Τετάρτη
08 Απρίλιος
2020

Doctor Vasiliadis

Μεταβολισμός (αναδιαμόρφωση) των οστών

Η αναδιαμόρφωση (μεταβολισμός) οστού στον άνθρωπο είναι μια δια βίου διαδικασία όπου ώριμος οστίτης ιστός απομακρύνεται από το σκελετό  (οστική αποδόμηση) και αντικαθίσταται με νέο οστίτη ιστό (οστεοποίηση).  Η οστική μάζα διασπάται από τους οστεοκλάστες και  αναδιαμορφώνεται  από τους οστεοβλάστες με διαδικασία  που η ισορροπία της ελέγχεται  μέσω των κυτταροκινών TGF-β και IGF.  Οι οστεοβλάστες προέρχονται από τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα που βρίσκονται σε αφθονία στο περιόστεο  και στο μυελό των οστών.

Στο πρώτο έτος της ζωής του ανθρώπου, αντικαθίσταται σχεδόν το 100% του σκελετού, ενώ στους ενήλικες, η αναδιαμόρφωση οστού εκτελείται σε ποσοστό περίπου 10% ετησίως. Η οστική αναδιαμόρφωση διεγείρεται σε λειτουργικές απαιτήσεις μηχανικής φόρτισης (άσκηση) και στις περιπτώσεις καταγμάτων του οστού.
Το οστό αποτελείται από 40% κολλαγόνο τύπου Ι , πρωτεογλυκάνες και οστεοκαλσίνη και από 60% μεταλλικό άλας υδροξυαπατίτη και κύτταρα οστού. Οι οστεοβλάστες αποτελούν μονοπύρηνο κύτταρο που προέρχεται από πρόδρομα κύτταρα του περιόστεου και του μυελού των οστών και σχηματίζουν νέο οστό. Παράγουν κολλαγόνο τύπου Ι, οστεοκαλσίνη και αλκαλική φωσφατάση. Οι οστεοκλάστες αποτελούν πολυπύρηνο κύτταρο που προέρχεται από τα μονοκύτταρα μακροφάγα του μυελού των οστών και αποδομούν το παλαιό οστό μέσω των υδρολυτικών ενζύμων που περιέχουν.
Η αναδιαμόρφωση (μεταβολισμός) των οστών από τους οστεοβλάστες απαιτεί αφενός μεν επάρκεια ασβεστίου και αφετέρου στηρίζεται σε πολύπλοκες διεργασίες σηματοδότησης για την επίτευξη σωστού ρυθμού ανάπτυξης και διαφοροποίησης. Αυτά τα μονοπάτια σηματοδότησης περιλαμβάνουν τη δράση πολλών ορμονών όπως η παραθορμόνη (ΡΤΗ), η αυξητική ορμόνη (GH), τα στεροειδή, η καλσιτονίνη καθώς και οι κυτοκίνες. Η παραγωγή οστικής μάζας (οστεοβλαστική λειτουργία) επίσης εξαρτάται άμεσα από την σωματική δραστηριότητα και την διατροφική επάρκεια των διάφορων οργανικών στοιχείων και μετάλλων όπως τη βιταμίνη D, το μαγνήσιο, το πυρίτιο, ο χαλκός, το μαγγάνιο, το θείο, ο ψευδάργυρος, τα Ω-3 λιπαρά οξέα, ακόμη και οι πρωτεΐνες.
Οι μηχανισμοί της ανοργανοποίησης δεν έχουν πλήρως να κατανοηθεί . Δεδομένου ότι το οστό διαχωρίζεται από το εξωκυττάριο υγρό από συμπαγείς δεσμούς και στεγανές συνδέσεις μεταξύ των οστεοβλαστών, το ασβέστιο και ο φωσφόρος δεν μπορούν να διαχυθούν μέσα ή έξω από το οστό με την παθητική διάχυση. Το ασβέστιο μεταφέρεται στους οστεοβλάστες με διευκολυνομένη παθητική μεταφορά που υποβοηθείται από τις πρωτεΐνες μεμβράνης. Σε αντίθεση , τα φωσφορικά παράγονται από έναν συνδυασμό έκκρισης των φωσφορικών ενώσεων συμπεριλαμβανομένης και της ATP. Η στοιχειομετρία της οστικής μάζας είναι βασικά η χημική δόμηση υδροξυαπατίτη από την ένωση φωσφορικών , ασβεστίου και νερού σε περιβάλλον ελαφρώς αλκαλικού pH .

6 HPO42- + 2 H2O + 10 Ca2+ Ca10(PO4)6(OH)2 + 8 H+

Ωστόσο, σε ένα κλειστό σύστημα, οι ενώσεις μεταλλικών στοιχείων συσσωρεύουν ιόντα οξέως με αποτέλεσμα να υπάρχει με ταχείς ρυθμούς η μείωση του pH και διακοπή της περαιτέρω δόμησης. Ο μηχανισμός με τον οποίο το οξύ διέρχεται το στρώμα φραγμού του οστού παραμένει άγνωστος, πάντως οι οστεοβλάστες έχουν τεράστια χωρητικότητα για ανταλλαγή Na + / H+. Αυτή η ανταλλαγή ιόντων H+ είναι ένας ισχυρός μηχανισμός για την αφαίρεση οξέος από τα οστά.
Ιδιαίτερα σημαντική για την οστεοβλαστική λειτουργία είναι η στοχευμένη ορμονική ρύθμιση της παραθορμόνης (PTH) και είναι επίσης σημαντική η διπλή λειτουργική της έκφραση. Η παραθορμόνη είναι μία πρωτεΐνη που παράγεται στους παραθυρεοειδείς αδένες και ελέγχεται από την πυκνότητα του ασβεστίου στον ορό. Ενώ η διακοπτόμενη διέγερση της παραθορμόνης (ΡΤΗ) αυξάνει τη δραστηριότητα των οστεοβλαστών, αντίθετα η υψηλή συγκέντρωση της στον ορό του αίματος διεγείρει την οστεοκλαστική δραστηριότητα (αποδόμηση οστού). Η δράση της παραθορμόνης συνίσταται στη διατήρηση του ασβεστίου και του φωσφόρου του αίματος σε σταθερά επίπεδα. Αυτό γίνεται κυρίως με απελευθέρωση ασβεστίου από τα οστά και κατά δεύτερο λόγο με αύξηση της απορρόφησης του από το έντερο και της επαναπορρόφησης του από τα νεφρικά σωληνάρια. Ερέθισμα για την έκκριση της παραθορμόνης αποτελεί η ελάττωση του ασβεστίου του αίματος.
Επίσης έχει γίνει γνωστό ότι οι ορμόνες του στρες και οι στεροειδείς ορμόνες όπως τα οιστρογόνα και τα γλυκοκορτικοειδή, είναι σημαντικά στην αναδιαμόρφωση του οστού. Ο φυσιολογικός ρόλος της διεγερτικής δράσης της φλοιοεπινεφριδιοτρόπου ορμόνης (ACTH) και της ωοθυλακιοτρόπου ορμόνης (FSH)  προς τη σύνθεση οστού, καθώς και για αρκετές άλλες ορμόνες γλυκοπρωτεΐνης , δεν είναι πλήρως κατανοητή , αν και είναι πιθανό η ACTH να έχει διπλή λειτουργική έκφραση όπως η ΡΤΗ, υποστηρίζοντας τον σχηματισμό οστού με περιοδικές αιχμές της ACTH και να προκαλεί την καταστροφή των οστών σε μεγάλες συγκεντρώσεις.
Η αυξητική ορμόνη (GH) δρα στα χονδροκύτταρα του συζευκτικού χόνδρου και διεγείρει την αύξηση σε μήκος των οστών, ενώ οι γεννητικές ορμόνες αναστέλλουν την αύξηση των και προκαλούν σύγκλειση του συζευκτικού χόνδρου. Επίσης, τα γλυκοκορτικοειδή αναστέλλουν την αύξηση σε μήκος των οστών σε νεαρά άτομα, ενώ σε ενήλικες προκαλούν οστεοπόρωση εξαιτίας της ανταγωνιστικής δράσης προς τη βιταμίνη D και την αναστολή της σύνθεσης λευκωμάτων.
Η καλσιτονίνη που εκκρίνεται από τα κύτταρα C του θυρεοειδή αδένα σε συνθήκη αύξησης του ασβεστίου του αίματος, αναστέλλει την οστεόλυση και επαναφέρει το ασβέστιο στα φυσιολογικά επίπεδα. Δρα ανταγωνιστικά προς την παραθορμόνη μαζί με την οποία ρυθμίζει την ομοιόσταση του ασβεστίου.
Πατήστε εδώ για να δείτε τις συμβουλές για τον τρόπο ζωής ...