though not in hypoparathyroid patients treated with DHT (fig. 6-5). The serum calcium in normals and in hyperparathyroid patients was higher than in the control period (p
^|i^iyroid hormone concentration (fig. 6-8). After one weekfolj^p^rthalido'ne calcium absorption increases when parathyroid hormoli|||^resent. At the same time there is an increase of the calcium rear^K^tiön in tine renal tubule as already has been described by various authors. The; decrease of urinary calcium excretion in hypoparathyroidism can be explained by a volume depletion as the calcium retention parallels| the sodium retention; The chlorthalidone effect on calcium transport in the gut and in the kidney resembles the parathyroid hormone effect. The concentration of this hormone does not increase during chlorthalidohè medication. .This, does' not point to a direct stimulation of the parathyroid gland by chlorthalidone but rather to an, enhancement of the peripheral PHT effect.
75
