HC's week 12: Hypofysetumoren en botstofwisseling Flashcards
Hoe kan je de dichtheid van een bot kwantificeren?
QCT, DEXA en ultrasound
Wat zijn de belangrijkste risicofactoren van osteoporose?
genetische factoren, leefstijl, vroege menopauze, ondergewicht en ernstige immobiliteit, medicatiegebruik
Wat zijn de functies van het bot?
Mechanisch: stevigheid, structuur, aanhechting van spieren voor beweging en bescherming
Synthetisch: vorming bloedcellen en afweersysteem
Metabool: opslag van mineralen (calcium en fosfaat homeostase) en groeifactoren (glucose homeostase/spermatogenese) en endocrien orgaan
Hoe is de samenstelling van een bot?
Botmatrix: 90%
Mineraal; hydroxyapatiet (kalk, mengsel calcium en fosfaat), 60%
Extracellulaire eiwitmatrix (ECM, osteoid); collageen type 1 en niet-collagene eiwitten (bioactieve eiwitten (groeifactoren)), 30%
Bloedvaten: 8%
Cellen: 2%
Welke cellen bevinden zich in het bot?
Osteoblasten
Osteoclasten
Osteocyten
Voorlopers voor stamcellen in het beenmerg (hematopoietisch en mesenchymaal)
Tumorcellen vanuit andere organen hechten makkelijk aan bot, hierdoor competitie tussen tumorcellen en stamcellen voor plek op het bot, zorgen voor botafbraak en laat bot groeifactoren en botmatrix maken
Welke cellen zorgen voor botvorming?
Komen vanuit de mesenchymale stamcellijn die zich ontwikkelen tot een osteoblast (botvormende cel)
Een osteoblast kan:
- Een osteoblast blijven (4-6% v.d. botcellen) ; maakt bot eiwitmatrix en reguleert de mineralisatie (verkalking)
- Door ontwikkelen naar een osteocyt (90-95% v.d. botcellen); ligt gevangen in zijn eigen matrix die gemineraliseerd wordt (ingebed in het bot)
- Als lining cell aan de rand van het bot blijven en wachten tot hij wordt geactiveerd, bedekt het botoppervlak
- Apoptose (celdood) plegen
Wat is de functie van osteocyten?
Sensor mechanische belasting (via canaliculi (kleine kanaaltjes in uitlopers)); belasting is essentieel voor gezond bot en immobilisatie leidt tot celdood osteocyten
Regulatie botombouw; d.m.v. RANKL (stimulator botafbraak) en sclerostine (remming botvorming)
Regulatie fosfaat homeostase; door productie van FGF23 (stimuleert fosfaatuitscheiding in de nier)
Hoe wordt een osteoclast gerijpt en waar kunnen regulatoire elementen op ingrijpen?
Hematopoietische stamcellen –> monocyten –> pre-osteoclasten –> fusie naar een mature multinucleare osteoclast –> actieve osteoclast bij binding aan het bot
Aan de pre-osteoclasten zit RANK, RANKL wordt voornamelijk geproduceerd door osteocyten en bij de receptor-ligand binding zal fusie van de pre-osteoclasten gaan plaatsvinden
OPG wordt geproduceerd door osteoblasten en zorgt dat RANKL niet meer kan binden aan RANK, waardoor ze osteocyt vorming remmen
Welke cellen zorgen voor botafbraak?
Komen uit de hematopoietische stamcellijn die zich ontwikkelen tot osteoclast;
- Grote cel met veel kernen
- Hecht aan botmatrix; lost calcium op en breekt botmatrix af (resorptie)
Hoe kan een osteoclast het bot afbreken?
- Hecht zich stevig aan de botmatrix en zorgt zo voor een afgesloten resorptie compartiment; om lokaal een hele sterke zuurtegraad te creëren die zich verder niet verspreid
- Produceert via verschillende protonen HCL
- HCL zorgt voor het oplossen van de botmatrix en enzymen (Cathepsine K) helpen hierbij door de matrix af te breken
Waardoor wordt de osteoclast vorming gereguleerd?
RANKL - RANK - OPG systeem
- Receptor: RANK
- Ligand: RANKL
- Decoy receptor (los in het lichaam): OPG
Vervetting van het beenmerg –> meer adipocyten vorming dan osteoblasten, hierdoor treedt osteoporose op (fatty bone marrow)
Eerst een toegenomen activatie van osteoblasten en -clasten –> hierna wint botafbraak wat leidt tot onvolledig vulling van resorptie lacunes, perforatie van trabekels en verlies van structuur
Bij osteoporose:
- Afgenomen botmineraaldichtheid; botten zijn zwakker
- Verstoring microarchitectuur; trabecels weg, botbalkjes niet meer verbonden
- Toegenomen fractuur risico
Wat gebeurt er tijdens de veroudering met de mesenchymale stamcellen en wat is kenmerkend aan dit ziekteproces?
○ Botvorming aan buitenzijde om verlies aan binnenzijde te compenseren
○ Grotere diameter: dezelfde botsterkte; grotere opppervlak beschikbaar voor resorptie, zorgt voor corticale porositeit
Uit welke delen bestaat een bot?
Wordt opgedeeld in een diafyse (lange deel), epifyse (einde bot) en metafyse (ertussen)
- Groeischijf: tussen epifyse en metafyse
- Trabeculair bot: sponzig bot
- Corticaal bot: dichte buitenkant van compact bot, met 2 lagen;
* Periosteum: vlies aan de buitenkant van het bot
* Endosteum: vlies aan de binnenkant van het bot
Wat is trabeculair bot?
Sponsachtig netwerk van fijne botbalkjes en -platen (trabekels) –> efficiënte verdeling van belastingskrachten (want minder stevig dan corticaal bot)
- 20% van de botmassa
- Hoge ombouw (20-30% per jaar)
- Met name aan uiteinden van botten
- Essentiële functies: sterkte en elasticiteit en mineraal metabolisme (bij deficiëntie)
- In lamellen (laagjes) aangelegd, ertussen canaliculi die voedingsstoffen doorgeven en zorgen dat osteocyten met elkaar in contact staan
Wat is corticaal bot?
Dichte buitenkant van compact bot, bepaalt de vorm van het bot
- 80% van de botmassa
- Ombouw-activiteit: 2-3% per jaar
- Essentiële functies: biomechanische sterkte, aanhechtingsplaats voor pezen en spieren en bescherming van beenmerg met stamcellen
- Opgebouwd uit lamellen en canaliculi met een kanaal van Haver (lopen bloedvaten doorheen) voor voeding –> kanaal met omheen gelegd bot heet een osteon
Wat is het periosteum?
Buitenkant van botweefsel (van het corticale bot)
- Dubbellaags: buitenste laag met bindweefsel en collageen, binnenste laag met mesenchymale cellen
- Voorzien van zenuwvezels, bloedvaten en lymfevaten
- Hierdoor diktegroei van het bot mogelijk
- Zorgen voor peesverbinding (aanhechting bot aan spier)
Wat is het endosteum?
Binnenkant van botweefsel, bekleed mergholte met aan de binnenkant Haverse kanalen en trabeculair bloed
- Enkellaags: bevat wel mesenchymale stamcellen en collageen vezels
- Rol in groei en ontwikkeling van bot
Hoe vindt de ontwikkeling van bot plaats?
6/8e week: start van osteogenese, hierbij 2 processen:
- Endochondrale botvorming: vervanging van kraakbeen (gemaakt door mesenchymale stamcellen) door bot (bijna alle botten zo gevormd); matrixvorming van chondrocyten, hierna verharding en ontstaan bloedvaten, openingen in de matrix en hierdoor osteoblastvorming en botvorming (primair ossificatie centrum (diafyse)), dit ook bij de epifyse (secondair ossificatie centrum)
- Intramembraneuze botvorming: directe botvorming, bij schedel en sleutelbeen botten; mesenchymale stamcellen vormen osteoblasten die osteoid maken wat verhard wordt, hierdoor start ossificatie centrum
* Vorming trabekels: bloedvaten vullen osteocyten aan
* Vorming corticaal bot: mesenchymale stamcellen in het periost gaan osteoblasten vormen
Hoe vindt de diametergroei van bot plaats?
Appositionele groei:
- Afbraak binnenin door osteocyten
- Opbouw buiten door osteoblasten
–> afbraak en vorming is fysiek gescheiden
Wanneer vindt groei en wanneer reparatie van botten plaats?
Groei (modeling): voorafgaand aan het sluiten van groeischijven, botafbraak en botvorming fysiek gescheiden
Reparatie (remodeling): het gehele leven, 5-10% van het skelet per jaar, botafbraak en botvorming in hetzelfde gebied, hierdoor kleine reparaties, bone remodeling unit (BMU), zorgt voor een balans tussen botvorming en botresorptie (nodig voor gezond bot)
Wat is er aan de hand bij de ziekte sclerosteosis/van Buchem syndroom?
Verlaagde slecrostine expressie (genetisch) in osteocyten, hierdoor ontzettend veel botvorming
Wat zegt Wolff’s Law?
Bot kan zich aanpassen aan wat gewenst is onder invloed van druk en stress, het past zijn externe vorm en interne trabeculaire structuur aan, dit kan op 2 manieren;
- Intramembraneus vanuit het periost (zoals in de schedel)
- Enchondrale verbening vanuit kraakbeen (zoals in pijpbeenderen)
–> ook andersom; niet gebruiken van bot leidt tot minder botmassa (wervelkolom beschadiging, bedlegerige patiënten, ouderen, astronauten)
–> wordt veroorzaakt door verlaagde sclerostine expressie in osteocyten
Wat gebeurt er met de botdiameter tijdens veroudering?
De corticale bot geometrie veranderd:
- Botdiameter neemt toe, dunnere laag corticaal bot, het heeft hierdoor wel dezelfde botsterkte
- Botvorming aan de buitenkant om verlies binnenin te compenseren
–> hierdoor is bot wel toegankelijker voor osteoclasten (en resorptie) waardoor corticale porositeit plaatsvindt
Hoe worden de calcium- en fosfaat concentraties gereguleerd?
Calcium: bij lage Ca2+ in het plasma
1. Bijschildklieren gaan PTH aanmaken omdat ze weinig Ca2+ meten, effect verhoogd PTH:
2a. stimulatie osteoclasten –> vrijkomen Ca2+ en fosfaat
2b. stimulatie 1alfa-hydroxylase in nieren –> inactief vitamine D omzetten in actieve vorm (1,25(OH)2D3) –> meer Ca2+ en fosfaat absorptie in darmen
2c. remming transporters SLC34A1/-3 in de nier –> meer fosfaat uitscheiding en meer Ca2+ resorptie
3. Ca2+ spiegel zal normaliseren
Fosfaat: bij een hoog fosfaat en hoog actief vit.D
1. stimulatie FGF23, effect:
2a. remming uitscheiding PTH door bijschildklieren
2b. remming 1alfa-hydroxylase –> minder Ca2+ en fosfaat absorptie in de darmen
2c. remming transporters SLC34A1/-3 in de nier –> meer fosfaat uitscheiding en meer Ca2+ resorptie
3. fosfaat spiegel zal normaliseren
Welke dingen hebben nog meer effect op botvorming/-afbraak behalve mechanische stress?
Hormonen: PTH, vitamine D, oestradiol, testosteron, schildklierhormoon, insuline, leptine, ghreline, TSH en FSH, leptine (uit sympatisch zenuwstelsel)
- Maakt zelf hormonen: PHEX, FGF23, osteocalcine, vitamine D, oestradiol, cortisol
Cytokines: interleukines, interferonen, Toll-like receptoren
- Maakt zelf ook immuuncellen: hematopoiëtische stamcel differentiatie
Productie en opslag groeifactoren: TGF-bèta, IGF’s, activine/follistatine, BMP’s
Hoe is de verdeling van calcium en fosfaat in het lichaam en waar is het voor belangrijk?
Calcium: zit in het bot (99%) als hydroxyapatiet* en een klein deel (1%) in de extracellulaire vloeistof
- Naast botstevigheid voor; membraanpotentiaal, signaaltransductie, spiercontractie en bloedstolling
Fosfaat zit in het bot (85%) als hydroxyapatiet* en een kleine fractie (15%) in extracellulaire vloeistof als inorganisch fosfaat
- Naast botstevigheid voor; DNA, RNA, ATP, ADP, fosforylering receptoren en eiwitten
*hydroxyapatiet = verbinding tussen calcium en fosfaat die stevigheid geeft
Hoe ziet de calcium homeostase eruit?
Inkomst: voedsel via de darmen (1 g/dag), hiervan 300 mg/dag opname
In het lichaam: bot turnover samen met fosfaat (1 kg opslag, 500 mg turnover/dag), opslag in weefsel (1 kg) en reserves in het extracellulaire matrix (900 mg)
Uitweg: via feces (niet opgenomen calcium, 850 mg/dag) en urine (uitscheiding bij teveel in het lichaam, 150 mg/dag)
Wat is de rol van de nier in de calciumhuishouding?
PTH van de bijschildklieren (want ontstaat bij een laag Ca2+ gehalte) heeft voornamelijk invloed op de distale tubulus –> hier zorgt het voor meer calcium reabsorptie, wel wordt maar 10% van de reabsorptie hier gedaan en zal dus bij hele hoge PTH spiegels er alsnog veel uitscheiding van Ca2+ zijn
Hoe is het calcium intracellulair en extracellulair verdeeld en waardoor wordt dit gereguleerd?
Extracellulair: 10^-3 M, regulatie door calciotrofe hormonen, PTH, 1,25-(OH)2D3 (actief vit.D) en calcitonine
- geïoniseerd calcium (50%) –> als enige biologisch actief
- eiwit gebonden (40%) –> pH afhankelijk
- gecomplexeerd calcium (10%) –> bijv. citraat, sulfaat of fosfaat
Intracellulair: 10^-6 M, regulatie door pompen, plasmamembraan, mitochondriën, etc.
Waarom vormt een laag albumine een probleem bij een calciummeting en hoe bereken je het dan?
Normale calciummeting meet alle 3 de vormen van calcium in het bloed, alleen bij een laag albumine zal de waarde erg laag uitvallen
–> dan de gecorrigeerde calcium berekenen:
gemeten [Ca2+] in mmol/l + ({40 - [Alb] in g/l} * 0,02) = … mmol/l
Wat is de relatie tussen serum Ca2+ en PTH en hoe snel wordt PTH uitgescheiden?
Reageert goed op elkaar binnen de nauwe grenzen
–> buiten de grenzen reageert het slechter op elkaar –> als je een heel hoog calcium hebt zal het PTH gewoon erg laag zijn (geen verschil tussen verschillende graden van een hoog calcium)
–> hierdoor dus extra belangrijk om de waarde binnen de normaalwaarden te houden
Binnen seconden/minuten kan het vooraf gevormde PTH in vesicles worden uitgescheiden, bij langer aanhoudend calciumtekort wordt de PTH-synthese gestimuleerd door gentranscriptie (in uren) en is er dagenlang meer nodig dan zal er hyperplasie van de bijschildklieren plaatsvinden
Hoe werkt het vitamine D metabolisme?
- Binnenkomst: via zonlicht via de huid (oude huid kan dit minder goed) of voeding (vette vis/margarine)
- In de lever omgezet naar inactief 1,25-(OH)D3 hormoon (inactief vit.D) (levercirrose heeft dus groot effect)
- In de nieren omgezet naar actief 1,25-(OH)2D3 hormoon (actief vit.D)
- Effect op ingewanden, bot, huid, beenmerg, nieren, borst, thymus, hersenen en endocriene klieren –> toename calcium absorptie naar het bloed (actief transport uit darmen, wat verzadigbaar is en passief transport door calciumgradiënt)
- Stimulatie eigen afbraak d.m.v. enzym 24-hydroxylase in de nieren
Wat zijn de effecten van calcitonine op de calciumhuishouding?
Directe remming osteoclastaire botresorptie –> calcium en fosfaat dalen
Receptoren in de hersenen –> niet belangrijk voor calciumhuishouding behalve dat het pijn kan geven
–> geen duidelijke effecten bij verwijdering van de schildklier (terwijl dit in C-cellen in de schildklier wordt gemaakt) of medullair schildkliercarcinoom (hierbij stijgt calcitonine heel erg)
Waarvoor is de fosfaathuishouding belangrijk?
Bot (mineralisatie)
DNA
Fosforylering receptoren en eiwitten
Energieopslag (ATP)
Zuur-base buffer
Zit deels intracellulair en deels extracellulair
Hoe is de fosfaatturnover?
Intake: 1400 mg via de voeding
Opname: 900 mg absorptie
In het lichaam: extracellulaire pool (500 mg), bot turnover (210 mg), in het bot (600 mg) en in zacht weefsel (100 mg)
Verlies: via de feces (300 mg) en urine (900 mg)
Welke invloed heeft bijschildklierhormoon (PTH) op de fosfaathuishouding?
Remt NaPi transporter in de nier, hierdoor remming P reabsorptie
Stimulatie 1alfa-hydroxylase, hierdoor verhoogde productie vitamine D (1,25-(OH)2D3)
Stimulatie osteoclastaire botresorptie via osteoblasten door RANKL secretie te stimuleren en OPG secretie te remmen
Welke invloed heeft vitamine D (1,25-(OH)2D3) op de fosfaathuishouding?
Stimulatie calcium- en fosfaat absorptie in de darm
Stimulatie osteoclastaire botresorptie
Stimulatie productie van fibroblast groeifactor 23 (FGF-23)
Welke invloed heeft fibroblast groeifactor 23 (FGF-23) op de fosfaathuishouding?
Gemaakt door osteocyten –>
1. Remt fosfaat reabsorptie in de nier –> lager fosfaat gehalte in het bloed
2. Remt groeifactor alfa-hydroxylase –> remming 1,25-(OH)2D3 –> verminderde fosfaat absorptie in de darm –> lager fosfaat gehalte in het bloed
Zorgt dus voor verlaging van de fosfaatconcentratie
Op welke manieren kan er fosfatonine ontstaan?
Fosfatonine: fosfaturische factor (teveel FGF-23) die leidt tot fosfaatverlies in de nier
- Soms aangeboren verhoogde spiegels van FGF-23 (X-gebonden hypofosfatemie)
- Soms verworven (tumor geïnduceerde osteomalacie)
Je kunt ook het Klotho eiwit missen waardoor FGF-23 zijn werk niet kan doen
Wat zijn oorzaken van een hypofosfatemie?
Vitamine D deficiëntie (X-gebonden-/autosomaal dominant hypofosfatemische rachitis, vitamine D afhankelijke rachitis)
Malabsorptie
Antacida misbruik
Uithongering (honger, anorexia nervosa, alcoholisme)
Toegenomen verlies van fosfaat in de urine:
Hyperparathyreoïdie
Renale tubulaire ziekten
Oncogene osteomalacie
Diabetische ketoacidose
Medicamenten (diuretica en steroïden)
Expansie extracellulaire volume
Wat zijn de klachten van hypofosfatemie?
Skelet: rachitis (bij kinderen), osteomalacie (bij ouderen, mineralisatieprobleem (geen hydroxyapatiet)) met verkrommingen, botpijnen en breuken
Spieren: spierpijn en spierzwakte (waggelgang)
Vermoeidheid
Dysfunctie van hart en hersenen
Welke stappen zet je in het onderzoek om de oorzaak van een hypocalciëmie te vinden?
PTH meten:
* Laag; hypoparathyreoïdie, hypomagnesiëmie, autosomaal dominant hypocalciëmie (PTH kan niet corrigeren voor laag calcium)
* Normaal: autosomaal dominant hypocalciëmie
PTH hoog (PTH corrigeert tevergeefs voor calcium)? Dan vitamine D (25(OH)D) meten:
* Laag; vitamine D deficiëntie
Vitamine D (25(OH)D) normaal (misschien probleem naar omzetting actief)? Dan vitamine D (1,25-(OH)2D) meten:
* Laag: defect in alfa-hydroxylase of chronische nierinsufficiëntie (secundaire hyperparathyroïdie)
* Normaal: verlies van calcium uit de circulatie, pseudohypoparathyroïdie
* Hoog: vitamine D resistentie
Wat zijn kenmerken van een vitamine D deficiëntie (tekort)?
Risicogroepen zijn bejaarden (komen minder buiten) en niet-Westerse immigranten (donkere huid beschermd tegen UV-licht)
Het leidt tot mineralisatie defect skelet (leidt tot osteomalacie) en secundaire hyperparathyreoïdie (verhoogde ombouw) –> te lage calciuminname laat de ernst hiervan toenemen
Streefwaarde van 25-(OH)D van >50 nmol/l bij mannen vanaf 70 en vrouwen vanaf 50 en bij risicogroepen
Bij kinderen, zwangere vrouwen en vrouwen 4-50 en mannen <70 een richtlijn van 10 microgram/dag
Wat is het verschil tussen een primaire, secundaire en tertiaire hyperparathyreoïdie?
Primair: toegenomen PTH-afgifte op basis van primaire bijschildklierziekte (bijv. adenoom) (verhoogd PTH)
Secundair: toegenomen PTH-afgifte door langdurige hypocalciëmie
Tertiair: autonome PTH-overproductie i.p.v. toegenomen PTH-afgifte in het kader van een secundaire hyperparathyreoïdie (heel lang ontstaan secundair) (verhoogd PTH)
Wat zijn de oorzaken van een hypercalciëmie?
Primaire hyperparathyreoïdie
Maligniteiten: skeletmetastasen of productie PTH
Vitamine D gerelateerd: intoxicatie of toename 1,25-(OH)2D (bij bijv. sarcoïdose of tuberculose)
Overig: hyperthyreoïdie, lithium gebruik, thiazide-diuretica, immobilisatie, vitamine-A intoxicatie, Melk-alkali syndroom, inactiverende mutatie Ca/S-receptor, etc.
Wat zijn de symptomen van een hypercalciëmie?
Neurologisch: concentratiestoornissen, depressie, coma, verwardheid, verminderde spierkracht
Gasto-intestinaal: misselijkheid, braken, obstipatie, ulcus pepticum, pancreatitis
Urologisch: polyurie, nierstenen
Cardiaal: ritmestoornissen (bradycardie en AV-block)
Welke stappen zet je in het onderzoek om de oorzaak van een hypercalciëmie te vinden?
PTH meten:
* Normaal; familiaire hypercalciëmie
* Hoog: primaire/tertiaire of neonatale hyperparathyreoïdie, lithium gebruik
PTH laag? Dan vitamine D (25(OH)D) meten:
* Hoog; vitamine D overdosis
Vitamine D (25(OH)D) normaal? Dan vitamine D (1,25-(OH)2D) meten:
* Laag: osteolytische bot metastases, PTH-RP producerend carcinoom, Milk-alkali syndroom, immobilisatie, thyrotoxicose, drugs
* Hoog: vitamine D overdosis, extrarenale 1alfa-hydroxylase activiteit (sarcoïdose, tuberculose, etc.)
Wat zijn de verschillende oorzaken van een verminderde botdichtheid?
Osteoporose (verschillende vormen van wervel veranderingen)
Osteomalacie (onvoldoende calcium inbouw –> alle wervels zijn concaaf, vervormde botten en pseudo-fracturen (Looser’s zones))
Osteoblastische/-lytische metastases (op meerdere plekken delen van verminderde densiteit in bijv. wervels of aangevreten delen uit het bot)
Multipel myeloom (M. Kahler –> kwaadaardige woekering van plasmacellen, een deel uit het bot weggevreten)
Hyperparathyreoïdie
Andere oorzaken
Hoeveel mensen hebben osteoporose en waar leidt het tot?
Meest voorkomende metabole botziekte
- Wereldwijd 200 miljoen vrouwen en oorzaak van 9 miljoen fracturen jaarlijks (in 2000)
Leidt tot een afname van botmineraaldichtheid (BMD) en toegenomen risico op fracturen
- Verlies van botmassa en normale botstructuur (horizontale trabeculae) –> hierdoor zwakte van het bot
- Zorgt voor pijn, morbiditeit en mortaliteit
Wat is de definitie van osteoporose?
Disbalans tussen productie en resorptie van bot –> hierdoor verlies van botmassa en dichtheid (verlies architectuur) –> dit leidt tot zwakte en veel fracturen
- Vertebralen, pols en femur (axiale skelet) hebben er eerder last van: hier is meer spongieus bot (bevat trabeculae) dan corticaal bot
- Focus op mensen die fracturen krijgen of er een groot risico op hebben
- Disbalans kan teveel bot resorptie zijn, maar ook te weinig bot productie of een combinatie van beide