Mineral ve Kemik Metabolizması İnorganik mineraller (Ca, PO4, Mg) hidroksiapatit kristalleri: Ca10(PO4)6(OH)2 Organik matriks (tip I kollojen) İki temel hücre grubu vardır: Osteoklastlar: kemik rezorpsiyonu (yıkım) Osteoblastlar: yeni matriks sentezi (yapım)

Kemik Yapım ve Yıkım Döngüsü Eski kemik Osteoklastlar Yeni Osteoid Osteoblastlar Yeni Mineralize olan kemik Yıkım Yapım

Osteoklastik kemik rezorpsiyonu Lizozomal enzimler ve hidrojen iyonları rezorpsiyonun gerçekleşeceği mikro-çevreye salınır Asidifikasyon kalsiyum-fosfat’ın çözülmesini ve Lizozomal hidrolazlar için gerekli optimum pH’nın oluşmasını sağlar H iyonu için karbonik anhidraz II enzimi gereklidir Oluşan H iyonu mikroçevreye (aktif ATPaz ile), bikarbonat ise plazmaya verilir

Osteoblastik Aktivite Mononükleer hücreler Kemikte bulunan proteinlerin bir çoğunu sentezler Ayrıca çeşitli büyüme faktörleri ve sitokinleri de salgılar Mineralizasyonu kontrol eder Membrandan kalsiyum ve fosfat geçişleri Alkalen Fosfataz: Organik fosfatlardan fosfat iyonları oluşturur Kemik yapım belirteçidir

Kemikte Bulunan Temel Proteinler Kollajen tip I (organik materyalin %90-95’ini oluşturur) Kollajen tip V Osteokalsin Osteopontin Kemik siyaloproteini Osteoprotegerin Kondroitin sülfat proteoglikan

Osteokalsin Kollagen-dışı proteinlerin en fazla bulunanı Aktif vitamin D sentezini artırır Vitamin K bağımlı karboksilasyon (glutamat—gama karboksiglutamat) Ca iyonlarını bağlar Kemik mineralizasyonunda görev alır Kemik yapım belirteçi olarak kullanılır

Osteoprotegerin (OPG) Sitokinlerden Osteoklast aktivitesini engeller Östrojen ile uyarılır Menapoz sonrası östrojen aktivitesinin azalmasına bağlı üretimi azalır Kemik kaybı artar

Kalsiyum (Ca++) Normal bir erişkinde yaklaşık 1 kg Ca bulunur. İskelet sistemi (%99) Yumuşak dokular Ekstrasellüler sıvı Hücre içinde Kemikte esas olarak ekstrasellüler kristaller olarak bulunur: hidroksiapatit kristalleri Ca10(PO4)6(OH)2

Kalsiyum metabolizması İskelet 25 mmol/gün 25 Mol (99%) Barsak Böbrek 13 mmol/gün 300 mmol/gün 2.20 mmol/L (30mmol) 3 mmol/gün 290 mmol/gün Plazma/ICF 10 mmol/gün 15 mmol/gün

Kalsiyum’un Biyolojik Fonksiyonları Yapısal (kemik, diş) Metabolik Sinir aksiyon potansiyelleri Na/K pompalarının çalışması Hücre içi ileti sistemi Kas kasılması (kontraksiyon) Enzimlerin kofaktörü (koagülasyon) Nöro-endokrin sekresyon Hücre metabolizması ve büyüme

Kalsiyum Dengesi Paratiroid hormon (parathormon) Vitamin D Kalsitonin Daha az olmak üzere; Östrojen Testosteron Glukokortikoidler Büyüme hormonu (growth hormon) İnsülin Tiroid hormonları Prostoglandin E

Plazmadaki Kalsiyum Dağılımı İyonize Kalsiyum ~1.0 mmol/L Total Kalsiyum ~2.0 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.95 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L

Plazma Kalsiyum’u Kandaki kalsiyumun tamamına yakını plazmada bulunur: 8.6 – 10.0 mg/dL Plazma’da üç ana formda bulunur: İyonize  %50 Plazma proteinlerine bağlı  %40-45 Küçük iyonlarla kompleks  %5-10 Total kalsiyum : plazmadaki tüm kalsiyum’u içerir İyonize kalsiyum : esas aktif olan kısımdır

mmol/L = Ağ/MA mmol/L = mg/MA MA x mmol/L = mg/L Örnek: Ca MA = 40 2 mmol/L x 40 = 80 mg/L = 8 mg/dl

pH Değişimlerinin Etkisi : Asidoz Total Kalsiyum ~2.0 mmol/L İyonize Kalsiyum ~1.0 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.95 mmol/L Total Kalsiyum ~2.00 mmol/L İyonize Kalsiyum ~1.40 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.55 mmol/L H+ Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L

pH Değişimlerinin Etkisi : Alkaloz Total Kalsiyum ~2.0 mmol/L İyonize Kalsiyum ~1.0 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.95 mmol/L Total Kalsiyum ~2.00 mmol/L pH Değişimlerinin Etkisi : İyonize Kalsiyum ~0.60 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~1.35 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L

Bağlayıcı Proteindeki Değişiklikler Total Kalsiyum ~2.0 mmol/L İyonize Kalsiyum ~1.0 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.95 mmol/L Total Kalsiyum ~1.45 mmol/L İyonize Kalsiyum ~0.95 mmol/L Bağlı Kalsiyum ~0.55 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L Kompleks Kalsiyum ~0.05 mmol/L

Kalsiyum Fizyolojisi Kalsiyum normalde çok dar sınırlar içerisinde tutulmaya çalışılır: 8.6 - 10.0 mg/dl Çeşitli kontrol mekanizmaları PTH Vitamin D ve metabolitleri Kalsitonin Kompleks reaksiyonlar GI emilimi Renal Klerens Kemik

Parathormon (PTH) Pre-pro-paratiroid hormon olarak sentezlenir ve 115 aminoasitten oluşan tek bir zincirden oluşur Pro-paratiroid hormon 90 aminoasitli; aktif form olan PTH ise 84 aminoaistli bir polipeptiddir. Tiroid bezinin dört kenarına yapışmış dört küçük endokrin bezde sentezlenir. Görevi kan kalsiyum düzeyini yükseltmektir. Kan kalsiyumu belirli bir seviyenin üzerine çıktığında “negatif feedback” mekanizması ile sentezi durur.

Kalsiyum dengesi - PTH etkisi -ve feedback PTH 1:25-DHCC Azalmış Ca Klirensi Artmış CA Absorpsiyonu Artmış Ca Turnover’ı Net Resorpssiyon Plazma/ICF Ca++

Vitamin D (kalsitriol) Metabolizması VitD3 25-hidroxykalsiferol (25-HCC) VitD3 AKTİF INAKTİF 1,25-dihidroxykalsiferol 24,25-dihidroxykalsiferol

Kalsitriol Diyetle alınan Ca ve PO4 emilimini artırır. Kemikte Calbindin D sentezini artırır (enterositte) Kemikte Osteoblastlara bağlanarak ALP ve osteokalsin düzeylerini artırır Yüksek konsantrasyonda osteoklastik aktiviteyi artırır Böbrekte kendi aktivitesini inhibe eder. Ca reabsorbsiyonu üzerine minimal etki

Kalsitonin Tiroid bezinin medüller C (parafolliküler) hücrelerinden salgılanır 32 aminoasitten oluşan bir polipeptiddir. Salgılanması iyonize kalsiyum tarafından kontrol edilir Plazma kalsiyum düzeyi yükseldiği zaman uyarılır ve kan kalsiyumu ve fosforunu düşürür (osteoklastik kemik yıkımını inhibe eder)

Patofizyoloji Düzenleyici mekanizmalarda bozukluk PTH vitamin D İskelet sistemi bozuklukları Kemik metaztazları Paget hastalığı Hedef organ bozuklukları barsak - malabsorbsiyon böbrek Diyet

Fosfat Erişkin bir insanda yaklaşık 600 gram bulunur. Bunun da %85’i iskelette yer alır; %15’i yumuşak dokularda (çoğu intrasellüler) bulunur. Plazma inorganik fosfat düzeyi: 2.5-4.5 mg/dL Hücre içinde çoğu inorganik fosfat şeklinde bulunur: Nükleik asitler Fosfolipitler Fosfoproteinler Yüksek enerjili bileşikler

Magnezyum (Mg++) Vücutta yaklaşık 25 gram bulunur ve bunun da %55’i iskelet sisteminde yer alır %45’i intrasellülerdir. Hücre içinde çoğu proteinlere bağlıdır Sitozolde bulunan Mg’un %80’i ATP’ye bağlı durumdadır Plazma Mg konsantrasyonu 1.7-2.4 mg/dL dir %55’i serbest halde %30’u bağlı (büyük oranda albumine) %15’i ise kompleks haldedir (fosfat, sitrat, anyonlar gibi) 300’den fazla enzimin kofaktörüdür