1 ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Ι ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ 7 Η ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΚΑΙ ΦΩΣΦΟΡΟΥ – ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΔΙΕΓΕΡΣΙΜΟΤΗΤΑ

2 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ Στη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών (νευρική-μυϊκή διεγερσιμότητα, μυϊκή συστολή, ρυθμός καρδιακής λειτουργίας), Στην πήξη του αίματος (παράγοντας Χ), Στο σχηματισμό της διάμεσης συνδετικής ύλης των κυττάρων, Στη δραστηριοποίηση ενζυμικών συστημάτων και ως δεύτερος αγγελιοφόρος, Στη σύνθεση και απελευθέρωση της ακετυλχολίνης και άλλων νευροδιαβιβαστών, Στην παραγωγή του γάλακτος.

3 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ Το ολικό ασβέστιο του σώματος στους υγιείς ενήλικες είναι περίπου g και βρίσκεται σχεδόν εξ ολοκλήρου στο σκελετό, σε κρυστάλλους υδροξυαπατίτη [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ], ενώ λιγότερο του 1% είναι διαλυμένο στο εξω- και ενδοκυττάριο υγρό. Το Ca και ο P του σώματος αντανακλούν τις αναλογίες τους στον υδροξυαπατίτη. Για κάθε 10 mmol/L ασβεστίου που κινητοποιούνται από τα οστά απελευθερώνονται όρο 6 mmol/L φωσφόρου.

4 ΔΙΑΙΤΑ ΚΑΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ Ca Η συνήθης δυτική δίαιτα παρέχει περίπου mg στοιχειακού ασβεστίου την ημέρα. Απ’ αυτά, σε φυσιολογικές καταστάσεις, απορροφάται περίπου το 20-30% ( mg), το περισσότερο από το λεπτό έντερο και ένα μικρό ποσοστό από το παχύ. Αντίστοιχα περίπου 800 mg αποβάλλονται καθημερινά με τα περιτώματτα και mg με τα ούρα, σε καταστάσεις ισοζυγίου. To ασβέστιο των περιτωμάττων περιλαμβάνει το μη απορροφηθέν και το απεκκρινόμενο στο έντερο.

5 ΣΧΕΣΗ ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΟΜΕΝΟΥ ΚΑΙ ΑΠΕΚΡΙΝΟΜΕΝΟΥ Ca ΣΕ ΜΕΣΟ ΑΝΘΡΩΠΟ

6 ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ Μελέτες απορρόφησης του ασβεστίου έδειξαν ότι η απορροφητική ικανότητα του εντέρου κυμαίνεται ευρέως μεταξύ 20% και 70%, ελαττώνεται σταθερά με την ηλικία και επηρεάζεται σημαντικά από την προηγούμενη πρόσληψη ασβεστίου, την παρουσία άλλων συστατικών της τροφής (φώσφορος, ίνες), την κύηση, τη λοχεία, το συνολικό ισοζύγιο ασβεστίου και τη διαθεσιμότητα της βιταμίνης D.

7 Η ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΒΙΤΑΜΙΝΗΣ D

8 Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΗΣ ΒΙΤΑΜΙΝΗΣ D

9

10 Η ΒΙΤΑΜΙΝΗ D ΔΡΑ ΣΤΟΝ ΠΥΡΗΝΑ

11 ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ Ca ΣΤΟ ΕΝΤΕΡΟ Το ασβέστιο απορροφάται κατά μήκος του εντέρου με το δωδεκαδάκτυλο και την εγγύς νήστιδα να είναι τα πλέον αποτελεσματικά τμήματα. Ο βαθμός απορρόφησης εξαρτάται από τα επίπεδα της βιταμίνης D και το pΗ του εντέρου. Το όξινο pΗ ευνοεί την αποδέσμευση του ασβεστίου από τα σύμπλοκα συστατικά της τροφής. Το γαστρικό οξύ είναι σημαντικό στην αποδέσμευση του ασβεστίου. Το πιό αδιάλυτο, αλλά συχνά συνταγογραφούμενο ανθρακικό ασβέστιο, απορροφάται λιγότερο σε καταστάσεις αχλωρυδρίας, σε αντίθεση με το κιτρικό ασβέστιο.

12 ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΑΛΑΤΩΝ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ

13 Μηχανισμός απορρόφησης Ca από το έντερο 1.TRPV6 (previously known as CaT1) calcium channel 2.Calmodulin (CaM) 3.Brush border myosin I (BBMI) 4.Calbindin (CaBP)

14 Μηχανισμός απορρόφησης Ca από το έντερο ECaC: Enterocytes Ca Channel

15 ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ Ca++ ΑΠΟ ΤΟ ΕΝΤΕΡΟ Άλλοι παράγοντες που επιδρούν στην απορρόφηση Ca είναι η ηλικία, η δράση οιστρογόνων, η κύηση, η λοχεία, φάρμακα όπως τα κορτικοστεροειδή, ο υπερθυρεοειδισμός ή ο υποθυρεοειδισμός, η μεταβολική οξέωση, η αιθανόλη, η φαινυντοΐνη, η βεραπαμίλη (αναστολέας διαύλων Ca++) κλπ.

16

17 Δράση των γλυκοκορτικοειδών στα οστά

18

19

20 ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΣΤΟ ΑΙΜΑ Στο αίμα το ασβέστιο κυκλοφορεί μερικώς δεσμευμένο με πρωτεΐνες. Σε ποσοστό 40-45% μεταφέρεται δεσμευμένο με λευκωματίνη και 5-10% ευρίσκεται υπό τη μορφή συμπλόκων ιόντων (φωσφορικά, διττανθρακικά, γαλακτικά και κιτρικά) διαλυμένων στο πλάσμα. Έτσι, το 50% του ολικού ασβεστίου του πλάσματος είναι ελεύθερο-ιονισμένο, άρα μεταβολικώς δραστικό και η συγκέντρωσή του ρυθμίζεται “στενά” από το ενδοκρινικό σύστημα.

21

22 ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΚΑΙ ΦΩΣΦΟΡΟΣ Το ατομικό βάρος του ασβεστίου είναι 40 και του φωσφόρου είναι 31, Το ασβέστιο του ορού είναι φυσιολογικά 8,4 –10,2 mg/dl (2,1–2,55 mmol/l) και ο φώσφορος 3,6–5,7 mg/dl (1,2–1,8 mmol/l).

23 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΥ Ca Η συγκέντρωση του εξωκυττάριου ασβεστίου ελέγχεται από έναν ομοιοστατικό μηχανισμό που ρυθμίζει την μετακίνηση του ασβεστίου μεταξύ εξωκυττάριου υγρού, νεφρών, οστών εντέρου. Η μετακίνηση αυτή του ασβεστίου ρυθμίζεται κυρίως από την παραθορμόνη (ΡΤΗ) και την 1,25 διυδρoξυ- βιταμίνη D3 [1,25 (ΟΗ) 2 D3 ή καλσιτριόλη]. Από τη διατήρηση του εξωκυττάριου Ca σε στενά όρια εξαρτώνται βασικές κυτταρικές λειτουργίες.

24 ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ Ca ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΟΡΟ

25 ΠΑΡΑΘΟΡΜΟΝΗ Η παραθυρεοειδική ορμόνη είναι ένα πολυπεπτίδιο που εκκρίνεται από τους παραθυρεοειδείς αδένες σε απάντηση της μείωσης του ιονισμένου ασβεστίου του πλάσματος (ασβεστιο-συντηρητική δράση). Η αλλαγή των συγκεντρώσεων του ιονισμένου ασβεστίου γίνεται αισθητή από τον ειδικό υποδοχέα του ασβεστίου στούς παραθυρεοειδείς, οδηγώντας σε επιθυμητές αλλαγές της έκκρισης ΡΤΗ.

26 Αισθητήρας Ca στους παραθυρεοειδείς

27 ΠΑΡΑΘΟΡΜΟΝΗ ΚΑΙ ΚΑΛΣΙΤΡΙΟΛΗ Επί υπασβεστιαιμίας π.χ. υπάρχει άμεσο ερέθισμα έκκρισης της ΡΤΗ με επακόλουθο αύξηση της σύνθεσης 1,25 (ΟΗ) 2 D3. Η ΡΤΗ αυξάνει την απελευθέρωση Ca και P από τα οστά και την αποβολή P από τους νεφρούς, ενώ η καλσιτριόλη αυξάνει την απορρόφηση Ca και P από το έντερο. Και οι δύο ορμόνες ελαττώνουν την απέκκριση του ασβεστίου. Το απόλυτο αποτέλεσμα είναι αύξηση του ασβεστίου πλάσματος. Το αντίστροφο συμβαίνει επί υπερασβεστιαιμίας.

28 ΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΑΘΟΡΜΟΝΗΣ

29 Η ΚΑΛΣΙΤΟΝΙΝΗ Εκκρίνεται κυρίως από τα C κύτταρα του θυρεοειδή αδένα. Έχει αντίθετη δράση από την παραθορμόνη στη ρύθμιση του ασβεστίου. Αναστέλλει την οστεοκλαστική δραστηριότητα με παράλληλη αύξηση της εναπόθεσής του στα οστά (επίταση της οστεοβλαστικής δραστηριότητας). Μηνυματοδοτεί την αύξηση έκκρισης του φωσφόρου στους νεφρούς.

30

31 ΠΑΡΑΘΟΡΜΟΝΗ – ΚΑΛΣΙΤΟΝΙΝΗ - Ca PTHTCTng/ml ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ PTH TCT

32

33 ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ

34 Ο ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΟΣΤΩΝ Ο οστίτης ιστός αποτελείται από: οστικά κύτταρα (οστεοκλάστες και οστεοβλάστες), Οργανικά συστατικά (κατά 95% από κολλαγόνες ίνες, βλεννοπρωτεϊνες, υαλουρονικό οξύ και χονδροϊτίνη), Ανόργανα άλατα (άμορφο φωσφορικό ασβέστιο που μετατρέπεται σε υδροξυαπατίτη Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH 2 ). Ο ρυθμός ασβεστώσεως του υποστρώμματος εξαρτάται από το γινόμενο διαλυτότητας {Ca 2 } x {PO 4 } στο εξωκυττάριο υγρό.

35 Όσον αφορά την σύσταση των οστών περίπου το 1/3 του βάρους τους είναι οργανική (π.χ. κολλαγόνο - collagen) και τα 2/3 ανόργανη ουσία (υδροξυαπατίτης - hydroxyapatite - Ca, P, K, Na, Mg).

36 ΟΣΤΕΟΒΛΑΣΤΕΣ ΚΑΙ ΟΣΤΕΟΚΛΑΣΤΕΣ

37 Ο ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΟΣΤΩΝ Η ανανέωση του συνόλου του οστίτη ιστού στον ενήλικα αντιστοιχεί στο 15% ανά έτος, ενώ στα παιδιά είναι μεγαλύτερη. Επιτελείται διάσπαρτα σε μικρές λειτουργικά περιοχές τους οστεώνες. Η διαδικασία αυτή επηρεάζεται από την επιβάρυνση και έντονη λειτουργικότητα ή την μακρά ακινησία ενός μέλους. Επίσης από τη βαρύτητα και βέβαια τη διαθεσιμότητα «πρώτων υλών» ασβεστίου και πρωτεΐνης για την οστεοσύνθεση.

38 ΟΣΤΙΚΗ ΑΥΞΗΣΗ

39 ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΗ Η οστική μάζα του ατόμου από τη γέννησή του συνεχώς αυξάνει, μέχρι την ηλικία των 25 ετών. Στην ηλικία των ετών υπάρχει μια σταθεροποίηση αυτής της οστικής πυκνότητας και στη συνέχεια από τα μέχρι το τέλος της ζωής του, υπάρχει μια διαρκής πτώση της οστικής πυκνότητας, η οποία ενώ παρατηρείται και στα δύο φύλα εν τούτοις στις γυναίκες είναι πολύ ραγδαία μετά την εμμηνόπαυση.

40 ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΗ Η απώλεια της οστικής πυκνότητας έχει σαν συνέπεια την απώλεια της ικανότητας του οστού να επιτελεί το καθήκον του, δηλαδή να στηρίζει τα όργανα και να επιτρέπει τις κινήσεις. Η συνεχής αυτή απώλεια της οστικής πυκνότητας εκθέτει το άτομο στον κίνδυνο της οστεοπόρωσης.

41 ΔΙΑΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΗ Η ανεπαρκής πρόσληψη ασβεστίου, του κυριότερου συστατικού των οστών, από τη διατροφή μπορεί να μειώσει σημαντικά την οστική πυκνότητα. Όταν δεν καλύπτονται οι ανάγκες του οργανισμού σε ασβέστιο, τότε ο οργανισμός στρέφεται στην αποθήκη του, τα οστά, και αρχίζει να διαλύει τους κρυστάλλους του ασβεστίου ώστε να καλύψει τις ανάγκες του σε αυτό.

42

43

44 ΦΩΣΦΟΡΟΣ Ο Φώσφορος είναι βασικό συστατικό των οστών. Βρίσκεται σε πολλά τρόφιμα, αλλά κυρίως το κρέας είναι η καλύτερη πηγή. Το 60 % του προσλαμβανόμενου φωσφόρου προέρχεται από το γάλα, το κόκκινο κρέας, το κοτόπουλο, το ψάρι και τα αυγά. Ένα 20% το προσλαμβάνουμε από τα δημητριακά και τα λαχανικά και το υπόλοιπο 20% από τα φρούτα, χυμούς φρούτων και άλλα αφεψήματα. Η χρόνια αυξημένη πρόσληψη φωσφόρου συγκριτικά με το ασβέστιο μπορεί να οδηγήσει σε μείωση οστικής πυκνότητας.

45

46 Μοντέλο απορρόφησης του φωσφόρου Na/Pi-IIb transporters 3 Na ions : 1 phosphate

47 Η σχέση Ca/P

48 ΥΠΕΡΠΑΡΑΘΥΡΕΟΕΙΔΙΣΜΟΣ Διακρίνεται σε πρωτοπαθή (παρουσία αδενώματος στους παραθυρεοειδείς αδένες) και δευτεροπαθή (Χρόνια νεφροπάθεια). Χαρακτηρίζεται από αυξημένη δράση των οστεοκλαστών. Αύξηση αποβολής φωσφορικών ριζών στα ούρα. Υπερασβεσταιμία, υπερασβεστουρία, υποφωσφαταιμία. Εμφάνιση οστεολυτικών εστιών και παθολογικών καταγμάτων των οστών. Ενοχοποιείται για τη δημιουργία έκτοπων ασβεστώσεων και λίθων (φωσφορικού και οξαλικού ασβεστίου) στους νεφρούς.

49 ΥΠΟΠΑΡΑΘΥΡΕΟΕΙΔΙΣΜΟΣ Οφείλεται σε βλάβη ή αφαίρεση των παραθυρεοειδών αδένων (θυρεοειδεκτομή). Αυτοανοσολογική καταστροφή των παραθυρεοειδών αδένων. Το χαρακτηριστικότερο σύμπτωμα είναι η τετανία (πτώση των επιπέδων του ασβεστίου).

50 Ca++ ΚΑΙ ΑΚΕΤΥΛΟΧΟΛΙΝΗ ΣΤΙΣ ΓΑΓΓΛΙΑΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ

51 Ca – Na - Κ και ΜΥΪΚΗ ΣΥΣΠΑΣΗ

52 Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΗΣ ΜΥΪΚΗΣ ΣΥΣΠΑΣΗΣ ΚΑΙ ΤΟ Ca ATP ADP + P i A M A M ATP A M ADP P i A + M ADP P i (Charged Intermediate) Relaxed state Rigor mortis if no ATP Crossbridge energized Crossbridge attachment Crossbrige Motion Ca 2 Actin-Myosin Binding Sites 3

53 Mg – Ca και κεφαλή της μυοσίνης

54 Καρδιακές γλυκοσίδες και Ca στην καρδιά 1.Na+/K+ ATPase 2.NCX: sodium, calcium exchanger 3.Ca v -L: voltage- gated, L-type calcium channel 4.SERCA (sarcoplasmic endoplasmic reticulum Ca2+- ATPase) 5.CalS: calcium bound to calsequestrin 6.RyR: (ryanodine RyR2 receptor)

55 Χρήση αλάτων Ca σε αντιόξινα

56

57

58