Luun aineenvaihdunnan systeeminen säätyminen (C Cardemil, 2014)

LÄHDE:
 Cardemil C. Systemic regulation of bone metabolism. In: Effects of antiresorptive agents on inflammation and bone regeneration..p. 9-10  ( 2014  Thesis)

Suomennosta 

• Luun aineenvaihdunnan systeeminen säätely ( C. Cardemil: Systemic regulation of bone metabolism)

Usea endokriininen tie kontrolloi luun aineenvaihduntaa ja säätelee mineraalien sekä glukoosin homeostaasia.
Niissä tekijöissä, jotka kontrolloivat mineraalien homeostaasia, on

•  lisäkilpirauhashormoni, (Parathyreoid hormone, PTH), 
•  Vitamiini D hormoni (1,25(OH)2D)
•  fibroblastien kasvutekijä 23 (FGF23), jota osteosyytti tuottaa.

 Energia-ainenvaihdunnassa   aineenvaihtoa säätelee

•  leptiini (LEP), 
•  sympaattinen hermosto (SNS),  
• osteokalsiini(OC) 
•  insuliini.

D-vitamiinia muodostuu ihossa auringonvalon vaikutuksesta ja silloin esimutoinen D2 vitamiini  muuttuu D3- vitamiiniksi  kehon lämmöstä ja  tämä vitamiinimuoto  muuttuu  edelleen  maksassa 25- hydroxyvitamiiniksi
(25(OH)D3). Munuaisessa   se muuttuu metabolisesti  aktiiviksi vitamiini D hormoniksi 1,25(OH)2D3.
 

Jos  lisäkilpirauhasessa sijaitseva   kalsiumia tunnistava  reseptori  havaitsee seerumin  kalsiumpitoisuuden olevan matala, stimuloituu rauhasesta esiin lisäkilpirauhashormonia (PTH).  



Sitten PTH vuorostaan stimuloi osteoklastien tekemää luun resorboimista,  kalsiumin imeytymistä munuaisista ja munuaisten  1,25(OH)2D3-  tuotantoa, jonka toimesta   suolesta  imeytyisi enemmän kalsiumia vereen  ja näin  lisääntyy seerumin kalsiumpitoisuus.




Jos seerumin fosfaattipitoisuudet ja  1,25(OH)2D3  pitoisuudet  ovat koholla , luussa (osteosyyteissä)  stimuloituu esiin FGF23 tuotanto, mikä  puolestaan  estää  lisäkilpirauhashormonin (PTH) tuotoa ja  metabolisesti aktiivin D- vitamiinin  1,25(OH)2D3  muodostumista.  ja niin myös  estyy  suolesta tapahtuva kalsiumin imeytyminen. Näiden lisäksi stimuloituu fosfaatin erittyminen munuaisista.
http://rimg.geoscienceworld.org/content/64/1/223.extract



Leptiini (LEP)  on peptidihormoni, jota  rasvasolut, adiposyytit, tuottavat ja uskotaan sillä olevan  säätelevää vaikutusta luun massaan, vaikkakin leptiinin täsmä roolista luussa vielä väitellään.
On kaksi päähypoteesiä  leptiinin  suorittamasta luun säätelystä:
(1) luunmuodostuksen epäsuora vaimentaminen  (suppressio) hypotalamuksen kautta lisäämällä sympaattisen hermojärjestelmän (SNS) signalointia  serotoniinisynteesin  (5-HT) suppressiolla,  vaimennuksella,
ja
(2)  suora positiivinen vaikutus lisäämällä osteoblastien proliferaatiota ja differentiaatiota.



Lisäksi  sympaattisen hermojärjestelmän (SNS) lisääntynyt signalointi lisää  osteokalsiinin (OC)  tuotantoa osteoblasteista ja osteosyyteistä , mikä puolestaan stimuloi haiman beeta-soluja lisäämään  insuliinintuotantoaan, mikä  taas stimuloi osteoblasteja ja niiden osteokalsiinin (OC) tuotantoa.

Osteoblastien insuliinisignalointi  edistää myös luun resorptiota alentamalla osteoprotegeriinin (OPG) ilmenemistä  täten stimuloiden osteoklastogeneesiä. 

Edelleen osteokalsiini (OC) stimuloi  adiposyyttejä tuottamaan adiponektiiniä, insuliiniherkkää hormonia.

Estrogeeni ja androgeeni omaavat vahvoja vaikutuksia luuston kasvuun ja ne osallistuvat myös luuston homeostaasiin.

Estrogeeni estää luukatoa lisäämällä osteoprotegeriinin (OPG)  ilmenemistä osteoblasteissa ja vähentämällä  RANKL:in  ja TNF-alfan ilmenemistä.  Estrogeeni vaikuttaa luitten pituuskasvuun, sillä  pienissä pitoisuuksissa estrogeeni tehostaa  luuston kasvua ja suuret pitoisuudet johtavat  kasvulevyjen fuusioon.
 Estrogeenit ovat myös  tehokkaita säätelijöitä kasvuhormonille (GH) ja insuliinin kaltaiselle kasvutekijälle 1 (IGF-1). Oletetaan myös, että estrogeeni indusoi prekursorisolujen erilaistumista osteoblasteiksi adiposyyttien erilaistumisen kustannuksella estäen täten osteoblastien apoptoitumista.

Sukupuolihormonien reseptorit omaavat erilaiset tehtävät HOHKALUUN (trabecular bone)   ja KUORILUUN  (cortical bone)  alueella.  Vasteet kasvuhormonien, hormonien ja mekaanisen  rasituksen muutoksille ovat myös erilaiset  pitkien luitten PERIOSTEUM  ja   ENDOSTEUM -pinnoilla.

ERalfa, estrogeenin reseptori alfa, on luussa kaikkein tärkein estrogeenin vaikutusten välittäjä.
Alentuneeseen HOHKALUUN  (trabecular bone)  resorptioon johtaa estrogeenin suorat vaikutukset osteoklasteihin ja suorat tai epäsuorat  vaikutukset B-lymfosyytteihin, joita vaikutuksia välittää ERalfa.
KUORILUUN ( Cortical bone) massaa estrogeeni suojaa  epäsuorasti osteoblastiprogeniittoreitten  ERalfa- reseptorin kautta  heikentämällä  luun reorptiota endokortikaalisilla pinnoilla.
Osteoblastein androgeenireseptori (AR)  on välttämätön  miesten HOHKALUUN (trabecular bone) ylläpidossa.

LRP-5-Wnt-beeta -kateniini signalointitien aktivoituminen  vaaditaan luun fysiologisessa vasteessa mekaaniseen rasitukseen.
LRP-5   on  Low-density lipoprotein receptor- related protein 5. 
ERalfa on osoittautunut  Wnt- signalontia  vahvistavaksi  osteoblasti-progeniittorisoluissa. 
Iän mukana osteoblastien  vastaavuus mekaaniseen stimulukseen  alenee, mikä saattaa johtua menopaussissa  tapahtuvasta estrogeenin kadosta, koska  ERalfa säätyy alas.

Päivitys 20.1. 2017
LÄHDE:  Väitöskirja Carina Cardemil: Effects of antiresorptive agents on inflammation and bone regeneration in different osseus sites- experimental and clinical studies.  University of Gothenburg. ISBN 978-91-628-9108-4.
Kappale Systemic regulation of bone metabolism  sivut 9-10.Suomennosta.