KOŚCI

Kości

1. przebudowa wewnętrzna kości w warunkach fizjologicznych, fazy przebudowy.

Przebudowa kości dokonywana jest lokalnie i na małych przestrzeniach przez populację komórek zw. jednostkami remodelującymi kość

Fazy przebudowy:

1.stan ciszy

2. aktywacja

3. resorpcja

4. odbudowa

5. mineralizacja

6. stan ciszy

2. Resorpcja tkanki kostnej.

Kom. odpowiedzialnymi za bud. kości są osteoblasty, powodują ich resorpcję - osteoklasty.

Osteoklasty nadżerają i absorbują uprzednio uformowaną kość. Łączą się z nią integrynami w przedłużeniu błony na przestrzeni zwanej strefą przyklejenia. W ten sposób powst. izolowana przestrzeń między kością a częścią osteoklastu. Odgraniczona przestrzeń utworzona przez osteoklast przypomina duży lizosom. Kwaśne pH rozpuszcza hydroksyapatyt, a kwaśne proteazy wydzielane przez komórkę rozkładają kolagen, tworząc płytkie zagłębienia w kości. Produkty trawienia ulegają endocytozie i przemieszczają się poprzez osteoklast dzięki transcytozie, po czym są uwalniane do płynu śródmiąższowego.

W ciągu całego życia kości ulegają stałej resorpcji i odbudowie. W ciągu roku wapń w kościach zostaje w 100% wymieniony u niemowląt i w 18% u dorosłych. Przebudowa kości dokonywana jest głównie lokalnie i na małych przestrzeniach przez populację kom. zwanym jedn. remodelującymi kości.

3. Wpływ 1,25(OH)2D3 i PTH na resorpcję kości.

Parahormon

• Główny regulator jonów wapnia w surowicy uwalniany w warunkach

obniżenia poziomu wapnia w surowicy (chodzi o poziom wapnia

zjonizowanego)

• Działanie parathormonu w organizmie jest dwukierunkowe, z jednej strony

narządem docelowym jest tkanka kostna, z drugiej strony nerka

• W nerce wywołuje zwiększenie resorbcji zwrotnej jonów wapnia oraz

aktywuje 1α - hydrolazę - enzym uczestniczący w powstawaniu aktywnego

metabolitu witaminy D3 czyli 1,25dihydroksyholekalcyferolu - 1,25(OH)2D3

• Wydłuża przeżywalność komórek kostnych, ma działanie antyapoptotyczne

• powoduje wzmożoną resorbcję tkanki kostnej prze co następuje uwalnianie

wapnia i fosforu do osocza krwi

- odgrywa również rolę w rozw tk kostnej płodu kosztem tk kostnej matki

1,25-dihydroksycholekalcyferol

• Witaminę D3 przyjmujemy albo w pokarmie roślinnym albo zwierzęcym, jeśli jest to

witamina pochodzenia roślinnego, to będzie to ERGOKACYFEROL - wit D3, jeśli

pochodzenia zwierzęcego to CHOLEKALCYFEROL - wit D3

• Organizm jest w stanie samodzielnie syntetyzować witaminę D3 w skórze na skutek

oddziaływania promieniowania UV

• Działanie witaminy D3 sprowadza się do wzrostu syntezy macierzy organicznej tkanki

kostnej i do wzrostu mineralizacji czyli odkładania soli wapniowo-fosforanowych przy

czym jest to efekt finalny działania kalcytriolu na tkankę kostną

- Synteza macierzy organicznej kości jest przede wszystkim związana ze zwiększeniem

zawartości w macierzy składników macierzy czyli kolagenu - podstawowego białka

macierzy kostnej oraz białka nie kolagenowe np. osteokalcyna

4. Czynniki sprzęgające proces przebudowy tkanki kostnej.

- nacisk mechaniczny Wyst. W czasie aktywacji fizycznej

- hormony - insulina, leptyna, grelina PTH, PTH-rP, kalcytonina, aktywne metabolity wit.D3, estrogeny, androgeny, hormon wzrostu, horm tarczycowe, glokokortykoidy

- cytokiny i czynniki wzrostu - IGF-1, TGF-β, PGE-2, GM-CSF, M-CSF, TGF-α, TNF, IL-1, IL-6, IFN-γ, LT

- oddziaływanie typu kom.-kom.

- spożycie szeregu składników pokarmowych m.in. tauryna, Ca, P, Ma, Cu, Fe, Na, K, Zn, Hn itp.

Regulacja działania osteoklastów i osteoblastów.

Osteoblasty regulują tworzenie osteoklastów przez układ RANKL-OPG, ale nieznany jest bezp wpływ osteoklastów na osteoblasty, natomiast cały proces remodelowania kości jest głównie kontrolowany hormonalnie. Parahormon przysp resorpcję kości, a estrogeny ją zwalniają wsutek hamowania cytokin powod erozję kości.

5. Wpły parahormonu, kalcytoniny i Wit.D3 na gosp wapniowo-fosforanową.

Paratch i witD3-pkt.3

Kalcytonina

- Hormon który uczestniczy w regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz

warunkuje homeostazę tkanki kostnej

• Kalcytonina wytwarzana jest przez tzw. Komórki C które wywodzą się z komórek

neuroektodermalnych grzebienia nerwowego

• Wydzielanie kalcytoniny jest wywołane zbyt wysokim stężeniem wapnia

zjonizowanego w osoczu krwi, w zasadzie jeśli zawartość wapnia zjonizowanego

jest większa niż 10% w stosunku do stanu normokalcemi, to jest to już sygnał do

uwolnienia kalytoniny

• Funkcja kalcytoniny sprowadza się do hamowania resorbcji tkanki kostnej

• Oprócz tego kalcytonina zwiększa wydalanie z moczem Ca, Mg, Na, K, Cl

• Zakłada się również jej hamujący wpływ na wchłanianie wapnia w obrębie

przewodu pokarmowego

• Przypisuje się jej wpływ na proces kościotworzenia poprzez stymulujący wpływ

na osteoblasty

• Kalcytonina jest stosowana jako lek w warunkach zaniku masy kostnej, przede

wszystkim w osteoporozie

- Hormonami wykazującymi podobne działanie do kalcytoniny są: amylina i CGRP

6. Regulacja kalcemii.

Kalcemia-poziom wapnia we krwi.

Org. Młodego dorosłego zaw ok. 1100g wapnia. 99% tego pierwiastka znajd się w kościach. Wapń w osoczu w ilości 10mg/dl jest częściowo związany z białkiem i częściowo rozpuszczony. Ilość wapnia związanego z białkami jest proporcjonalna do stęż tych białek. Na stęż wapnia wpływają elektrolity i pH. Duża ilość wapnia jest filtrowana przez nerki, 98-99% filtratu jest resorbowana powrotem. A reabsorpcja w kanalikach dalszych jest regul przez PTH. Wapń jest czynnie transport z jelita przez układ rąbka szczoteczkowego kom nabł z udziałem zależnej od wapnia ATP-azy, a czynność tę Reg 1,25-dichydroksycholekalcyferol.

7. Czynniki warunkujące nasilenie przebudowy tkanki kostnej.

8. Wpływ czynników żywieniowych na metabolizm tkanki kostnej (bioaktywne składniki siary i mleka, karnityna, WNKT, Wit.B, Mn, Zn, Cu, F, Ca, P).

Mleko:

Produkty mleczne zawierają wapń, który jest niezbędny do budowy tkanki kostnej.

Laktoferyna:

Ma anaboliczny wpływ na tkanke kostną.
In vitro działa inhibicyjnie na osteoklastogenezę oraz stymuluje tworzenie nowej tkanki kostnej

In vivo stwierdzono natomiast, że pobudza proliferację oraz różnicowanie osteoblasy i chondroblasty

Białka serwatkowe:

Zwiększają wchłanianie wapnia

Hamują resorpcję kości

Cynk (Zn):

• Cynk wchodzi w skład dwóch enzymów biorących udział w metabolizmie tkanki kostnej: anhydrazy węglanowej i fosfatazy zasadowej

• Anhydraza węglanowa uczestniczy w obniżaniu pH mikrośrodowiska dla resorbcji fofataza zasadowa - enzym markerowy aktywności osteoblastów

• Cynk jest inhibitorem TrACP, jest to enzym markerowy aktywności osteoklastów, jeden z najważniejszych enzymów biorących udział w resorbcji tkanki kostnej

Kranityna:

Stymuluje:

• Proliferacje i aktywność osteoblastów

• Wbudowywanie proliny do łańcucha aminokwasowego prokolagenu

• Ekspresję kolagenu typu I, sialoprotein i osteopontyny

Magnez:

• Uczestniczy w stabilizacji kryształków hydroksyapatytowych

• uczestniczy w metabolizmie witaminy D3, konkretnie w powstawaniu podwójnie hyroksylowanyh metabolitów witaminy D3

miedź

• Bierze udział w syntezie kolagenu

• Kolagen syntetyzowany jest w osteoblastach w dwóch etapach:

• Etap syntezy wewnątrzkomórkowej

• Etap syntezy zewnątrzkomórkowej - występuje wówczas tzw. sieciowanie

• kolagenu polegające na wytworzeniu wiązań kowalencyjnych wewnątrz - i

• międzycząsteczkowych pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami kolagenu

• i w ten sposób tworzone są włókna kolagenowe. Enzymem który uczestniczy w

• sieciowaniu kolagenu ( a to jak jest sieciowany kolagen wpływa na wytrzymałość kanki kostnej) jest oksydaza lizylowa. W jej skład wchodzi Cu i

• witamina B6. W warunkach niedoboru miedzi lub witaminy B6 jet zmniejszona aktywność oksydazy lizylowej. Zmniejszone w konsekwencji sieciowanie kolagenu i skutkiem tego jest zmniejszona wytrzymałość tkanki kostnej

witamina C:

• Uczestniczy w hydroksylacji metabolitów witaminy D3

• uczestniczy w hydroksylacji proliny i lizyny

• Wpływa na proliferację osteoblastów

• Wykazuje efekt antyapoptyczny w stosunku do osteoblastów czyli powoduje

• wydłużanie czasu życia osteoblastów

• Hydroksylacja lizyna oraz proliny zachodzi podczas etapu wewnątrzkomórkowej syntezy kolagenu. Ma to jeszcze miejsce gdy kolagen jest jeszcze w postaci propeptydów α. Proces hydroksylacji lizyna oraz proliny jest niezbędny do dalszej syntezy kolagenu. Hydroksylowana lizyna oraz prolina występują tylko w kolagenie

• Hydroksylacja jest ważna ze względu na późniejszy udział wytworzonych produktów w tworzeniu wiązań sieciujących kolagen.

Witamina K:

• Stymuluje aktywność osteoblastów i wzrost ich aktywności metabolicznej

• wykazuje efekt antyapoptotyczny w stosunku do osteoblastów czyli przedłużają ich

• ich żywotność

• Stymuluje apoptozę osteoklastów, skracając czas ich życia

• witamina K uczestniczy karboksylacji osteokalcyny. Karboksylacja następuje przy udziale kwasu γ-glutaminowego, wówczas to uzyskuje się karboksylowaną osteokalcynę, posiada ona zdolność wiązania jonów wapnia. Rola tego białka nie jest do końca poznana. Występuje ono w macierzy kostnej, uwalniane jest również do osocza, jego poziom w osoczu jest wyznacznikiem nasilenia procesów kościotworzenia. Przy niedoborze witaminy K następuje zmniejszenie wydzielania ostekalcyny

Wolne nienasycone kwasy tłuszczowe:

• Wpływa na odpowiedni stosunek omega 3 i omega 6, co wpływa na masę kości

• Kwasy potencjalnie podnoszące masę kostną to kw. Arachidonowy, kw. γ-linolenowy, kw. ETA, kw. DHA

• Mechanizm tych zmian to polepszenie absorpcji wapnia oraz zmiany biosyntezy IGF1 i PGE 2 (czynników wzrostowych)

• Zasadnicze znaczenie w zapotrzebowaniu określonej ilości i profilu WNKT ma wiek organizmu, stopień rozwoju układu kostnego oraz cechy indywidualne

Mangan:

• Uczestniczy w metabolizmie kolagenu i prowadzi do glikozylacji, jako kofaktor. Niedobór = niedobrze

• Uczestniczy w syntezie siarczanu chondroityny

9.wpływ wysiłku fizycznego na metabolizm tkanki kostnej.

• Wysiłek fizyczny pozwala zachować odpowiedni poziom metabolizmu tkanki kostnej oraz odpowiednią wytrzymałość

• Chodzi zarówno o wysiłek fizyczny w okresie rozwoju, fazy równowagi oraz kiedy tracimy masę kostną

• Jest to spowodowane tym że kość ma właściwości piezoelektryczne tzn. że w wyniku obciążania kości i poddawania jej działaniu różnych sił dochodzi do generowania w niej ładunków elektrycznych

10. rola hormnów i witamin w metabolizmie tkanki kostnej:

a)kalcytonina

- Hormon który uczestniczy w regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz

warunkuje homeostazę tkanki kostnej

• Kalcytonina wytwarzana jest przez tzw. Komórki C które wywodzą się z komórek

neuroektodermalnych grzebienia nerwowego

• Wydzielanie kalcytoniny jest wywołane zbyt wysokim stężeniem wapnia

zjonizowanego w osoczu krwi, w zasadzie jeśli zawartość wapnia zjonizowanego

jest większa niż 10% w stosunku do stanu normokalcemi, to jest to już sygnał do

uwolnienia kalytoniny

• Funkcja kalcytoniny sprowadza się do hamowania resorbcji tkanki kostnej

• Oprócz tego kalcytonina zwiększa wydalanie z moczem Ca, Mg, Na, K, Cl

• Zakłada się również jej hamujący wpływ na wchłanianie wapnia w obrębie

przewodu pokarmowego

• Przypisuje się jej wpływ na proces kościotworzenia poprzez stymulujący wpływ

na osteoblasty

• Kalcytonina jest stosowana jako lek w warunkach zaniku masy kostnej, przede

wszystkim w osteoporozie

- Hormonami wykazującymi podobne działanie do kalcytoniny są: amylina i CGRP

b)parahormon

• Główny regulator jonów wapnia w surowicy uwalniany w warunkach

obniżenia poziomu wapnia w surowicy (chodzi o poziom wapnia

zjonizowanego)

• Działanie parathormonu w organizmie jest dwukierunkowe, z jednej strony

narządem docelowym jest tkanka kostna, z drugiej strony nerka

• W nerce wywołuje zwiększenie resorbcji zwrotnej jonów wapnia oraz

aktywuje 1α - hydrolazę - enzym uczestniczący w powstawaniu aktywnego

metabolitu witaminy D3 czyli 1,25dihydroksyholekalcyferolu - 1,25(OH)2D3

• Wydłuża przeżywalność komórek kostnych, ma działanie antyapoptotyczne

• powoduje wzmożoną resorbcję tkanki kostnej prze co następuje uwalnianie

wapnia i fosforu do osocza krwi

c)witamina D

• Witaminę D3 przyjmujemy albo w pokarmie roślinnym albo zwierzęcym, jeśli jest to witamina pochodzenia roślinnego, to będzie to ERGOKACYFEROL - wit D3, jeśli pochodzenia zwierzęcego to CHOLEKALCYFEROL - wit D3

• Organizm jest w stanie samodzielnie syntetyzować witaminę D3 w skórze na skutek oddziaływania promieniowania UV

• Działanie witaminy D3 sprowadza się do wzrostu syntezy macierzy organicznej tkanki kostnej i do wzrostu mineralizacji czyli odkładania soli wapniowo-fosforanowych przy czym jest to efekt finalny działania kalcytriolu na tkankę kostną

• Synteza macierzy organicznej kości jest przede wszystkim związana ze zwiększeniem zawartości w macierzy składników macierzy czyli kolagenu - podstawowego białka macierzy kostnej oraz białka nie kolagenowe np. osteokalcyna

d)hormony płciowe

estrogeny:

• W warunkach oddziaływania na osteoblasty estrogeny powodują zwiększenie

syntezy:

· fosfatazy zasadowej

· osteokalcyny

· kolagenu typu 1

• Estrogeny wykazują też wpływ hamujący wobec osteoblastów, jest to związane z

tym, że dochodzi do zahamowania syntezy i uwalniania cytokin proresorbcyjnych

czyli IL-6, TNF-α

• Działanie hamujące w odniesieniu do syntezy i uwalniania tych cytokin zapobiega

resorbcii tkanki kostnej

• Estrogeny stymulują syntezę czynników wzrostu i różnicowania: TGF-β, IGF-1,

białka morfogenetyczne kości, te czynniki działają pobudzająco na proces

kościotworzenia

• Estrogeny działają również apoptotycznie czyli stymulują apoptozę prekursorów

osteoklastów

Androgeny:

• Ich działanie przede wszystkim sprowadza się do:

· pobudzania proliferacji i dojrzewania osteoblastów

· zwiększania syntezy TGF-β, i kolagenu 1 przez osteoblasty

· uwrażliwienia tych komórek na działanie przede wszystkim IGF-1

• W warunkach niedoboru androgenów następuje:

· zwiększenie obrotu metabolicznego tkanki kostnej

· zwiększenia liczby osteoklastów

· zmniejszenia masy kostnej

• U organizmów które przechodzą fazę inwolucji szkieletu zarówno obniżenie poziomu

estrogenów, jak i poziomu androgenów będzie powodowało zmniejszenie masy

kostnej. Czyli nie tylko menopauza u kobiety, ale również andropauza która występuje

u mężczyzn może być przyczyną tych zmian osteoporotycznych

e)hormony tarczycy

• Tyroksyna i trójjodotyronina wpływają na proces kościotworzenia, są niezbędne do

tego by dochodziło dochodziło do rozwoju kości w okresie postnatalnym

- Bardzo ważne znaczenie ma ewentualna nadczynność lub niedoczynność tarczycy w

w odniesieniu do tkanki kostnej

• W przypadku nadczynności dochodzi do nasilenia procesów przebudowy, zarówno

kościotworzenia, jak i resorbcji, z silniejszym zaznaczeniem fazy resorbcji

• Niedoczynność wywołuje zwolnienie procesów przebudowy kości, silniej zaznaczone

zahamowanie fazy resorbji tkanki kostnej

f) hormon wzrostu:

• Działa na osteoblasty i chondroblasty

• Działa bezpośrednio lub pośrednio poprzez IGF-1

• IGF-1 produkowany pod wpływem hormonu wzrostu, może być produkowany w

wątrobie i lokalnie w tkance kostnej przez chondroblasty

• Efektem działania hormonu wzrostu jest nasilenie procesu kościotworzenia

poprzez pobudzanie proliferacji komórek linii osteoblastycznych, zwiększanie ich

aktywności, syntezę kolagenu i niekolagenowych składników macierzy kostnej

• Kiedy jest niedobór hormonu wzrostu u rosnących organizmów to wtedy następuje

zahamowanie rozwoju kości długich na długość, a także przedwczesne kostnienie

chrząstek wzrostowych

• W sytuacji gdy uwalnianie hormonu wzrostu następuje u osobników dorosłych,

dochodzi wówczas do nasilenia tempa przebudowy kości, zwiększenia grubości

kości długich i płaskich

g)glikokortykoidy

• Działanie to nasilenie przebudowy tkanki kostnej z silnym zaznaczeniem resorpcji

tkanki kostnej i zahamowanie procesu kościotworzenia

• Mamy nasilenie przebudowy czyli obrót metaboliczny się zwiększa

• Wpływają hamująco na aktywność metaboliczną osteoblastów, przede wszystkim

w odniesieniu do syntezy składników macierzy organicznej kości

• Indukują apoptozę osteoblastów czyli skracają czas przeżycia osteoblastów

• Wpływ glikokortykoidów na inne narządy przede wszystkim zwiększa wydalanie Ca

z moczem, to w konsekwencji może prowadzić do ujemnego bilansu wapniowego

• Zmniejszenie wchłaniania wapnia w przewodzie pokarmowym

• Pod wpływem glikokortykoidów następuje zwiększenie ekspresji dla kolagenazy.

jest ona syntetyzowana przez osteoblasty i jest deponowana w macierzy kostnej w

postaci nieaktywnej

h)leptyna

• stymucja macierzysta komórek mezenchymalnych do różnicowania się w kierunku osteoblastów

• bezpośredni recepturalny wpływ obserwowany jest w odniesieniu do osteoblastów i osteoklastów

• stymuluje synteze i uwalnianie przez osteoblasty osteoprotegryny oraz hamowanie wydzielania czynnika aktywowania i różnicowania osteoklastów (RANKL)

i) grelina

wydzielana przede wszystkim przez komórki endokrynne żołądka, ale także dwunastnicy i jelita grubego oraz podwzgórza, przysadki i płuca

biologiczne oddziaływanie greliny zachodzi dzięki szerokiej ekspresji tkankowej i specyficznego receptora GHS-R - stymulacja wydzielania GH

GHS-R na OB.- intensyfikacji ulegają procesy różnicowania i dojrzewania OB.

j) Wit. C i Wit. K - patrz wyżej