Vai alla Home Page About me Courseware Federica Living Library Federica Federica Podstudio Virtual Campus 3D Le Miniguide all'orientamento Gli eBook di Federica La Corte in Rete
 
 
Il Corso Le lezioni del Corso La Cattedra
 
Materiali di approfondimento Risorse Web Il Podcast di questa lezione

Giuseppe Castaldo » 20.Biochimica clinica dell'osso


Biologia dell’osso

Funzioni dell’osso

  • Funzione strutturale
  • Omeostasi dei componenti del minerale osseo e, soprattutto, serbatoio di ioni calcio

Istologia dell’osso

  • Cellule (<5%):
    • responsabili del rimodellamento del tessuto osseo:
      • Osteoblasti: responsabili della sintesi della matrice organica. Gli osteoblasti sommersi dal tessuto osseo che essi stessi hanno formato sono gli osteociti
      • Osteoclasti: responsabili del riassorbimento osseo.
  • Sali minerali (» 60%): idrossiapatite             Ca10(PO4)6(OH)2
  • Matrice proteica (» 35%):
    • collageno tipo I (» 90%)
    • osteocalcina
    • osteonectina

Rimodellamento del tessuto osseo

L’osso è un tessuto metabolicamente attivo: nel tessuto osseo si svolge un continuo processo di rimozione e rinnovamento delle aree di osso senescente.

Non solo nell’età della crescita ma anche nell’adulto e nella senescenza avviene un continuo fenomeno di distruzione-ricostruzione dell’osso stesso, che porta ad un costante rinnovamento della struttura.

Tale fenomeno è sotto controllo ormonale ed avviene grazie alla presenza di due diversi tipi di cellule gli osteoblasti, responsabili della neoformazione e gli osteoclasti del riassorbimento.

Principali passaggi del rimodellamento dell’osso

Principali passaggi del rimodellamento dell'osso


Metabolismo del calcio

Il Calcio si trova nel corpo umano in due compartimenti: 99% nello scheletro e 1% nei fluidi extracellulari. Quindi, la quantità di Calcio presente nel fluido extracellulare è inferiore rispetto a quella immagazzinata nelle ossa, perciò l’osso funge da riserva per il calcio plasmatico.
Alla base della regolazione del calcio è presente un complesso sistema omeostatico che coinvolge osso, rene e tratto intestinale.
Il calcio ha due funzioni principali, la funzione strutturale: il 99% del calcio totale costituisce l’idrossiapatite dello scheletro; e la funzione metabolica: nel liquido extracellulare ha effetti sulla soglia del potenziale d’azione e sui canali di Na e K
nei liquidi intracellulari funge da II messaggero, regola la contrazione muscolare

Il calcio plasmatico esiste in tre forme:

  • Ca libero o ionizzato ≈50% ( fisiologicamente attivo)
  • Ca complessato agli anioni ≈10%
  • Ca legato alle proteine plasmatiche ≈40%

Il legame alle cariche negative è dipendente dal pH: l’alcalosi aumenta il legame e quindi diminuisce il Ca libero, l’acidosi agisce in senso opposto.

Omeostasi del Calcio

Omeostasi del Calcio


Metabolismo del fosforo

Funzione strutturale: il 75% del fosforo totale costituisce l’idrossiapatite dello scheletro.
Funzione metabolica: costituente di: acidi nucleici, fosfolipidi, fosfoproteine, composti ad alta energia (ATP), cofattori (NADP).

Il fosforo dell’organismo esiste in due forme:

  • P inorganico: HPO4 2- e H2PO4-
  • P organico: contenuto nelle cellule
Omeostasi del Fosforo

Omeostasi del Fosforo


Alterazione dell’omeostasi di Ca e P

Le principali patologie associate all’alterazione dell’omeostasi di Ca e P sono:

  • Ipercalcemia
    • iperparatiroidismo primitivo
    • neoplasie
  • Ipocalcemia: carenza o alterato metabolismo della Vit. D
  • Iperfosfatemia: insufficienza renale
  • Ipofosfatemia: fase di recupero della chetoacidosi diabetica, privazione di alcol negli alcolisti

Marcatori biochimici dell’omeostasi dell’osso

Attualmente il laboratorio dispone di numerosi marcatori biochimici che possono essere utilizzati per verificare l’andamento dei processi di formazione e di riassorbimento osseo nelle patologie dello scheletro.

Indagini di 1° livello
Livelli sierici di Calcio, Albumina, Fosfato, Fosfatasi alcalina.

Indagini di 2° livello
Livelli sierici di PTH, Magnesio, 25-idrossicolecalciferolo. Escrezione del calcio urinario e dell’idrossiprolina urinaria.

Marcatori del turnover del tessuto osseo, suddivisi in marcatori di formazione (Fosfatasi alcalina, Osteocalcina) e marcatori di riassorbimento (Fosfatasi alcalina, Idrossiprolina urinaria totale).

Il Paratormone

Il paratormone è il principale fattore che regola la secrezione del PTH è la calcemia. È secreto dalle ghiandole paratiroidee in risposta ad un basso valore di calcio plasmatico non legato, ed è responsabile del riassorbimento del tessuto osseo e promuove il riassorbimento del Calcio, a livello dei tubuli renali, evitando perdite nell’urina.
Le principali fasi della sintesi del paratormone sono:

  • Sintesi del pre-pro-paratormone (115 AA)
  • taglio amino-terminale = pro-paratormone (90 AA)
  • taglio carbossi-terminale =paratormone (84 AA)
  • secrezione e legame a recettori della membrana cellulare

Il Paratormone (segue)

Gli organi bersaglio del PTH sono:

  1. osso (osteoblasti → osteoclasti → aumento del riassorbimento osseo)
  2. rene: riduzione del riassorbimento del P, aumento del riassorbimento del Ca, aumento dell’attività enzimatica della 1a idrossilasi)

Le paratidoidi secernono sia il PTH attivo di 84 AA, che frammenti inattivi di PTH. Quindi il dosaggio del PTH si basa su:

  • Concentrazione plasmatica di PTH attivo=1–5 pmol/L;
  • Emivita del PTH attivo: molto breve = 2-4 minuti;
  • Catabolizzato da fegato e rene con produzione di frammenti della regione intermedia e C-terminale con emivita molto più lunga → si accumulano nel circolo, raggiungendo concentrazioni 5-20 volte maggiori rispetto al peptide attivo.

Vitamina D

Si lega ad un recettore citosolico che è traslocato al nucleo.

Organi bersaglio:

  1. intestino = stimola la sintesi della proteina legante il calcio
  2. osso = stimola l’attività osteoclastica
  3. rene = stimola l’attività della 1a – idrossilasi

Concentrazione sierica della 25 (OH) D = 10-50 ng/ml

Le principali funzioni della Vitamina D sono:

  • Assorbimento intestinale di Calcio e Fosfato
  • Prevenzione dell’Osteoporosi
  • Prevenzione dell’Osteomalacia e del Rachitismo
  • Omeostasi minerale
  • Corretto funzionamento di muscoli, nervi, coagulazione, proliferazione cellulare e utilizzazione energetica.

La calcitonina

Peptide di 32 AA prodotto dalle cellule parafollicolari (cellule C) della tiroide.
Emivita di 5 minuti.
La secrezione della calcitonina è stimolata da alte concentrazioni plasmatiche di Ca ionizzato e da alcuni ormoni intestinali (gastrina, glucagone, secretina).
Organi bersaglio:

  1. osso → riduce gli osteoclasti ed inibisce il riassorbimento osseo
  2. rene → riduce il riassorbimento di Ca e P

Incerto significato fisiologico: gli effetti sopra citati sono transitori.

Marcatori biochimici di osteo-deposizione

L’osteocalcina è una proteina di PM = 58 kD, sintetizzata dagli osteoblasti. Presenta 3 residui di γ-carbossiglutammato, che hanno una forte capacità di legare ioni Ca++, e permettono alla proteina di legarsi all’idrossiapatite.
I livellidi osteocalcina hanno un andamento simile alla ALP, raggiungendo valori massimi intorno ai 12 (F)-14 (M) anni, in coincidenza con i periodi di massima velocità di crescita, poi decrescono verso i valori dell’adulto. Nelle donne la concentrazione plasmatica dell’osteocalcina aumenta di circa due volte dopo la menopausa.

Specificità dell’ALP totale e sierica

Specificità dell'ALP totale e sierica


Marcatori biochimici di osteo-deposizione

La Fosfatasi alcalina (ALP) è prodotta a livello di vari tessuti (osso, fegato, intestino, placenta, rene, ghiandole salivari, mammella) e sono note diverse isoforme: tessuto-aspecifica, placentare o simil-placentare, intestinale.
In particolare la fosfatasi alcalina ossea è presente in evate quantità sulla superficie cellulare degli osteoblasti. Determina l’idrolisi del pirofosfato, rendendo disponibile il fosfato per i processi di mineralizzazione ossea.
Il dosaggio può essere effettuato con metodi elettroforetici o con l’impiego di anticorpi monoclonali (metodi immunoenzimatici) specifici per l’isoforma ossea e dotati di elevata sensibilità analitica. Livelli aumenti di ALP ossea sono correlati all’età (infanzia, adolescenza e post-menopausa) e in condizioni patologiche quali, l’osteoporosi e il morbo di Paget.

Specificità dell’osteocalcina e dei peptidi del procollagene.

Specificità dell'osteocalcina e dei peptidi del procollagene.


Marcatori biochimici di riassorbimento osseo

Piridolina (HP) e Deossipiridolina (LP) sono composti aminoacidici che formano legami crociati covalenti tra catene adiacenti di collagene.
Si trovano nell’osso, nella cartilagine, nei tendini, nei legamenti e nell’aorta.
Sono secreti nelle urine e derivano dalla degradazione del collagene maturo e non da quello di nuova formazione.
Sono disponibili metodi immunometrici per il dosaggio su campioni di urine delle 24 ore.
Valori di riferimento: piridolina: 26-91 pmoli/μmoli creat.; deossipiridolina: 3-21 pmoli/μmoli creat.

Specificità dei cross link pirolidinici

Specificità dei cross link pirolidinici

Specificità di altri marcatori di riassorbimento osseo

Specificità di altri marcatori di riassorbimento osseo


I materiali di supporto della lezione

Gaw. A. Biochimica Clinica, Milano, Elsevier Masson, 2007

L. Spandrio, Biochimica Clinica, Sorbona, 2000

L. Sacchetti, Medicina di laboratorio e diagnostica genetica, Sorbona, 2007

G. Federici, Medicina di laboratorio, Milano, Mc Graw Hill, 2008

Zatti, Medicina di laboratorio, Napoli, Idelson-Gnocchi, 2006

  • Contenuti protetti da Creative Commons
  • Feed RSS
  • Condividi su FriendFeed
  • Condividi su Facebook
  • Segnala su Twitter
  • Condividi su LinkedIn
Progetto "Campus Virtuale" dell'Università degli Studi di Napoli Federico II, realizzato con il cofinanziamento dell'Unione europea. Asse V - Società dell'informazione - Obiettivo Operativo 5.1 e-Government ed e-Inclusion