24/10/2012 Biochemie kosti ■ Podpůrná funkce ■ Udržování homeostasy minerálů ■ Sídlo krvetvorného systému Anatomie kosti Haversovy kanálky okostice lamely oddělené lakunami Kostní buňky Osteoblasty Osteocyty Osteoklasty Složeni kosti ■ Pouze část je tvořena buňkami ■ Převládá kalcifikovaná tkáň (90%) ■ Osteoid (organická matrix) ■ kolagen (0 50-70 nm) ■ osteokalcin, osteonektin, ... ■ Minerální prvky ■ Krystaly Ca a P (amorfní nebo hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2 ■ Na+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, P, HC03" 99% tělesného Ca, 85% P, 66% Mg Detail Howshipovy la kuny osteoblasty osteoklasty Kostní matrix (osteoid) Remodelace kosti (8-12 týdnů) - v hnízdech Obměna trabekulární kosti ~ 25 % ročně kortikální kosti ~ 2-3 % ročně řízený proces [Ca] a [P;] v ECF 1 1^14 24/10/2012 Metabolismus Ca (2.2-2.6 mmol/l) ÄnwTwl [lg) 00 IÍ ....... Ca2H vázaný na peptid 1.25 mmol/l Volný ■ „Neionizovaný" (komplexy, soli) 0.1 mmol/l ■ „Ionizovaný" (metabolicky aktivní) 1.15 mmol/l Význam ■ Nervové funkce ■ Permeabilita membrán ■ Svalová kontrakce Regulace ■ Kalcitonin ■ Parathyroidní hormon ■ Vit. D3 Parathyroidní hormon (PTH, parathyrin), 84 aa ■ Sekretován na základě koncentrace volného nevázaného Ca v plasmě příštitnými žlázami íí Účinky ■ Stimuluje resorpci kosti ■ Zvyšuje resorpci Ca v ledvinách ■ Nepřímo zvyšuje resorpci Ca ve střevě (aktivací vit. D3 v ledvinách) Ca2 Vitamin D3 - cholekalciferol ■ Účinná forma 1,25-dihydroxy-cholekalciferol (kalcitriol) Účinky ■ Podporuje resorpci kosti ■ Podporuje resorpci Ca ve střevě Ca2 Aktivace vit. D3 7-dehydrocholesterol Cholekalciferol (vit. D3) neaktivní játra 25-hydroxycholekalciferol (kalcidiol) 30 mg/ml strava 1,25-dihydroxycholekalciferol (kalcitriol) " 30 pg/ml ledviny PTH 24,25-dihydroxycholekalciferol „odpad" Kalcitonin (33 aa) ■ Sekretován C buňkami štítné žlázy Účinky ■ Inhibuje resorpci kosti (přímé působení na osteoklasty) ■ Inhibuje zpětnou resorpci Ca v ledvinách i Tlumí bolest (působení na CNS) Ca2 2 24/10/2012 Poruchy metabolismu Ca ■ Hypokalcemie (méně běžné; neurologické-tetanus, mentální poruchy, kardiovaskulární poruchy, katarakty) ■ Hypoparathyroidismus ■ Vit. D deficience ■ Ledvinové poškození ■ Hyperkalcemie ( neurologické a psychiatrické poruchy -letargie, deprese, gastrointestináIní - anorexie, zvracení, srdeční arytmie, ledvinové poruchy-žízeň, polyurie) ■ Primární hyperparathyroidismus ■ Nádorová onemocnění Fosfor (0.8 - 1.4 mmol/l) ■ Většinou protichůdně k Ca (regulace PTH v ledvinách) c=3 KOST UFKIÍÉ TKÁNF 30M mmúl FUSUA i mroji Fosfor (0.8 - 1.4 mmol/l) ■ Membrány, nukleové kyseliny, kofaktory, glykolytické intermediáty ■ Fosforylace - regulace enzymů ■ Organofosfáty-zdroj E (ATP, kreatin-P) ■Důležitý anion ICF i ECF ■vázaný na lipidy a proteiny ■Anorganický HP0427H2P04- Poruchy metabolismu P ■ HyperfOSfatemie - bez specifických symptoma ■ ledvinové selhání ■ hypoparathyroidismus ■ hemolýza ■ Hypofosfatemie < 0.3 mM ■ nedostatečná absorpce ve střevě ■ přesun P z ECT do ICT (^akutní fosforylace, např. ^ H+ & fosfofruktokinasa & fosforylace glc) ■ w ztráty P ledvinou - nejčastější Hořčík (0.1 - 1.0 mmol/l) ■ Aktivátor mnoha enzymů ■ ATP existuje jako komplex s Mg2+ ■ Transmembránový transport K, Ca ■ Vazba podjednotek ribosomů ■ Funkce svalů ■ Nervosvalový přenos vzruchu ■ Ovlivňuje sekreci PTH Hořčík (0.1 - 1.0 mmol/l) ■ 2. hlavní kation ICF ■ V plasmě - 60% ionizováno, 15% komplexy a soli (P, citrát, HCCy), zbytek proteiny C=3 KOST BBS. T&Qmmol MLKJCk lKÁNb i'y. nniů ECF l&mmullIXj 3 24/10/2012 Hořčík - podobnost s Ca a K Ca K Distribuce v plasmě Intracelulární kation třtř kost Vstup do buňky při anabolismu a vice versa Regulace PTH -0- v ECT při malabsorpci íŕ v ECT při acidémii a selhání ledvin Regulace kostní hmoty - souhrn ■ Kalcitonin + suprese osteoklastQ ■ PTH aktivace osteoklastQ, inhibice syntézy kolagenu v osteoblastech ■ Vit. D3 +/- nezbytný pro mineralizaci, vyšší koncentrace působí osteolyticky ■ Vápník + pouze v dětství, dospívání a ve stáří ■ Fluoridy + stimulují osteoblasty Regulace kostní hmoty - souhrn ■ Věk - od 30 let kostní hmoty ubývá ■ Fyzická aktivita + zvyšuje kostní hustotu ■ Růstový hormon + stimulace tvorby kosti ■ Thyroidni hormony + stimuluje resorpci kosti, která následně stimuluje tvorbu kostní hmoty ■ Glukokortikoidy přímo inhibují syntézu proteinů osteoblastů, nepřímo inhibují resorpci Ca ve střevě ■ Estrogen + ovlivňují absorpci Ca ve střevě, nepřímo inhibují osteoklasty Biochemické markery Výstavby kosti ■ Alkalická fosfatasa ■ Osteokalcin ■ Prokolageny Resorpce kosti ■ Hydroxyprolin ■ Pyridinoliny ■ Kyselá fosfatasa Zesíťování pyridinolinu a deoxypyridinolinu v kolagenu N Zesíťování pyridinolinu a deoxypyridinolinu v kolagenu 4 24/10/2012 Onemocnění kostí i. Osteomalacie a křivice poškození mineralizace kostí u dospělých, křivice - poškození kosti a mineralizace chrupavek u dětí. ■ nedostatečnost vit. D ■ gastrointestinální poruchy biochemie: ■ většinou snížený Ca ■ PTH zvýšený ■ kalcitriol snížený pokud souvisí s vit. D deficiencí. Onemocnění kostí 2. Osteoporosa (řídnutí kostí) snížení kostní hmoty 1/4 žen a 1/20 mužů nad 60 let. Sekundární osteoporosa může být zapříčiněna: některými léčivy (hl. dlouhodobé užívání kortikosteroidQ n. heparinu) kouřením, - alkoholem, - hyperthyroidismem gastrointestinálními poruchami CushingQv syndrom Patofyziologie osteoporosy typu I JJ. Estrogen Osteoklast^- Osteoblastyí - tT Ca v plasmě £PTH J], Dihydroxycholekalciferol JX Absorpce Ca ve střevě - Ztráta kostní hmoty Negativní bilance Ca Ovlivnění osteoporosy -kalcitonin Osteoklastická aktivita Resorpce kosti XI Ca v plasmě JI I ^ PTH tj Dihydroxycholekalciferol 'jj* I Absorpce Ca vp qťřpvp L-l kostní hmota aktivita Výstavba kosti _l Onemocnění kostí 3. Pagetova choroba - běžná = zvýšená osteoklastická aktivita, která vede ke zvýšené kostní resorpci. Zvýšená aktivita osteoblastQ produkuje novou tkáň, ale ta je disorganizačním způsobem opět odbourávána. Klinickým projevem bývá bolest kostí Biochemie: vysoká aktivita ALP zvýšená exkrece Pro-OH v moči 5