Fysiologi - PTH, calcium, fosfat og Vitamin D Flashcards
Beskriv mulige ændringer i calcium transporten i tarm, knogle og nyre der kan give anledning til patientens elektrolytforstyrrelse.
- Grunden til patientens elektrolytforstyrrelse er en øget mængde 1,25-dihydroxy-vitamin D.
- Den vigtigste effekt af 1,25-dihydroxy-vitamin D3 er at øge absorption af calcium fra tarmen.
- Samtidig vil 1,25-dihydroxy-vitamin D3 øge reabsorptionen af calcium i nyren og mobilisere calcium fra knogle.
- Dette vil medføre en øget mængde af calcium i blodet
Redegør kort for hvilket enzym, der kunne være udtrykt i granulomerne, og om dette er underlagt normal hormonel regulering
- Patienten udtrykker højst sandsynligt 1-alfa-hydroxylase enzymet i granulomerne.
- PTH og et fald i fosfat i blodet stimulerer normalt ekspressionen af 1-alpha-hydroxylase enzymet i nyren, hvorimod en øgning i serum calcium hæmmer dannelsen.
- Da patienten har en forhøjet mængde 1,25-dihydroxy-vitamin D3 i blodet, selvom PTH er lav og calcium er høj, er enzymet højst sandsynligt ikke underlagt den normale regulering som ses i nyren (ikke pensum: dette er velkendt i de tilfælde af sarkoidose hvor 1-alfa-hydroxylase enzymet bliver udtrykt i granulomerne).
Opgave 1 - Calcium og fosfat balance
- Redegør for hvordan en øget PTH koncentration kan medføre disse elektrolyt forstyrrelser og redegør for hvordan denne tilstand kan påvirke barnets knogler.
- PTH har effekt på nyrene - her øger det reabsoptionen af calcium og fremmer udskillelsen af fosfat i urinen.
- PTH stimulerer dannelsen af aktivt Vitamin D (1,25 dihydroxy- cholecalciferol) som efterfølgende øger absorptionen af calcium og fosfat i tarmen.
- PTH stimulerer en øget resorption fra knoglerne der medfører frigivelse af calcium og fosfat.
- Denne kombination kan føre til en markant øget serum calcium koncentration og en reduceret mængde fosfat i blodet.
- Den øgede resorption af calcium og fosfat fra knoglerne, svækker barnets knogler og øger derved risikoen for frakturer.
Opgave 1 - Calcium og fosfat balance
- Redegør for hvordan frigivelsen af PTH fra parathyroidea kirtlen reguleres.
- En øget koncentration af frie calcium ioner i plasma stimulerer den membran bundne calcium følsomme receptor i parathyroidea kirtlen
- Dette medfører Gq koblet PLC aktivering, der fører til en stigning i intracellulær calcium koncentration og protein kinase C (PKC) aktivering - begge dele medfører en hæmning af PTH frigivelsen.
- Aktivt 1,25 dihydroxycholecalciferol hæmmer også sekretionen af PTH ved at hæmme PTH gen ekspressionen og ved at stimulere gen ekspressionen af den calcium følsomme receptor.
Opgave 1 - Calcium og fosfat balance
- Angiv hvilken genetisk defekt der kunne tænkes at forårsage en øget frigivelse af PTH.
- En inaktiverende mutation i genet der koder for den calcium følsomme receptor.
Beskriv kort årsagen til patientens symptomer.
Patientens symptomer skyldes symptomatisk hypocalcæmi, altså en reduceret mængde calcium i blodet.
Redegør for, hvordan frigivelsen af PTH fra parathyreoideakirtlen reguleres, og om patientens PTH respons fungerer korrekt.
- En øget koncentration af frie calcium-ioner i plasma stimulerer den membran bundne calcium følsomme receptor i parathyroidea-kirtlen.
- Dette medfører Gq-koblet aktivering, der medfører en hæmning af PTH frigivelsen.
- Aktivt 1,25-dihydroxy-vitamin D3 hæmmer også sekretionen af PTH ved at hæmme PTH genekspressionen og ved at stimulere genekspressionen af den calciumfølsomme receptor.
- Dvs. en reduceret mængde af kalcium i blodet grundet nedsat knogleresorption efter biphosphonatbehandling vil normalt føre til øget udskillelse af PTH fra parathyreoidea-kirtlen.
- Patientens PTH respons er ikke sufficient ift. at patienten har hypocalcemi, dette skyldes sandsynligvis den tidligere subtotal thyreoidektomi.
Behandling med bisfosfonater giver normalt ikke anledning til de komplikationer, der ses hos patienten.
Beskriv, hvilke kompensatoriske ændringer i calcium-balancen, der normalt ville indfinde sig under bisfosfonat-behandling.
- En øget mængde PTH vil i individer med en intakt parathyroideafunktion medvirke til at normalisere serum calcium under bisfosfonat behandling.
- PTH øger reabsoptionen af calcium i nyren (ikke pensum: via effekt på tykke ascenderende ben og distale tubuli).
- PTH har ingen direkte effekt på tarmen, derimod stimulerer den dannelsen af aktivt 1,25- dihydroxy-vitamin D3 som øger absorptionen af calcium fra tarmen.
- PTH stimulerer også en øget resorption fra knoglerne, ved binding til PTH receptorer (PTH 1R-receptor) på osteoblasten, som derigennem stimulerer øget osteoklast aktivitet, der medfører frigivelse af calcium fra knoglen.
- Den PTH stimulerede øgning i 1,25-dihydroxy-vitamin D3 øger også resoptionen i knoglen og reabsoptionen af calcium i nyren.
Beskriv kort de forventede ændringer i calcium og fosfat koncentrationerne i blodet hos forsøgspersonerne fra gruppe I og II og redegør for hvilke ændringer i calcium og fosfat transporten, der ville give anledning til disse ændringer i elektrolytbalancen.
Gruppe I: Forhøjet calcium, normal (muligvis svagt forhøjet) fosfat.
Gruppe II: Forhøjet calcium koncentration, reduceret fosfat koncentration i blodet. Gruppe I: 1,25-dihydroxy- vitamin D3 øger absorption af calcium og fosfat fra tarmen. Samtidig vil 1,25-dihydroxy- vitamin D3 øge reabsorptionen af calcium i nyren, samt svagt øge fosfat reabsoptionen. Derudover mobiliserer 1,25-dihydroxy-vitamin D3 calcium og fosfat fra knogle ved at øge resoporptionen. Dette vil medføre en øget koncentration af calcium i blodet, samt en svag effekt på fosfat (ok hvis den studerende nævner ingen eller øget).
Gruppe II: PTH øger reabsoptionen af calcium og udskillelsen af fosfat i nyren. PTH stimulerer også til en øget resorption fra knoglerne, ved binding til PTH receptorer på osteoblasten, som derigennem stimulerer øget osteoklast aktivitet, der medfører frigivelse af calcium og fosfat fra knoglen. PTH stimulerer dannelsen af aktivt 1,25-dihydroxy-vitamin D3, hvilket vil tilvejebringe de nævnte effekter beskrevet i gruppe I.
Overordnet set vil dette medføre en øge calcium koncentrationen i blodet, samt reducere koncentrationen af fosfat i blodet.
Redegør på max.15 linjer for, hvilke ændringer der forventes i den endogene (kroppens egen) PTH secernering hos forsøgspersonerne fra gruppe I og II under forsøget, angiv herunder hvordan PTH secerneringen reguleres. Der lægges vægt på en kort koncis besvarelse (maks.15 linjer).
- En øget koncentration af frie calcium ioner i plasma stimulerer den membran bundne calcium følsomme receptor i parathyroidea kirtlen
- Dette medfører Gq koblet respons, der fører til en stigning i intracellulær calcium koncentration og protein kinase C (PKC) aktivering - begge dele medfører en hæmning af PTH frigivelsen.
- 1,25-dihydroxy-vitamin D3 hæmmer også secerneringen af PTH ved at hæmme PTH genekspressionen og ved at stimulere genekspressionen af den calciumfølsomme receptor.
- I både gruppe I og II vil man se en hæmning af den endogene PTH secernering, grundet forhøjede calcium niveauer i blodet, samt øgede mængder af 1,25-dihydroxy-vitamin D3.
Hvilken slags knoglesygdom kunne disse forsøgspersoner tænkes at udvikle, hvis infusionsforsøget blev ved i f.eks. 3 måneder.
- Osteoporose, da kronisk infusion af PTH og 1,25-dihydroxy-vitamin D3 begge øger knoglenedbrydningen, grundet den stimulerende effekt på osteoklast aktiviteten.
- Her stimuleres der til nedbrydning af både den mineraliserede og organiske knoglematrix.
Calcium og fosfat
I nedenstående udsagn er der 2 rigtige svarmuligheder.
Angiv de korrekte udsagn omkring syntesen af 1,25-dihydroxyvitamin D:
- a. Er afhængig af hydroxylering af et enzym i keratinocytten
- b. Syntesen af 1,25-dihydroxyvitamin D3 stimuleres af [Ca2+] i blodet
- c. Både D2 og D3 vitaminer kan omdannes til aktive 1,25-dihydroxylerede vitamin D metabolitter
- d. Hydroxyleringen af 25-dihydroxyvitamin D3 hæmmes af 1,25-dihydroxyvitamin D3
- e. Hydroxyleringsreaktionen af 25-dihydroxyvitamin til 1,25-dihydroxyvitamin D3 finder sted i leveren
- f. Hydroxyleringen af 25-dihydroxyvitamin D3 hæmmes af PTH
SVAR c, d.
Calcium og fosfat
I nedenstående udsagn er der 2 rigtige svarmuligheder.
Angiv de korrekte udsagn som følge af vitamin D-forgiftning:
- a. PTH-frigivelsen stiger grundet transkriptionel stimuli via vitamin D-receptoren
- b. Der deponeres mere calcium og fosfat i knoglen
- c. Calcium- og fosfatkoncentrationen falder i blodet
- d. Calciumkoncentrationen stiger i blodet, hvorimod fosfatkoncentrationen falder
- e. Der stimuleres til knoglenedbrydning vha. øget osteoklastdannelse
- f. Der ses en øget transkription af calciumkanalerne TRPV5 og 6 i nyre og tarm.
SVAR e, f.
Calcium og fosfat
Hvilke udsagn omkring reguleringen af PTH-frigivelsen er sande?
- a. 1,25-dihydroxyvitamin D3 stimulerer produktionen af calciumfølsomme receptorer
- b. Stimulering af den calciumfølsomme receptor i parathyroidea-kirtlen fører til PTH- frigivelse
- c. Den calciumfølsomme receptor er en G-protein–koblet receptor, der primært signalerer via aktivering af Gs alpha
- d. Et fald i fosfatkoncentrationen i blodet stimulerer frigivelsen af PTH
- e. Intracellulær øgning af [Ca2+] hæmmer exocytosen af PTH-vesikler
- f. Individer med inaktiverende mutationer i den calciumfølsomme receptor udskiller mindre PTH.
- SVAR a, e.
Calcium og fosfat
Angiv, hvilke af nedenstående sygdomme Vitamin D-mangel oftest er årsag til (der kan angives én eller flere svarmuligheder):
- a. Osteoporose
- b. Knoglebetændelse
- c. Osteomalaci
- d. Osteopetrose
- e. Knogledysplasi
- f. Engelsksyge (rakitis)
SVAR c, f (nogle kan nævne a, da vitamin D mangel kan forværre en osteoporose, burde ikke trække ned).
Calcium og fosfat
Angiv, hvilke af nedenstående tilstande, der kan give anledning til nyresten (der kan angives én eller flere svarmuligheder):
- a. Hyperparathyroidism
- b. Osteomalaci
- c. Calcitonin-secenerende tumor
- d. Hypothyroidism
- e. Vitamin D-forgiftning
- f. Vitamin D-mangel
SVAR a, e.
Calcium og fosfat balancen
I tabellen nedenfor ses forskellige målbare parametre som bestemmes i forskellige tilstande med ændret calcium og fosfat balance. Udfyld de manglende felter ved at angive om serum koncentrationerne for [Ca2+], [PTH] og [1,25-(OH)2-VitD] ”øges”, forbliver ”uændret” eller ”reduceres”. Ligeledes angives dette også for nyrens 1-alfa-hydroxylase (CYP27B1) aktivitet, nyrens Ca2+ reabsorption, tarmens Ca2+ absorption og knoglernes Ca2+ resorption for disse 5 tilstande.
- Primær hyperparathyreoidisme
- Vitamin D forgiftning
- Behandling med calciummimetika (medikamenter der øger calciumsensitive receptor aktivitet)
- Længerevarende lavt Ca2+ indtag
- Inaktiverende mutation i 1-alfa-hydroxylase (CYP27B1) enzymet
Calcium og fosfat
Parathyreoideahormon (PTH) og calcitonin er begge hormoner, der er involveret i vedligeholdelsen af calcium balancen.
1. Beskriv hvordan PTH og calcitonin påvirker osteoklastfunktionen og derved knoglenedbrydningen. Der lægges vægt på en kort koncis besvarelse (maks.15 linjer).
- PTH stimulerer en øget resorption fra knoglerne, ved binding til PTH receptorer på osteoblasten, som derigennem stimulerer øget osteoklast aktivitet, der medfører frigivelse af calcium fra knoglen.
- PTH receptor aktivering på osteoblasten medfører macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) og receptor activator of nuclear factor kappa-B liganden (RANKL), som stimulerer dannelsen af osteoklaster.
- Calcitonin hæmmer resoptionen via calcitonin receptoren på osteoklasten.
- (Det noteres at Berne & Levy tilskriver calcitonins effekter via en øget knogledeponering).
Calcium og fosfat
Parathyreoideahormon (PTH) og calcitonin er begge hormoner, der er involveret i vedligeholdelsen af calcium balancen.
2.Redegør for hvordan PTH og calcitonin secernering er reguleret af calcium. Der lægges vægt på en kort koncis besvarelse (maks.15 linjer)
Calcitonin: En stigning i den frie calcium koncentration øger secerneringen af calcitonin.
PTH: Et fald i den frie calcium koncentration øger secerneringen af PTH. En øget koncentration af frie calcium ioner i plasma stimulerer den membran bundne calcium følsomme receptor i parathyroidea kirtlen - Dette medfører Gq koblet respons, der fører til en stigning i intracellulær calcium koncentration og protein kinase C (PKC) aktivering - begge dele medfører en hæmning af PTH frigivelsen
Calcium og fosfat
Parathyreoideahormon (PTH) og calcitonin er begge hormoner, der er involveret i vedligeholdelsen af calcium balancen.
3. Angiv hvilken tilstand at calcitonin kan tænkes anvendelig som behandling.
- Calcitonin anvendes som supplerende behandling ved hypercalcæmisk krise.
- Vigtigt at den studerende kan forstå at calcitonins effekter på knogleresoptionen kan bruges i behandlingen af hypercalcæmiske tilstande
- (ikke pensum: stoffet bruges sjældent mere grundet hurtig desensibilisering af receptoren og dermed tab af effekt).
- Angiv syntesevejen der omdanner 7-dehydrocholesterol til aktivt 1,25-dihydroxy-vitamin D3.
- 7-dehydrocholesterol omdannes til vitamin D3 i huden via UV sollys;
- dette hydroxyleres til 25-hydroxy vitamin D3 i leveren; i nyren hydroxyleres 25-hydroxy vitamin D3 igen til 1,25-dihydroxy-vitamin D3 via 1-alpha-hydroxylase enzymet.
2.Beskriv kort hvordan en øget mængde 1,25-dihydroxy-vitamin D3 påvirker mængden af calcium i barnets blod
- Den vigtigste effekt af 1,25-dihydroxy-vitamin D3 er at øge absorption af calcium fra tarmen.
- Samtidig vil 1,25-dihydroxy-vitamin D3 øge reabsorptionen af calcium i nyren og mobilisere calcium fra knogle.
- Dette vil medføre en øget mængde af calcium i blodet.
- Grundet effekten af 1,25-dihydroxy-vitamin D3 på absorptionen af calcium fra tarmen, er den indirekte effekt af 1,25-dihydroxy-vitamin D3 knogleopbyggende.