(Microsoft PowerPoint - Kemik dokusu ve belirte\347ler.pptx)

FİZYOPATOLOJİ
(KLİNİK BİYOKİMYA)
KEMİK DOKUSU VE
METABOLİK BELİRTEÇLERİ
Prof. Dr Arif ALTINTAŞ
Prof. Dr. Ulvi Reha FİDANCI
Ankara Üniversitesi
Veteriner Fakültesi
Biyokimya Anabilim Dalı
Kemik Doku
Organizmadaki en sert dokudur.
Destek ve koruyucu işleve sahiptir.
Organizmaya biçim verir, organizmanın
yükünü taşır
Kasların hareketini kolaylaştırır.
Organizmanın Ca ve P depolarıdır.
Ara madde (matriks) çoğunlukta,
hücreler azınlıktadır.
• Büyük metabolik rezervlere sahip
değildir
• Glikoz, yağ asitleri ve diğer maddeleri
metabolize edebilir
• Tercih ettiği enerji kaynağı endokrin
sistemden kuruluşuna kadar uyumlu
olarak değişir
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Doku
• Temel madde organik ve inorganik
maddelerden oluşur.
• Organik: (% 25)
-Bağ doku iplikleri- Tip I kollagen iplik (%95)
-Şekilsiz temel madde- proteoglikanlar
(kondroitin-4 sulfat, kondroitin-6, keratan
sulfat), glikozaminoglikanlar (hiyaluronik asit)
ve glikoproteinlerden (osteonektin) oluşur.
• İnorganik: (% 75) Ca-fosfat (%85), Cakarbonat (%10), Ca-florid, Mg-florid, OH ve
sulfat bileşikleri oluşturur.
• Ca ve P hidroksiapatit kristallerini oluşturur.
• Kemiğin kolay kırılmamasını sağlayan öğeler
kollagen ipliklerdir, sertlik sağlayan ise
hidroksiapatit kristalleridir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Yapı ve Fonksiyon
Ca10 (PO4)6
(OH)2
Hidroksiapatit
• Kemik nazik dokuları korur, eklemler için taşıyıcılık görevi alır . Ca, P, Na ve Mg gibi iyonlar için bir
depo olarak hizmet eder. Metabolizma ve dağılımları çeşitli hormonlarla düzenlenir.
• Kemiğin mineral bölümü geniş ölçüde Ca3 (PO4)2 bileşiğidir. Buna florid, karbonat, sitrat, hidroksit
eklenebilir. Mg+2'un çoğu Na+'un ¼'i ve vücut K'unun çok az bir kısmı kemikte mevcuttur. Kemik
kristalleri Hidroksiapatit Ca10 (PO4)6 (OH)2 şeklindedir.
• Kemiğin %25'i organik (bunun da %90'ı kollagen, glikozaminler, glikoproteinler, lipidler ve
peptidlerdir) ve %75'i mineral maddedir (hidroksiapatit, Ca/P oranı 1,5; Na, Mg, Sr, K, Cl, HCO3,
sitrat, su, amorf tri kalsiyum fosfat). Kemik vücut Ca'un %99'unu, vücut Mg'unun %50'sini, vücut
Na'unun %35'ini ve vücut suyunun %9'unu içerir.
• İnorganik madde tek başına kemik hacminin yaklaşık ¼'ini teşkil eder. Gerisi organik kısımdır.
Mineralize olmamış kemik dokusu osteoid diye adlandırılır.
• Organik kısmın %90-95'ini kollagen teşkil eder. Sadece çok az miktarda proteoglikan mevcuttur.
Kemik matriksinde kollagen fibrilleri Tip I'dir ki o tendo ve deride de mevcuttur.
• 49 amino asit artığından oluşmuş küçük bir protein osteocalcin diye adlandırılır ve 3 ɣkarboksiglutamat artığı içerir. Ki bu, kemikte hidroksiapatit kristaline güçlü olarak bağlıdır.
• Kan pıhtılaştırıcı enzimlerde ɣ-karboksiglutamat artığının oluşumu için Vit K esansiyeldir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Yapı ve Fonksiyon
• Kemiklerin organik fazının bloğunda kollagen fibrillerin sentezi osteoblastların görevidir.
Mezenşimal kaynaklı bu hücreler kemik matriksi ile çevrelenirler. Bu safha da bunlar osteosit
diye adlandırılır ve progresif olarak kemik yapma kapasitelerini kaybederler. Kemikte diğer
büyük hücre tipi çok çekirdekli osteoklast olup bu kemik rezorpsiyonuna katılır.
• Kemikte organik maddenin %95'i kollagendir. İnorganik kısmın esasını da hidroksiapatit
kristalleri oluşturur. Kemikte sertliği inorganik tuzlar verirken organik kısım esneklikten
sorumludur.
• Kemik oluşumu (osteogenez) ile fosforilaz ve fosfataz enzimleri ilgilidir. Gelişmekte olan
hayvanların kemik epifizleri fosforilaz içerir ki bu enzim Glikojen ↔ G-1-P'ın birbirine
dönüşmesini katalizler. Bu şekilde, heksozfosfatlar, gliserofosfatlar ve nükleotidler fosfat
iyonlarının potansiyel bir kaynağı durumundadır. Kemikte yüksek konsantrasyonda bulunan
fosfataz ise lokal PO4-3 iyonlarının konsantrasyonunu arttırır.
• Kalsiyum tuzlarının kemik ve dişte depolanması ile ilgili bir diğer enzim karbonik anhidrazdır.
Bu şekilde, hidroksiapatit-karbonat depolanmış olur.
• Tetrasiklin (antibiyotik) kemik oluşumunu etkiler ve fena kemik oluşumuna sebep olur.
• Kemik iliği sarı ve kırmızı kemik iliği şeklinde iki çeşit olabilir. Sarı kemik iliği bol miktarda
yağ ile bağ dokudan ibarettir. Eritrosit oluşumu ile ilgisi yoktur. Bu iş kırmızı kemik iliğinin
görevidir. Bazı şartlarda sarı kemik iliği kırmızı kemik iliği haline geçer ve onun
fonksiyonlarına sahip olabilir. Kırmızı kemik iliği proteinden zengin, yağdan fakirdir. Hem
kırmızı ve hem de sarı kemik iliği albümin, globülin, nükleoprotein, fibrinojen, polipeptid,
fosfolipid ve kolesterol içerir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Metabolizmasını
Metabolizmasını
Etkileyen Faktörler
• Hormonal ve besinsel faktörler kemiğin metabolizmasını, yeniden şekillenmesini,
fonksiyonlarını ve büyümesini düzenler.
• Vit D metabolitlerinin kemik fonksiyonunun regülasyonundaki hakim rolüne ek
olarak Vit A ve Vit C'de iskeletin normal büyümesi ve gelişmesi için gereklidir.
• Askorbik asit de normal kemik gelişmesi için esansiyeldir. Yetersizliğinde
mezenşimal hücrelerin normal kollageni oluşturmalarında yeteneksizlik
kalsifikasyon bozukluğu ile sonuçlanır.
• Kemik hücreleri solunum yapar ve glikoliz devamlı olarak laktik asit üretir. PTH
verilmesi laktat üretim hızını artırır ki bu da pH'nın düşmesi sonucu lokal
demineralizasyon ile sonuçlanabilir. Asit birikimi karbonik anhidraz enzimini
inhibe ederek kemik rezorbsiyonunu bloke edebilir.
• Cinsiyet steroid hormonları kemik büyümesini ve metabolizmasını etkilerler.
Puberti (ergenlik) çağında epifizeal büyüme hem testosteronla ve hemde
östrojenlerle hızlandırılır. Postmenapozal dönemdeki kadınlarda görülen kemik
erimesi östrojen verilmesiyle kısmen durdurulabilir ya da korunabilir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Metabolizmasını
Metabolizmasını
Etkileyen Faktörler
• Prostaglandinler (PG), özellikle PGE serisi in vitro kemik rezorbsiyonunu uyarır ve
çeşitli yangılı bozukluklarda (romatoid artrit gibi) kemik rezorbsiyonuna katılabilir.
• PG biyosentezinin inhibitörleri (asetil salisilik asit gibi) bu etkiyi önler.
• Bazı malignant hastalıklar büyük miktarda PG ve PG metaboliti salar ki bunlar kemik
rezorbsiyonuna ve hiperkalsemiye yol açar.
• Glikokortikosteroidler çeşitli etkileri nedeniyle kemik demineralizasyonuna neden
olur.
• Diğer bir çok hormon da (tiroid hormonları, büyüme hormonu, somatomedinler,
insulin ve çeşitli büyüme faktörü peptidler) iskeletin büyümesine ve metabolizmasına
doğrudan iştirak edebilir.
• Osteoklast aktive edici faktörler, insanda, nitrojenle veya antijenle uyarılmış
mononükleer lökosit kültürlerinden salınmış, çok az tanımlanan bir protein ürünüdür.
• Kemik dokusunun kalsitonine karşı reaksiyon kabiliyeti yüksektir ve bu reaksiyon yaşın
artmasıyla azalır.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemiğin Metabolik Hastalıkları
Kemik fonksiyonunda anormalliklerle sonuçlanan kemik oluşumu (osteogenez) ve
rezorpsiyonu (osteoliz) olaylarında yaygın bozuklukları kapsayan metabolik
hastalıklardır. İki sınıfta incelenebilir:
• Osteoporoz: Mineralin matrikse oranında herhangi bir değişiklik olmaksızın
iskeletin tüm kitlesinde azalma ile karakterizedir.
• Ricketsia ve osteomalasi: Büyümekte olan ve olgun iskelette kemiğin organik
matriksinin mineralizasyonunda bozukluk ile tanınır.
• Bir başka kemik bozukluğu olan Paget's hastalığı kemiğin yapımı ve yıkımında
bozuklukla karakterizedir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Metabolizmasının Biyokimyasal Belirteçleri
• Kemik metabolizmasının incelenmesinde
kemik biyopsisi önem taşır, ancak, teknik çok
özel deneyimi gerektirir.
• Kemik rezorpsiyonunun incelenmesi
osteoblast-enzim türevlerinin veya kollagen
yıkım ürünlerinin idrar veya serumdaki
konsantrasyonlarının ölçümü ile sağlanabilir.
• Kemik oluşumu dolaylı olarak kollagen
sentezinde öncül peptidlerin, enzimlerin ve
osteoblast proteinlerin serum
konsantrasyonlarının ölçülmesi ile sağlanır.
I. Kemik rezorpsiyonu (osteoliz)
Serum belirteçleri
Tartarat-rezistan asit fosfataz
İdrar belirteçleri
Pridinolin, deoksipridinolin
(kollagen-çapraz bağlar)
Açlık kalsiyum konsantrasyonu
Hidroksiprolin
Hidroksilizin glikozidler
II. Kemik oluşumu (osteogenez)
Serum belirteçleri
ALP (toplam veya kemik izoenzimi)
Osteokalsin
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Metabolizmasının Biyokimyasal Belirteçleri
• Serum asit fosfataz (AcP) aktivitesi kemik, prostat,
trombositler, eritrositler ve dalaktan köken alır.
• Kemiklerde asit fosfataz osteoklastlar tarafından üretilir. En
az altı izo-enzimi vardır.
• Serum ve idrarda pridinolin ve deoksipridinolin kemiklerden
köken alır.
• Hayvanlarda açlık halindeki idrar kalsiyum konsantrasyonu
(kreatinin ile düzeltilmiş) kemik rezorpsiyonunun dolaylı
ölçüm kriteridir. Çünkü, mide bağırsak sisteminden kalsiyum
emilimi yeterli değildir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji
Kemik Metabolizmasının Biyokimyasal Belirteçleri
• Hidroksiprolin başlıca kollagende bulunur. Kemik kollageni vücut kollageninin
%50'sini gösterdiğinden idrardaki hidroksiprolin kemik rezorpsiyonunun dolaylı
göstergesidir.
• Hidroksilizin de kollagende bulunan bir amino asit olup kollagen yıkımından sonra
tekrar kullanılamaz. Kollagende galaktozil-hidroksilizin ve glikozil-hidroksilizin
şeklinde bulunur.
• Serum ALP aktivitesi, izoenzimleri ile birlikte, karaciğer, kemik, böbrek, plasenta
ve bağırsaktan köken alır. Kemik alkali fosfatazı osteoblast hücre membranlarında
bulunur ve kemik oluşumu sırasında serbest bırakılır.
• Osteokalsin Vit K-bağımlı bir proteindir. Osteoblastlar ve odontoblastlar
tarafından üretilir ve çoğu kollagen olmayan yapıdadır.
• Vit D, 1,25 dihidroksi Vit D osteoblastlar tarafından osteokalsin üretimini indükler.
• Osteokalsin kemik oluşumunun en önemli belirteçlerinden biridir.
• Gelişimi ile ilgili olarak çoğu serum belirteçlerinin değerleri genç hayvanlarda
olgunlara kıyasla yüksektir. Kemik rezorpsiyonu besin alımından sonra ve geceleri
artış gösterir. Bu nedenle analizler için örnek toplama günün aynı saatinde
gerçekleştirilmelidir.
Prof. Dr. Altıntaş - Prof. Dr. Fidancı
Fizyopatoloji