Propedeutyka diagnostyki klinicznej Konspekty wykładów i ćwiczeń (cz.3) Paulina Dumnicka 4. GOSPODARKA WAPNIOWO-FOSFORANOWA wapo fosfor zawartośd w organizmie (g) 1000 600 kości (%) 99 85 tkanki miękkie (%) 1 15 stężenie w surowicy (mmol/l) Ca całk.: 2,02-2,61 P i : 0,87-1,45 Ca 2+ : 0,98-1,13 stężenie w surowicy (mg/dl) Ca całk.: 8,08-10,44 Ca 2+ : 3,92-4,52 P i : 2,7-4,5 Ca całk. wapo całkowity Ca 2+ wapo zjonizowany P i fosforany nieorganiczne Rola w organizmie Ca: pobudliwośd komórek nerwowych, skurcz mięśni, aktywnośd enzymów śródkomórkowych, stabilnośd cytoszkieletu, działanie układu immunologicznego, krzepnięcie i fibrynoliza P: składnik strukturalny komórek (fosfolipidy, nukleoproteiny), magazynowanie i uwalnianie energii (ADP/ATP), dysocjacja oksyhemoglobiny (2,3-DPG), procesy enzymatyczne (NADP, camp, cgmp, fosforylacja enzymów) składniki tkanek podporowych Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 - kości Regulacja metabolizmu wapnia i fosforanów (patrz też tabela na str. 15) - aktywna forma witaminy D: powstaje pod wpływem 25-hydroksylazy wątrobowej i 1α-hydroksylazy nerkowej z ergokalcyferolu (wit. D 2 ze źródeł roślinnych) i cholekalcyferolu (wit. D 3 ze źródeł zwierzęcych i powstająca w skórze pod wpływem światła słonecznego). Podstawowa funkcja: jest niezbędna dla odpowiedniego wchłaniania wapnia (i w mniejszym stopniu dla prawidłowego wchłaniania fosforanów) z przewodu pokarmowego. ma wiele innych funkcji ( syntezę i wydzielanie PTH, resorpcję zwrotną Ca 2+ i P i w nerkach, różnicowanie osteoblastów, działa immunomodulacyjnie, antyproliferacyjnie, pobudza różnicowanie komórek, reguluje czynnośd narządów wewnątrzwydzielniczych ). - PTH: polipeptyd, hormon przytarczyc Podstawowa funkcja: Pobudza wchłanianie zwrotne Ca 2+ (i Mg 2+ ) oraz znacznie zwiększa wydalanie P i w nerkach. Pobudza nerkową 1α-hydroksylazę ( syntezę ). W fizjologicznych stężeniach PTH działa na kośd anabolicznie (kościotworzenie przeważa nad resorpcją kostną). Podwyższone stężenia PTH powodują wzrost resorpcji kostnej. 1
2
źródło czynniki wydz. czynniki wydz. jelita nerki kości [Ca 2+ ] [Pi] PTH komórki główne przytarczyc [Ca 2+ ] [Ca 2+ ] pośrednio wchł. Ca produkcję reabsorpcję Ca wydalanie Pi obrót kostny, stymuluje powstawanie osteoklastów, resorpcję kości kanalik proksymalny (nerki) inne tkanki [Ca 2+ ] [Pi] PTH [Ca 2+ ] [Pi] PTH FGF23 kalcytonina wchł. Ca wchł. Pi wchł. Ca wchł. Pi umożliwia prawidłową mineralizację; przy PTH resorpcję kości przez osteoklasty kalcytonina komórki C tarczycy [Ca 2+ ] [Ca 2+ ] wydalanie Ca produkcję resorpcję kości przez osteoklasty FGF23 osteoblasty Pi (?) wydalanie Pi produkcję MEPE, sfrp osteoblasty wydalanie Pi PTHrP różne tkanki estrogeny, androgeny glikokortykosterydy 3 gonady, nadnercza, tkanka tłuszczowa stymulacja osteoblastów, resorpcję kości przez osteoklasty nadnercza wchł. Ca wchł. Ca osteoblasty
Poziom 25(OH)D w surowicy (met. immunochemiluminescencyjna) nmol/l ng/ml deficyt 0-25 0-10 znaczny PTH, upośledzone wchłanianie Ca 2+, krzywica, osteomalacja, miopatia niedobór 25-50 10-20 PTH, zmniejszone wchłanianie Ca 2+, obniżona gęstośd mineralna kości, subkliniczna miopatia hipowitaminoza 50-75 20-30 (niskie zasoby witaminy D w organizmie) nieznacznie PTH poziom zalecany 75-100 30-40 prawidłowy status witaminy D poziom toksyczny >250 >100 wzmożone wchłanianie Ca 2+ w jelitach, hiperkalcemia Niedobory wit. D dotyczą znacznego odsetka społeczeostwa. Synteza aktywnej wit. D światło słoneczne (290-315nm) 7-dehydrocholesterol cholekalcyferol (wit. D 3 ) cholekalcyferol (D 3 ) 25-hydroksylaza (wątroba) 25(OH)D ergokalcyferol (D 2 ) (kalcydiol) cholekalcyferol (D 3 ) 1α-hydroksylaza (wątroba) 1, 25(OH) 2 D ergokalcyferol (D 2 ) (kalcytriol) Diagnostyka zaburzeo gospodarki mineralnej Badania podstawowe: Ca całk., Ca 2+, P i, (Na, K, Mg, Cl) białko całkowite, albumina kreatynina ALP Badania dodatkowe: PTH markery obrotu kostnego wydalanie Ca, P i z moczem wydalanie camp z moczem 25(OH)D, Przyczyny hipokalcemii niedostateczna podaż w diecie upośledzone wchłanianie w p. pokarmowym (zespół złego wchłaniania, niedobór wit. D) nadmierne odkładanie w kościach lub tkankach miękkich (zespół głodnych kości, leczenie bisfosfonianami, niedobór PTH lub wit.d, ostre zapalenie trzustki) nadmierna utrata z moczem (diuretyki pętlowe, kwasice cewkowe, niedobór PTH, opornośd na działanie PTH) niedobór wit. D (niewydolnośd wątroby, niewydolnośd nerek, upośledzone wchłanianie wit. D np. w żółtaczce zastoinowej, hiperfosfatemia) 4
alkaloza (zwiększone wiązanie z albuminą), wiązanie przez cytrynian przy masywnych transfuzjach P i PTH niedoczynnośd przytarczyc? przewlekła choroba nerek niedobór aktywnej wit. D opornośd na PTH? Hiperkalcemia zwiększone wchłanianie w p. pokarmowym (zespół mleczno-alkaliczny, nadmiar wit. D - zatrucie, gruźlica, sarkoidoza) zwiększona resorpcja kostna (pierwotna nadczynnośd przytarczyc, trzeciorzędowa nadczynnośd przytarczyc, przerzuty nowotworowe, nowotwory uwalniające PTH lub PTHrP, nadczynnośd tarczycy, nadmiar wit. D, zatrucie wit. A) zmniejszona mineralizacja kości (osteopatia glinowa, adynamiczna choroba kości, podwyższony PTH) upośledzone wydalanie z moczem (diuretyki tiazydowe, nadmiar wit. D) P i PTH wapo w moczu pierwotna nadczynnośd? /N przytarczyc przerzuty nowotworowe? /N zatrucie wit. D /N /N sarkoidoza, gruźlica /N zespół mleczno-alkaliczny /N /N N N diuretyki tiazydowe /N /N N Hipofosfatemia niedostateczna podaż w diecie (alkoholicy) upośledzone wchłanianie w p. pokarmowym (leki wiążące fosforany, uporczywe wymioty/ biegunka) odkładanie w kościach (zespół głodnych kości) utrata z moczem (pierwotna lub trzeciorzędowa nadczynnośd przytarczyc, niedobór wit. D, nadmiar FGF-23, zespół Fanconiego) transmineralizacja (stymulacja glikolizy - refeeding syndrome, faza normalizacji glikemii u chorych z cukrzycową kwasicą ketonową, faza anaboliczna po oparzeniach / urazach, zasadowica) Hiperfosfatemia nadmierna podaż w diecie (leki przeczyszczające) zmniejszone wydalanie z moczem (ostra niewydolnośd lub przewlekła choroba nerek, niedobór PTH, akromegalia, nadczynnośd tarczycy, bisfosfoniany, odwodnienie) transmineralizacja (hemoliza, rabdomioliza, zespół lizy nowotworów, kwasica) 5
5. METABOLIZM KOSTNY Kośd jest żywą tkanką, podlega stale procesom przebudowy (remodelingu, metabolizmu kostnego), reaguje na niedobór/nadmiar minerałów i elektrolitów, większości hormonów i witamin. Kośd zbita korowa: przebudowa dotyczy ok. 3% masy rocznie Kośd gąbczasta beleczkowa: przebudowa dotyczy ok. 25% masy rocznie Macierz kostna: kolagen typu I (90% masy macierzy kostnej) + kryształy hydroksyapatytu osteonektyna (SPARC) osteopontyna i in. fosfoproteiny sialoproteiny proteoglikany cząstki adhezyjne białka Gla (osteokalcyna, MGP, białko S) czynniki wzrostowe Komórki kości Osteoblasty (komórki pochodzenia mezenchymalnego) wytwarzają kolagen typu I i in. białka macierzy kostnej, mineralizują macierz kostną (kościotworzenie). Osteoblasty uwięzione w uwapnionej macierzy kostnej przekształcają się w osteocyty. Najprawdopodobniej osteocyty reguluja procesy przebudowy kości (dzięki błonie komórkowej wrażliwej na niewielkie odkształcenia i systemowi wypustek umożliwiającemu komunikację międzykomórkową). Osteoklasty (wielojądrzaste komórki pochodzenia hematopoetycznego) degradują macierz kostną (resorpcja kostna). Niskie ph i enzymy (np. katepsyna K, winianooporna kwaśna fosfataza TRAP) rozpuszczają hydroksyapatyt i degradują kolagen. Kolagen typu I potrójna helisa złożona z dwóch łaocuchów α1 i jednego łaocucha α2 syntetyzowane jako prokolagen Markery kościotworzenia (osteogenezy) marker pochodzenie materiał metody oznaczania uwagi balp (BALP, BAP) osteokalcyna (OC) PICP PINP kości elektroforeza, IRMA, EIA kości, płytki RIA, IRMA, ELISA, ECLIA kości, tkanki RIA, ELISA, ECLIA miękkie, skóra kości, tkanki RIA, ELISA, ECLIA miękkie, skóra interferencja izoformy wątrobowej wiele form we krwi (proteoliza) wg Seibel JM. Clin Biochem Rev 2005;26:97 6
Markery resorpcji kostnej (osteolizy) 7 częściej używane wyróżniono kursywą marker pochodzenie materiał metody oznaczania hydroksyprolina (Hyp, OHP) glikozydy hydroksylizyny (GGHL i GHL) pirydolina (PYD) deoksypirydolina (DPD) usieciowany C- koocowy telopeptyd kolagenu t.i (ICTP, CTX-MMP) usieciowany C- końcowy telopeptyd łańcucha α kolagenu t.i (CTX) α i β usieciowany N- końcowy telopeptyd łańcucha α kolagenu t.i (NTX) peptyd helikoidalny α1 kolagenu t.i (HELP) sialoproteina kostna (BSP) fragmenty osteokalcyny (ufoc, U-Mid-OC, U-Long-OC) winianooporna fosfataza kwaśna (TRAP) kości, chrząstki, tkanki miękkie, skóra mocz kolorymetria HPLC uwagi niespecyficzna, wpływ diety kości, skóra, C1q mocz HPLC, ELISA GGHL bardziej spec. dla kości (GGHL/GHL) kości, chrząstki, ścięgna, naczynia krwionośne kości, zęby mocz, mocz, HPLC, ELISA HPLC, ELISA głównie z kości, z dojrzałego kolagenu kości, skóra RIA przerzuty do kości wszystkie tkanki zawierające kolagen typu I wszystkie tkanki zawierające kolagen typu I (tylko β), mocz mocz RIA, ELISA, ECLIA RIA, ELISA, ECLIA wszystkie tkanki zawierające kolagen typu I mocz ELISA kości, zęby, RIA, ELISA chrząstka kości mocz ELISA kości, krew osocze, katepsyna K głównie kości osocze, kolorymetria, RIA, ELISA ELISA j.w. βctx: izomeryzacja aspartylu do β- aspartylu w związku ze starzeniem się cząsteczki kolagenu izoforma 5b; proteoliza we krwi wg Seibel JM. Clin Biochem Rev 2005;26:97
Markery obrotu kostnego - zmienność przedanalityczna dobowe wahania stężeo (w większości maksimum w II poł. nocy) zmiennośd zależna od cyklu miesiączkowego zmiennośd zależna od pór roku wiek, płed, pochodzenie etniczne ciąża, laktacja złamania w ciągu ostatniego roku leki, dieta choroby wysiłek fizyczny / unieruchomienie sposób pobrania i transportu (pirydolina, deoksypirydolina - wrażliwe na światło) warunki przechowywania (OC, TRAP - niestabilne nawet w -20 o C) Osteoporoza - układowa choroba szkieletu charakteryzująca się niską masą kostną i upośledzoną mikroarchitekturą kości, a w konsekwencji zwiększoną podatnością kości na złamania Czynniki ryzyka osteoporozy wiek: kobiety po menopauzie / po 65 r.ż., mężczyźni po 70 r.ż. złamania bliższego kooca kości udowej u rodziców BMI<18 kg/m 2 palenie tytoniu leczenie glikokortykosterydami ( 5 mg prednizolonu lub odpowiadająca dawka innego leku przez 3 miesiące) obecnie lub w przeszłości leczenie chirurgiczne lub farmakologiczne prowadzące do przedwczesnej menopauzy, naturalna menopauza przed 40 r.ż. Osteoporozy wtórne: zespół Cushinga hipogonadyzm hiperprolaktynemia niedoczynnośd przedniego płata przysadki cukrzyca zespoły złego wchłaniania (choroby zapalne jelit, celiakia, mukowiscydoza) przewlekłe choroby nerek przewlekłe choroby wątroby Badania w osteoporozie Densytometria - dwuwiązkowa absorpcjometria rentgenowska (DEXA) Wynik densytometrii (liczby + wykres): 1. gęstośd kośdca *g/cm 3 ] 2. współczynnik T (T score) -odchylenie w stosunku do średniej wartości u młodych (20-29 lat) zdrowych osób 3. współczynnik Z (Z score) -odchylenie w stosunku do średniej wartości w grupie wiekowej danego pacjenta, u danej płci Rozpoznanie osteoporozy: współczynnik T < -2,5 SD 8
Badania w osteoporozie (c.d.) Morfometria absorpcjometrii rentgenowskiej (MXA) ocena wysokości kręgów, wykrycie złamao Ilościowa metoda ultradźwiękowa - informuje o gęstości kości, mikroarchitekturze i jakości macierzy kostnej Markery obrotu kostnego są niezależnym (od gęstości kości) czynnikiem predykcyjnym złamao pozwalają lepiej monitorowad skutecznośd leczenia leczenia osteoporozy CTX (ng/ml) PINP (ng/ml) OC (ng/ml) kobiety miesiączkujące (30-45 r.ż.) 0,13-0,49 <30 13,46-33,98 najmniejsza zmiana istotna klinicznie (LSC) 44,5% 34,7% 14,7% (Dane dla oznaczeo automatycznych (ECLIA) w systemie ELECSYS, wg Fedak D. i wsp. w: Diagnostyka laboratoryjna red. Dembioska-Kied A., Naskalski JW. Wrocław 2010) Dziesięcioletnie ryzyko złamao w osteoporozie ocenia się często używając kalkulatora FRAX (www.shef.ac.uk/frax; dla mieszkaoców Polski można używad wersji angielskiej kalkulatora), który bierze pod uwagę wiek i płed pacjenta, BMI i współczynnik T dla szyjki kości udowej oraz liczbę czynników ryzyka osteoporozy (przebyte złamanie niskoenergetyczne, złamanie bliższej części kości udowej u rodziców, aktualne palenie tytoniu, nadużywanie alkoholu, leczenie glikokortykosterydami, reumatoidalne zapalenie stawów) Dziesięcioletnie ryzyko złamania bliższej części kości udowej: do 10% - niskie 10-20% - średnie > 20% - wysokie Leczy się osoby ze średnim i wysokim ryzykiem złamao. Dla zainteresowanych osteoporoza i inne choroby kości (patofizjologia, badania diagnostyczne, leczenie, algorytmy postępowania): http://www.osteoforum.org.pl 9