Calcio plasmatico totale = 10 mg/dl (2,5 mmoli/l)

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1 Calcio plasmatico totale = 10 mg/dl (2,5 mmoli/l) NON diffusibile = 1,16 mmoli/l legato ad albumine = 0,92 legato a globuline = 0,24 Diffusibile = 1,34 mmoli/l Ionizzato Ca ++ = 1,18 Con HCO 3 - = 0,16

2 Costituenti dell osso a) 17% H 2 O b) 25-27% Sostanze organiche Collagene tipo Ι (Matrice) c) 55-56% Sali inorganici Idrossiapatite (Minerali) 85% Fosfato tricalcico 13,2% Carbonato di calcio 1,5% Fosfato trimagnesiaco 0,3% Fluoruro di calcio MINERALIZZAZIONE a) + b) + c) + Fosfatasi alcalina + Osteonectina si lega al collagene + Osteocalcina calcio RIASSORBIMENTO Fosfatasi Enzimi lisosomiali OSSO -C a ++ -P i Collagenasi - Idrossiprolina - Idrossilisina

3 FOSFORO P 100% 80% nello scheletro 20% Visceri 10% Muscolo 9,9% Sangue 0,1% Nel sangue come anioni liberi HPO4 -- /H 2 PO4 - ( 61% / 39% ) FOSFATI PLASMATICI 0,75-1,45 mmol/l 2,32-4,49 mg/dl 100% 90% legati a Ca ++, Mg + e Na + 10% legati a proteine

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5 SLC34A1 3Na 1H 2 PO 4 Rene SLC34A3 2Na 1H 2 PO 4 SLC34A2 1Na 1H 2 PO 4 1,25D3 Intestino (digiuno)

6 Regolazione calcemia e fosfatemia 3 ORMONI Vit.D /VDR PTH CALCITONINA + FOSFATONINE (FGF-23) 3 BERSAGLI RENE INTESTINO OSSO Regolazione massa ossea

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8 FATTORI CHE INFLUENZANO LA FORMAZIONE DELL OSSO Glucocorticoidi GH Ormoni tiroidei Estrogeni Insulina Fattori di crescita (epidermide, fibroblasti e piastrine) PGE2 l osso invecchia

9 Sintesi della vitamina D 3 7-deidrocolesterolo cute Dieta VIT D3 (colecalciferolo) fegato 25-idrossilasi epatica 25-idrossicolecalciferolo 24-idrossilasi rene 1,25-diidrossicolecalcifero 1,25D3

10 1,25 D3 / VDR VDR è il recettore ad alta affinità che appartiene alla superfamiglia dei recettori nucleari per gli ormoni steroidei; agisce come fattore di trascrizione 2 meccanismi d azione: Genomica a lungo termine; regola la trascrizione di oltre il 3% del genoma umano Non genomica a breve termine; mediata da recettori di superficie anche se è controversa la natura del recettore (al momento sembrano essere due) la cui attivazione prevede comunque la presenza del VDR.

11 Fra le azioni non genomiche Nell osso: movimento del calcio dalle vescicole per attivazione del fosfatidilinositolo, quindi innalzamento del calcio citoplasmatico alterazione del turnover della membrana lipidica nei condrociti produzione di prostaglandine attività proteasica che porta alla modificazione della matrice ossea e alla calcificazione favorisce la differenziazione e proliferazione degli osteoblasti (=mineralizzazione dell osso)

12 Nell intestino: favorisce il riassorbimento di Ca ++ e di HPO 4 proveniente dalla dieta.

13 SLC 34 (-) FGF 23 Ca++ (-) PTH (-) C ++ a 25 OH D 3 1,25(OH) 2 D 3 Ossa intestino HPO 4 24,25 (OH) 2 D 3 Po 4 3-1α-idrossilasi L estradiolo e la prolattina ne favoriscono l attività, FGF 23 (Fibroblast growth factor 23) la inibiscono 24-idrossilasi Nel rene: controlla la propria omeostasi attraverso l inibizione di 1αidrossilasi a favore del 24,25D 3. Inibisce la sintesi di PTH

14 Omeostasi del fosfato da parte della vit.d Quando la Ca mia è bassa la vit.d assicura comunque l integrità dello scheletro. XLH = ipofosfatemici rachitici per un disordine genetico dominante il cui gene responsabile è indicato come PEX PEX=funge da enzima che elimina la fosfatonina NPT2= cotrasportatore Na-PO4 Fosfatonina= ormone fosfaturico che inibisce NPT2 e 1 α -idrossilasi con grave perdita di fosfato

15 Il sistema biologico RANK /RANKL /OPG Quando vi è un eccesso di RANKL l osteoclastogenesi è esaltata e prevale il riassorbimento osseo, mentre quando prevale l OPG l attivazione osteoclastica viene inibita e il riassorbimento osseo rallentato.

16 Il sistema biologico RANK /RANKL /OPG E il mediatore ultimo di molti fattori endocrini e paracrini che regolano il processo di rimodellamento osseo. RANK è un membro trimerico della superfamiglia dei recettori del Tumor Necrosis Factor (TNF) il cui RNA è espresso in molti tessuti fra cui l osso dove è essenziale per la differenziazione degli osteoclasti. La sua attivazione prevede il suo legame con il recettore ligando RANKL che tramite l attivazione di un secondo messaggero attiva un fattore nucleare che trasloca nel nucleo e promuove la trascrizione dei geni fondamentali per la proliferazione e differenziazione degli osteoclasti. Il RANKL esiste in almeno 3 isoforme, 2 delle quali posseggono domini transmembrana che possono restare ancorati alla membrana citoplasmatica oppure migrare all interno e diventare un recettore solubile (RANKLS). Il RANKL è espresso sulla membrana degli osteblasti quindi c è un interazione diretta fra osteblasta e progenitori degli osteoclasti. Agisce prevalentemente nel midollo osseo dove ci sono le colonie progenitrici monociti/macrofaci da cui deriveranno gli osteoclasti. L interazione RANK/RANKL causa il reclutamento delle cellule progenitrici degli osteclasti, fusione e differenziazione. L OPG ( Osteoprotegerina) è una citochina solubile prodotta dagli osteoblasti strutturalmente simile al RANK che funge da falso recettore RANK infatti lega RANKL prima dell interazione con RANK bloccandone così l attività biologica.

17 PARATORMONE (PTH)

18 50% 1,18 Proteina correlata al PTH (PTHrP) Trasporto di Ca nella placenta, nel latte materno, maturazione dei condrociti nel bambino, dentizione. Meccanismo d azione Il segnale di attivazione tramite 2 vie PKA (la principale) e PKC Sono stati individuati 3 recettori per il PTH

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20 Bersagli Rene Osso

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22 Nell osso: regolatore del rimodellamento osseo con proprietà cataboliche ed anaboliche. Azione anabolica: stimolazione del processo di proliferazione e differenziazione degli osteoblasti (proosteoblasti in osteoblasti) e inibizione dell apoptosi degli osteoblasti mediante attivazione di PKA (CREB e regolazione di più geni e PKC (DAG-I3P-Ca-intracell) Azione catabolica: stimola il riassorbimento osseo tramite il sistema RANK/RANKL/OPG che è preceduto dal reclutamento dei precursori degli osteoclasti, poi differenziazione e attivazione metabolica mediante la sintesi di 2 proteine: 1) fattore stimolante la linea cellulare dei macrofagi 2) sostanza legante il recettore RANK detta RANKL. Fungono da osteoclast activing factors.

23 IL PTH è il principale ormone che regola il metabolismo del calcio ma è anche il principale ormone che regola il rimodellamento osseo. Il PTH è comunque un arma a doppio taglio per il metabolismo dell osso in quanto un infusione continua causa riassorbimento dell osso mentre una somministrazione ad intermittenza provoca formazione di osso. Le cellule che danno origine alla formazione dell osso sono gli osteoblasti che originano dalle cellule del midollo osseo; l azione anabolizzante del PTH sarebbe esercitata tramite incremento della differenziazione degli osteoblasti. L azione di riassorbimento avviene indirettamente sempre tramite gli osteoblasti. Questa opposta azione dipende dal rapporto RANKL/OPG.

24 Il sistema RANK/RANKL è presente negli osteoblasti e sollecitato dalla 1,25D è quello che favorisce la proliferazione osteoclastica. L OPG funge da falso RANKL e quando si lega al RANK non vengono attivati i processi di osteoclastogenesi il cui risultato è quello di conservare osso. Quindi PTH a intermittenza il rapporto RANKL/OPG è a favore dell OPG, mentre PTH in continuo il rapporto è a favore del RANKL e quindi riassorbimento dell osso.

25 almeno 3 mesi per formare l osso che è stato riassorbito in 2-3 settimane

26 Il PTH è essenziale per la vita PARATIROIDECTOMIA C a ++ mia Ipereccitibilità neuromuscolare con tetania ipocalcemica Nell uomo si osservano due segni: Segno di Chvostek (rapida contrazione dei muscoli facciali ipsilaterali in risposta alla percussione del nervo facciale a livello dell angolo della mandibola) Segno di Trousseau Spasmo dei muscoli delle estremità superiori con flessione del polso e del pollice con estensione delle altre dita Tetania ipocalcemica: abbassamento della soglia di eccitabilità nervosa con conduzione alterata nelle fibre sensoriali e motorie. Il risultato è una riduzione del tempo di refrattarietà e serie di risposte motorie e sensoriali ad un singolo stimolo con disturbi della sensibilità e contrazione spastica di alcuni gruppi muscolari: un esempio è il laringospasmo.

27 Struttura molecolare della Calcitonina Nelle cellule tiroidee C un recettore per il calcio (uguale a quello presente sulle cellule paratiroidee). AMPc secrezione di calcitonina Ormoni gastrointestinali secrezione di calcitonina Osso: (osteoclasta) esercita azione inibitoria Rene: riduce il riassorbimento di fosfato e potenzia l 1α-idrossilasi Peptide correlato al gene della calcitonina

28 Fibroblast Growth Factor 23 (FGF 23) Recentemente per la regolazione della fosfatemia, al PTH si deve aggiungere l azione delle FOSFATONINE: FGF-23 (Fibroblast growth factor 7) sfrp-4 (proteina secreta correlata alla proteina-4) MEPE (matrice extracellulare della glicofosfoproteina) FGF-7 Direttamente inibiscono il riassorbimento del fosfato nel tubulo prossimale renale, indirettamente inibendo la sintesi di 1,25D3 e riducendo il riassorbimento intestinale di fosforo. Il termine fu coniato per descrivere questi fattori circolanti fosfaturici che funzionano tramite una via AMPc indipendente e prevengono ed attenuano l innalzamento dell 1,25D3 che si ha in risposta all ipofosfatemia.

29 Sul braccio corto del cromosoma 12 Sintetizzato nell osso Agisce sul tubulo prossimale renale per il riassorbimento del fosfato mediante la regolazione dell espressione di SLC34A1 Inibisce 1-α- idrossilasi Almeno 4 recettori per le azioni biologiche: dotati tutti di una porzione extracellulare costituita da 3 domini immunoglobulina simili responsabili dell avvio del segnale intracellulare. La sua produzione è regolata dai livelli circolanti di 1,25 D3 secondo un feedback negativo. I livelli dietetici dei fosfati però non hanno effetto. Con il PTH è il principale regolatore dei fosfati.

30 La conservazione dello scheletro da parte degli estrogeni nella femmina può essere correlato in termini evolutivi con il bisogno di scorte di calcio per lo sviluppo scheletrico dell embrione. Nei mammiferi Uomo compreso gli estrogeni inibiscono il riassorbimento di osso riducendo il numero degli osteoclasti tramite il coinvolgimento dei precursori degli osteoclasti come : effetti sulle citochine regolatrici ( interleuchina 1, IL-1, IL-6, fattore di necrosi tumorale α e PGE. Tramite il recettore-αl estrogeno nel maschio provvede alla chiusura delle epifisi e all accrescimento e mantenimento della massa ossea post puberale. Anche il testosterone nel maschio influenza la crescita dell osso: via aromatasi si converte in estrogeno, poi inibisce il riassorbimento e favorisce la formazione di osso.

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34 Isoenzima osseo della fosfatasi alcalina (ALP) E un glicopeptide di 507 a.a. localizzato sulla porzione extracellulare della membrana citoplasmatica dove. Idrolizza esteri fosforici per ottenere prodotti utili alla mineralizzazione Facilita il trasporto del P grazie alle proprietà fosfotransferasica Metabolizza i pirofosfati che sono inibitori della mineralizzazione, sostanzialmente indipendenti dall introito alimentare del collagene e rappresentano il marcatore più specifico e sensibile per la valutazione quantitativa del processo di rimodellamento osseo. CATEPSINA K E una proteasi che si accumula negli organelli endocellulari e poi viene rilasciata nel citoplasma. Questo enzima specifico degli osteoclasti si attiva a ph acido tipico delle lacune di riassorbimento osseo ed ha la funzione di degradare la tripla elica collagenica in piccoli polipeptidi presenti nel sangue e nelle urine oltre ad una serie di proteine non collageniche (es. osteocalcina) caratteristiche della matrice proteica ossea. L espressione della CathK è stimolata da fattori che promuovono il riassorbimento osseo (es. PTH, 1,25D 3 ; TNF, glucocorticoidi, interleuchina 1, ormoni tiroidei, prostaglandine, istamina, IGF1, riduzione del carico gravitario) mediante la via RANK/RANKL e inibita da fattori che deprimono l attività osteclastica come l OPG e interferone. La CathK è un marcatore specifico del numero e dell attività metabolica degli osteoclasti.