Y khoa Ykhoa, y học, y tế, kiến thức, lâm sàng, cận lâm sàng, chẩn đoán, điều trị, phác đồ, diễn đàn y khoa, hệ sinh thái y khoa online, mới nhất và đáng tin cậy.
Sinh lý tổng hợp canxi, phosphate, sự tạo thành của xương và răng, và chuyển hóa của vitamin D, hormon tuyến cận giáp (PTH) và calcitonin tất cả có liên quan chặt chẽ với nhau. Nồng độ ion canxi dịch ngoại bào, ví dụ, được ảnh hưởng bởi mối liên quan giữa hấp thu canxi ở ruột, sự bài tiết canxi ở thận và sự lắng đọng cũng nhu giải phóng canxi ở xương, tất cả đều chịu ảnh hưởng của các hormon trên. Do cân bằng nội môi của photpho và canxi lcó mối liên quan chặt chẽ, nên chúng sẽ được làm rõ cùng nhau ở chương này.
TỔNG QUAN VỀ CANXI VÀ PHOTPHATASE Ở TRONG DỊCH NGOẠI BÀO VÀ HUYẾT TƯƠNG
Nồng độ canxi dịch ngoại bào thường được duy trì ổn định, nó hiếm khi tăng hoặc giảm vài phần trăm quanh giá trị bình thường khoảng 9.4 mg/dl , tương đương khoảng 2.4 mmol/l. Sự duy trì ổn định này là cần thiết bởi vì canxi nắm vai trò chủ chốt trong nhiều quá trình sinh lý,bao gồm co cơ vân, cơ tim, cơ trơn, sự đông máu, sự dẫn truyền thần kinh. Những tế bào dễ bị kích thích (như tế bào thần kinh) rất nhạy cảm với sự thay đổi của nồng độ ion canxi, nếu tăng quá ngưỡng bình thường (tăng canxi máu) gây giảm hoạt động của hệ thần kinh ;ngược lại, giảm nồng độ canxi trong máu (hạ canxi máu) làm cho các tế bào thần kinh trở nên dễ bị kích thích hơn.
Một đặc điểm của nồng độ canxi dịch ngoại bào là chỉ có 0.1% tổng canxi của cơ thể là nằm ở đây, khoảng 1% là ở trong tế bào và bào quan của nó ,và phần còn lại được cất trữ ở xương.Bởi vậy xương như thể là 1 bể chứa lớn, giải phóng canxi khi nồng độ canxi ngoại bào thấp,và dự trữ bớt khi nồng độ vượt quá.
Khoảng 85% photphatase của cơ thể dự trữ trong xương, 14-15% ở trong tế bào, và nhỏ hơn 1% ở dịch ngoại bào. Mặc dù nồng độ photphate dịch ngoại bào không được kiểm soát như nồng độ canxi,nhưng phosphate tham gia rất nhiều chức năng quan trọng và được điều hòa bởi cùng những yếu tố kiểm soát canxi.
CANXI Ở HUYẾT TƯƠNG VÀ DỊCH NỘI BÀO
Canxi ở trong huyết tương tồn tại ở 3 dạng (hình 80-1): (1) Khoảng 41 % (1 mmol/L) ở dạng kết hợp với protein huyết tương và không thể khuyếch tán qua màng lọc cầu thận; (2) khoảng 9% (0.2 mmol/L) là có thể đi qua màng lọc cầu thận do được kết hợp với các ion của huyết tương và dịch nội bào (citrate and phosphate…) ở dạng không ion hóa; và (3) khoảng 50% còn lại có khả năng đi qua màng lọc cầu thận và bị ion hóa.
Như vậy, huyết tương và dịch nội bào có nồng độ ion canxi vào khoảng 1.2 mmol/ L(2,4mEq/ l, bởi vì nó là ion hóa trị 2,chỉ chiếm khoảng 1 nửa tổng nồng độ canxi trong huyết tương. Canxi dạng ion tham gia vào nhiều chức năng, bao gồm tác dụng của canxi lên tim, hệt thần kinh, sự tạo xương.
PHOSPHATE VÔ CƠ Ở DỊCH NGOẠI BÀO
Photsphate vô cơ ở huyết tương tồn tại ở 2 dạng : HPO42- và H2PO4−. Nồng độ của HPO42- khoảng 1.05 mmol/L, và nồng độ của H2PO4− khoảng 0.26 mmol/ L. Khi tổng phosphate ở dịch ngoại bào tăng , nó làm tăng số lượng của cả 2 dạng ion phosphate . Thêm nữa,khi Ph của dịch ngoại bào bị tăng toan hóa ,thì sẽ có hiện tượng tăng của H2PO4− và giảm ở HPO42- , trong khi hiện tượng xảy ra ngược lại khi dịch ngoại bào bị kiềm hóa. Mối liên quan này sẽ được trình bày ở thăng bằng kiềm toan trong chương 31
Bởi vì rất khó để có thể định lượng chính xác số lượng của HPO42- và H2PO4− trong máu ,thường tổng photphate được đo dưới dạng milligrams phosphorus trên decilit (100 milliliters) của máu.giá trị trung bình của tổng số lương phosphate đươc đưa ra khoảng 4 mg/dl, thay đổi giữa giá trị bình thường là 3 đến 4 mg/dl người lớn and 4 đến 5 mg/dl iở trẻ nhỏ
SINH LÝ KHÔNG LIÊN QUAN XƯƠNG (NONBONE) ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ CANXI VÀ PHOTPHATE Ở DỊCH CƠ THỂ
Sự thay đổi mức của phosphate dịch ngoại bào từ rất thấp so với giá trị bình thường cho đến gấp 2-3 lần giá trị bình thường không gây ra những thay đổi lập tức ở cơ thể.Trái lại ,thậm chí chỉ 1 sự thay đổi nhỏ tăng giảm của canxi trong dịch ngoại bào có thể gây những tác dụng sinh lý tức thì. Thêm vào đó giảm canxi,photphate máu mạn tạo nên sự giảm khoáng hóa xương mạnh,sẽ được giải thích ở chương sau
Hạ canxi gây kích thích hệ thần kinh và Tetany. Khi nồng độ inon canxi dịch ngoại bào hạ xuống dưới mức bình thường, hệ thần kinh trở nên dễ bị kích thích hơn do sự tăng tính thấm của màng tế bào thần kinh với ion Na, cho phép sự xuất hiện của điện thế hoạt động dễ dàng. Ở nồng độ canxi huyết tưong giảm một nửa ,các thần kinh cơ ngoại biên trở nên dễ bị kích thích, trở nên co 1 cách tự nhiên,các xung động hình thành,sau đó lan truyền đến các thần kinh cơ ngoại biên gây ra hình ảnh co cơ cơn tetany điển hình. Bởi vậy, giảm canxi máu gây ra tetany.Nó cũng thỉnh thoảng gây ra co giật bởi tác động làm tế bào não dễ bị kích thích
Hình 80-2 hình ảnh tetany ở tay, thường xuyên xuất hiện đầu tiên trước khi tetany xảy ra ở các phần khác của cơ thế. Nó được gọi là carpopedal spasm.
Tetany xảy ra khi nồng độ canxi máu hạn từ giá trị bình thường khoảng 9.4 mg/dl đến khoảng 6 mg/ dl, khoảng dưới 35% giá trị bình thường và có thể gây chết người ở khoảng 4 mg/dl.
Ở trên động vật ,hạ canxi máu rất nhiều có thể gây ra những ảnh hưởng ít khi xuất hiện trên người, như là giãn tim rõ rệt,thay đổi hệ enzym vẫn chuyển của tế bào , tăng tính thấm màng ở 1 số tế bào(như tế bào thần kinh), và hủy hoại hệ thống đông máu
Tăng canxi máu làm giảm hoạt động của hệ thần kinh và cơ. Khi nồng độ canxi trong dịch cơ thể tăng , hệ thống thần kinh trở nên trì tr ệ và các phản xạ vận động của hệ thần kinh trung ương trở nên chậm chạp. Hơn nữa,tăng nồng độ canxi giảm thời gian QT của tim và gây ra thiếu ngon miệng, táo bón, có thể do sự giảm co bóp của cơ thành ống tiêu hóa. Những ảnh hưởng trên bắt đầu xuất hiện khi mức canxi máu tăng trên 12 mg/dl, và nó trở nên rõ rệt hơn khi trên 15 mg/dl. Khi nồng độ canxi máu tăngt rên 17 mg/dl , tinh thể canxi phosphat có khả năng kết tủa khắp cơ thể,điều mà sẽ được thảo luận sau ở phần nhiễm độc cận giáp.
HẤP THU VÀ BÀI TIẾT CỦA CANXI VÀ PHOSPHATE.
Sự hấp thu ở ruột và bài tiết qua phân của canxi và phosphate. Lượng cần thiết hàng ngày là khoảng 1000mg/ngày với cả canxi và phosphate,tương đương có trong khoảng 1 l sữa.Thường thì những ion hóa trị 2 thường khó hấp thu ở ruột.Tuy nhiên,như sẽ được bàn tới sau,vitamin D hỗ trợ sự hấp thu canxi ở ruột,và khoảng 35% canxi chúng ta nuốt vào sẽ được hấp thụ,phần còn lại sẽ được bài tiết ở phân.
Thêm vào đó khoảng 250mg/ngày của ion canxi đi vào ruột thông qua các dịch tiết của hệ tiêu hóa và sự bong của các tế bào chế nhầy. Do đó khoảng 90% (900 mg/ ngày) của lượng canxi cung cấp hàng ngày được bài tiết qua phân (hình 80-3).
Sự hấp thu của phosphat ở ruột diễn ra 1 cách dễ dàng.Ngoại trừ 1 phần phosphate bài tiết ở phân nhờ sự kết hợp với ion canxi không thể hấp thụ ,hâu như tất cả lượng phosphat trong bữa ăn được hấp thu vào máu qua ruột và bài tiết sau đó qua thận
Sự bài tiết bởi thận của canxi và phosphate.Khoảng 10 % (100 mg/day) của canxi nuốt vào bài tiết qua nước tiểu. Khoảng 41% canxi liên kết với protein huyết tương và vì vậy không được lọc bởi màng cầu thận. phần còn lại kết hợp với anion như phosphate (9 %) hoặc được ion hóa(50%) được lọc qua cầu thận vào ống thận.
Thông thường ống thận hấp thu khoảng 99% lượng canxi , và khoảng 100mg/ngày tiết ra trong nước tiểu. khoảng 90 % canxi trong nước tiểu đầu được tái hấp thu ở ống lượn gần,quai henle,1 phần đầu của ống lượn xa.
Ở đoạn sau của ống lượn xa và đoạn đầu ở ống góp,hấp thu khoảng 10% còn lại tùy vào thay đổi,phụ thuộc vào nồng độ canxi trong máu.
Khi nồng độ canxi máu thấp ,sự tái hấp thu này là tuyệt vời bởi không có canxi nào mất đi qua nước tiểu . Ngược lại, thậm chí vài phút sau khi nồng độ canxi máu tăng trên mức bình thường sự bài tiết canxi đã tăng lên đáng kể chúng ta sẽ làm rõ ở phần sau,yếu tố quan trọng nhất điều khiển sự tái hấp thu canxi ở ống góp,cũng như điều chỉnh lượng bài tiết canxi là PTH.
Sự bài tiết phosphat ở thận được kiểu soát bởi cơ chế điều hòa tràn (overflow mechanism), giải thích ở chương 31 . Đó là khi nồng độ phosphate huyết tương dưới giá trị nguy kịch khoảng 1 mmol/L,tất cả lượng phosphate trong nước tiểu đầu được tái hấp thu và không có phosphate nào mất đi trong nước tiểu. Khi trên nồng độ nguy hiểm, dẫu sao,tốc độ của sự bài tiết phosphate tương ứng với sự tăng nồng độ. Nên thận điều tiết nồng độ phosphate dịch ngọai bào bằng việc thay đổi tốc độ bài tiết theo nồng độ phosphate máu và tốc độ lọc của thận
Tất nhiên, sẽ được bàn ở phần sau, PTH có thể làm tăng đáng kể lượng phosphat bài tiết bởi thận,do đó giữ vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nồng độ canxi và phosphate máu.
XƯƠNG VÀ MỐI LIÊN QUAN TỚI NỒNG ĐỘ CANXI VÀPHOSPHATE DỊCH NGOẠI BÀO
Xương là hỗn hợp bởi chất căn bản tăng cường đáng kể bởi sự lắng đọng của muối canxi. Trung bình xương dài chứa 30% khối lượng là chất nền và 70% là muối. Xương mới hình thành có phần trăm chất căn bản cao hơn nhiều muối.
Chất căn bản xương. Chất căn bản xương bao gồm 90 đến 95 % là sợi collagen,còn lại là 1 chất đồng nhất sệt gọi là chất nền(ground substance). Sợi collagen kéo dài chính dọc theo chiều dài của lực căng và tạo cho xương độ bền.
Chất nền là hốn hợp của dịch ngoại bào thêm proteoglycans, đặc biệt là acid chondroitin sulfate and hyaluronic. Chức năng cụ thể của từng loại proteoglycans chưa được sáng tỏ,mặc dù chúng giúp điều chỉnh sự lắng đọng muối.
Muối xương Tinh thể xương lắng đọng trên chất căn bản xương là hỗn hợp chính của calcium và phosphate. Công thức chủ yếu của muối tinh thể ,được biết đến như là hydroxyapatit, có công thức như sau: Ca10( PO4)6(OH)2
Mỗi tinh thể dài khoảng 400 angstroms , dày 10 đến 30 angstroms,và rộng 100 angstroms,có hình dáng như đĩa dài và mỏng.Tỉ lệ giữa canxi và phosphate có thể thay đổi đáng kể với điều kiện dinh dưỡng khác nhau,trong khoảng từ 1.3-2.0.
Na,K,Mg và ion carbonate cũng có mặt trong muối xương, mặc dù x-quang thất bại trong việc xác định chính xác cấu trúc muối tạo ra bởi chúng.Vì vậy,giả thuyết,chúng liên hợp với các tinh thể hydroxyapatite hơn là tự tổ chức thành các tinh thể riêng mình.Giả thuyết này khiến cho có thể có nhiều loại ion góp phần liên hợp tạo tinh thể muối xương từ hoàn toàn ngoại lai với xương, như là strontium, uranium, plutonium, đến các vật liêụ phóng xạ khác , chì vàng,các kim loại nặng khác. Sự lắng đọng các chất phóng xạ trong xương có thể gây nhiễm xạ kéo dài, và nếu có 1 lượng đủ lắng đọng, 1 osteogenic sarcoma (bone cancer) có thể phát triển.
Độ căng dãn và sức chịu lực của xương. Mỗi sợi colagen của xương dài được tạo thành bởi sự lặp lại định kỳ của các đoạn mỗi 640 angstroms chiều dài;các tinh thể hydroxyapatite nằm bên cạnh mỗi đoạn của sợi và liên kết chặt chẽ với nó. Mối liên kết này ngăn chặn cắt “shear” trong xương; Nó ngăn chặn các tinh thể muối và các sợi collagen rời ra khỏi vị trí vốn có để tạo nên sức mạnh của xương. thêm vào đó, các phân đoạn của các sợi colagen cạnh nhau chồng chéo lên nhau, gây ra tinh thể hydroxyapatite cũng bị chồng chéo giống như các viên gach đan vào nhau trên bức tường.
Sợi colagen của xương, giống như ở trong gân, có một sức căng dãn tuyệt vời,trong khi đó muối canxi có 1 sức chịu lực tốt.Sự kết hợp này cộng thêm sự sắp xếp giữa chúng giữa chúng tạo nên một cấu trúc tuyệt vời cả về căng dãn và chịu lực
SỰ LẮNG ĐỌNG VÀ HẤP THU CỦA CANXI VÀ PHOSPHATE Ở XƯƠNG—CÂN BẰNG VỚI DỊCH NGOẠI BÀO
Hydroxyapatite không kết tủa ở dịch ngoại bào mặc dù quá bão hòa ion Calcium vàPhosphate ion. Nồng độ ion canxi và phosphate ở dịch ngoại bào lớn hơn đáng kể so với điều kiện để xảy ra kết tủa của hydroxyapatite. Tuy nhiên, các chất ức chế tồn tại ở hầu hết các mô của cơ thể,như là ở huyết tương, để ngăn chặn những sự kết tủa này; ví dụ như:pyrophosphate. Do đó, hydroxyapatite tinh thể không thể kết tủa ở các mô bình thường ngoại trừ ở xương mặc dù nồng độ quá bão hòa của chúng.
Cơ chế của sự lắng đọng canxi xương. Bắt đầu bởi is the sự tiết của các phân tử collagen ( collagen monomers) và chất nền (chủ yếu là proteoglycans) bởi tạo cốt bào.Các đơn phân collagen được poly hóa nhanh chóng để tạo ra sợi collagen;kết quả tạo thành ”osteoid”,một chất liệu giống sụn nhưng khác biệt ở chỗ cho phép muối canxi lắng đọng nhanh chóng trên nó.Khi osteoid hình thành ,một số tạo cốt bào bị giam giữ trong nó và trờ nên ngủ yên. Ớ bước này chúng được gọi là các tế bào xương(cốt bào) (osteocytes.)
Trong vài ngày sau khi osteoid hình thành,muối canxi bắt đầu lắng đọng trên bề mặt các sợi collagen .Sự lắng đọng đầu tiên chỉ xảy ra ở một số thời điểm dọc theo sợi collagen, (forming nidi minute) sau quá trình này diễn ra thường xuyên hơn, phát triển hàng ngày, hàng tuần cho đến khi tạo thành sản phẩm cuối cùng,tinh thể hydrox-yapatite.
Muối canxi ban đầu được lắng đọng chưa phaỉ là tinh thể hydroxyapatite mà ở dạng các hợp chất vô định hình (noncrystalline), sư pha trộn của muối như là CaHPO4 × 2H2O, Ca3(PO4)2 × 3H2O, và các chất khác. Sau đó,bởi một quá trình thay thế và bổ sung các nguyên tử,hoặc tái hấp thu và tái kết tủa,các muối được chuyển đổi thành các tinh thể hydroxyapatite trong khoảng thời gian vài tuần hoặc vài tháng. Một vài phần trăm có thể vẫn còn vĩnh viễn ở dạng vô định hình, rất quan trọng do các muối vô định hình có thể được hấp thụ nhanh chóng khi nhu cầu canxi tăng ở dịch ngoại bào.
Mặc dù cơ chế làm lắng đọng các muối canxi ở osteoid chưa được hiểu đầy đủ, sự kiểm soát của quá trình này dường như phụ thuộc phần lớn vào pyrophosphate, chất làm ức chế tạo thành tinh thể hydroxyapatite và lắng canxi của xương.Các ngưỡng của pyrophosphate, lần lượt, được quy định bởi ít nhất ba phân tử khác. Một trong những phân tử quan trọng nhất là một chất được gọi là tissuenonspecific alkaline phosphatase (TNAP),giúp phá vỡ pyrophosphate và giữ ngưỡng của nó trong giới hạn để sự lắng canxi có thể xảy ra khi cần thiết. TNAP được tiết ra bởi các tạo cốt bào vào osteoid để trung hòa pyrophosphate, và khi pyrophosphate đã bị vô hiệu hóa, liên kết tự nhiên giữa các sợi collagen và muối canxi gây ra sự kết tinh hydroxyapatite.Tầm quan trọng của TNAP trong khoáng hóa xương được minh họa bằng các thử nghiệm chuột thiếu gen TNAP, làm ngưỡng pyrophosphate tăng quá cao, được sinh ra với xương bị mềm mà không đủ canxi.
Các tạo cốt bào cũng tiết ít nhất là hai chất khác tham gia vào điều chỉnh canxi hóa xương: (1) nucleotide phosphodiesterase pyrophosphatase 1 (NPP1), chất sản xuất pyrophosphate bên ngoài tế bào, và (2) protein ankylosis (ANK), chất đóng góp vào bẻ chứa ngoại bào của pyrophosphate bằng cách vận chuyển nó từ bên trong ra bề mặt của tế bào. Sự thiếu hụt của NPP1 hoặc ANK gây giảm pyrophosphate ngoại bào và làm thừa canxi hóa xương, như xương spurs, hoặc thậm chí canxi hóa của các mô khác như gân và dây chằng của cột sống, xảy ra ở những người có một dạng viêm khớp được gọi là viêm cột sống dính khớp.
Sự lắng đọng của canxi ở các mô không phải xương dưới điều kiện bất thường. Mặc dù các muối canxi thường không kết tủa trong các mô bình thường bên cạnh xương, nhưng dưới điều kiện bất thường,chúng có thể kết tủa. Ví dụ, kết tủa trong thành động mạch trong xơ cứng động mạch và làm cho các động mạch để trở thành ống như xương. Tương tự như vậy, các muối canxi thường xuyên lắng đọng trong các mô bị thoái hóa hay những cục máu cũ. Có lẽ,trong trường hợp này,chất ức chế ngăn chặn sự lắng đọng của các muối canxi biến mất trong các mô, do đó cho phép sự lắng đọng
TRAO ĐỔI CANXI GIỮA XƯƠNG VÀ DỊCH NGOẠI BÀO
Nếu các muối canxi hòa tan được tiêm tĩnh mạch, nồng độ ion canxi có thể ngay lập tức tăng đến ngưỡng cao. Tuy nhiên, trong vòng 30 đến 60 phút, nồng độ ion canxi lại trở lại bình thường. Tương tự như vậy, nếu số lượng lớn các ion canxi được loại bỏ từ khối lượng tuần hoàn, nồng độ ion canxi lại trở lại bình thường trong vòng 30 phút đến 1 giờ. Những ảnh hưởng này là do xương chứa một loại canxi dễ trao đổi, loại này luôn luôn trong trạng thái cân bằng với các ion canxi trong dịch ngoại bào
Một phần nhỏ dạng canxi dễ trao đổi này cũng là dạng canxi được tìm thấy trong tất cả các tế bào mô, đặc biệt là trong các tế bào có tính thấm cao như gan và đường tiêu hóa. Tuy nhiên, hầu hết dạng canxi này trung tập trong xương. Nó thường chiếm khoảng 0,4-1 phần trăm của tổng số canxi xương. Loại canxi này lắng đọng vào xương trong dạng muối dễ dàng huy động như CaHPO4 và muối canxi vô định hình.
Canxi dễ trao đổi quan trọng vì là nguồn cung cấp cơ chế đệm nhanh chóng để giữ nồng độ ion canxi trong dịch ngoại bào từ ngưỡng quá thừa hoặc quá thiếu trở về giá trị bình thường
LẮNG ĐỌNG VÀ TÁI HẤP THU-SỰ LÀM MỚI CỦA XƯƠNG
Sự lắng đọng xương bởi tạo cốt bào. Xương liên tục được lắng đọng bởi tạo cốt bào, cũng như liên tục được tái hấp thu ở nơi hủy cốt bào đang hoạt động (Hình 80-4).
Tạo cốt bào được tìm thấy trên bề mặt ngoài của xương và trong các hốc xương. Một số lượng nhỏ các hoạt động của tạo cốt bào xảy ra liên tục trong tất cả các xương đang sống ( khoảng 4 phần trăm của tất cả các bề mặt tại bất kỳ thời điểm ở người lớn, như vậy xương mới luôn liên tục hình thành.
Sự tiêu hủy của xương – chức năng của hủy cốt bào: xương liên tục tiêu hủy do sự có mặt của hủy cốt bào,là 1 loại tế bào lớn, có khả năng thực bào, đa nhân (chứa khoảng 50 hạt nhân) là các dẫn xuất của bạch cầu đơn nhân hoặc các tế bào giống bạch cầu đơn nhân hình thành trong tủy xương.Các huỷ cốt bào ở dạng hoạt động chiếm tỉ lệ dưới 1 phần trăm của bề mặt xương của một người lớn. ở phần sau của chương chúng ta sẽ thấy rằng PTH điều khiển hoạt động của các hủy cốt bào.
Về mặt mô học, tiêu hủy xương xảy ra ngay lập tức bên cạnh các huỷ cốt bào. Cơ chế tiêu hủy này được cho là như sau:Hủy cốt bào gửi các bộ phận giống như lông chuyển về phía xương , tạo thành 1 bề mặt xù xì (Hình 80-5).Các lông nhung tiết ra hai loại chất: (1) enzym phân giải protein , giải phóng từ lysosome của hủy cốt bào,và (2) một số axit, bao gồm axit citric và acid lactic,giải phóng từ các ty lạp thể và các túi tiết.Các enzym này tiêu hóa hoặc phá vỡ các cấu trúc nền của xương, và là nguyên nhân gây nên sự giải phóng của muối xương.Các hủy cốt bào cũng hấp thụ các minute particles của chất nền xương và các tinh thể bằng cách thực bào,sau đó phá vỡ và giải phóng các chất sản phẩm vào máu
Như đã đề cập trước, hormon PTH kích thích hoạt động hủy cốt bào và quá trình tiêu hủy xương, nhưng quá trình này xảy ra thông qua cơ chế gián tiếp.Các hủy cốt bào tham gia không có thụ thể với hocmon PTH. Thay vào đó , các tạo cốt bào truyền tín hiệu đến tiền hủy cốt bào để tạo hủy cốt bào trưởng thành. Hai protein từ tạo cốt bào chịu trách nhiệm về tín hiệu này là thụ thể hoạt hóa cho yếu tố nhân κB ligand (receptor activator for nuclear factor κ-B ligand) (RANKL) và yếu tố macrophage colonystimulating factor,cả hai đều cần thiết cho sự hình thành của các hủy cốt bào trưởng thành.
PTH gắn vào thụ thể ở bên cạnh tạo cốt bào, kích thích sư tổng hợp của RANKL, hay còn gọi là osteoprotegerin ligand (OPGL). RANKL gắn vào thụ thể của nó (RANK) trên các tế bào tiền hủy cốt bào, khiến chúng biệt hóa thành hủy cốt bào đa nhân trưởng thành. Các huỷ cốt bào trưởng thành sau đó phát triển một bề mặt xù xì và giải phóng các enzym và acid thúc đẩy tái hấp thu xương.
Tạo cốt bào cũng sản xuất osteoprotegerin (OPG), hay còn gọi là yếu tố ức chế osteoclastogenesis, một cytokine ức chế tiêu hủy xương. OPG hoạt động như một “mồi nhử” ,gắn với RANKL và ngăn không cho tương tác với thụ thể của nó,việc này giúp ngăn chặn sự biệt hóa của các tiền hủy cốt bào thành các hủy cốt bào trưởng thành tham gia vào quá trình tiêu hủy xương. OPG đối nghịch các hoạt động tiêu hủy của PTH, trên chuột thiếu hụt gen tổng hợp OPG có sự giảm rõ rệt khối lượng xương so với những con chuột có gen OPG bình thường.
Cho dù các yếu tố điều tiết OPG chưa được hiểu rõ, vitamin D và PTH có vẻ như kích thích sự sản xuất của hủy cốt bào trưởng thành thông qua tác động kép vừa ức chế sản xuất OPG vừa kích thích sự tổng hợp RANKL. Glucocorticoid cũng thúc đẩy hoạt động tế bào hủy cốt bào và tiêu hủy xương bằng cách tăng sản xuất RANKL và giảm sự hình thành của OPG. Mặt khác, các hormone estrogen kích thích sản xuất OPG. Sự cân bằng của OPG và RANKL được sản xuất bởi tạo cốt bào đóng một vai trò quan trọng quyết định hoạt động hủy cốt bào và sự tiêu hủy xương
Tầm quan trọng của phương pháp điều trị tác động vào hệ OPG-RANKL hiện vẫn đang thử nghiệm. Một số loại thuốc mới mô phỏng tác dụng của OPG bằng cách ngăn chặn sự tương tác của RANKL với thụ thể của nó dường như có ích cho việc điều trị loãng xương ở phụ nữ sau mãn kinh và ở một số bệnh nhân ung thư xương.
Cân bằng giữa sự lắng đọng và sự tiêu hủy của xương. Ngoại trừ xương đang phát triển, tỷ lệ giữa sự lắng đọng và sự tiêu hủy thường bằng nhau, vì vậy tổng khối lượng của xương vẫn không đổi. Hủy cốt bào thường chiếm số lượng nhỏ nhưng chúng tập trung với nhau và một khi số lượng của hủy cốt bào bắt đầu phát triển, Chúng thường mất 3 tuần để tiêu hủy xương, tạo ra một đường hầm đường kính 0,2-1 mm và dài vài milimet.Kết thúc quá trình, các hủy cốt bào biến mất và tạo cốt bào xâm nhập vào các đường hầm này giúp xương mới bắt đầu phát triển. Sự lắng đọng xương tiếp tục trong vài tháng, với các xương mới được lát thành các lớp lát liên tiếp theo các vòng tròn đồng tâm (lamellae) ở bề mặt bên trong của khoang cho đến khi đường hầm kín. Sự lắng đọng chấm dứt khi xương bắt đầu xâm lấn vào các mạch máu chịu trách nhiệm cấp máu khu vực. Các kênh mà mạch máu chạy bên trong , được gọi là các kênh haversian, là phần còn lại của hốc ban đầu (original cavity). Mỗi vùng mới của xương lắng đọng theo cách này được gọi là osteon, như hình 80-6.
Giá trị của việc liên tục làm mới xương: Việc liên tục lắng đọng và tiêu hủy của xương giữ một số chức năng sinh lý quan trọng. Đầu tiên, xương có thể điều chỉnh sức mạnh của nó tương xứng với mức chịu lực của xương(bone stress). Kết quả là, xương dày lên khi chịu tải trọng nặng.Thứ hai, ngay cả hình dạng của xương cũng có thể được sắp xếp lại để phù hợp hơn với các lực cơ học thông qua lắng đọng và tiêu hủy xương sao cho phù hợp với hướng chịu lực.Thứ 3, do xương cũ trở nên tương đối giòn và dễ gãy, vậy nên chất nền mới là cần thiết để thay thế các chất nền đã thoái hóa.Do vậy,tính dẻo dai của xương luôn được duy trì. Thật vậy,ở xương của trẻ em,tỷ lệ lắng đọng và tiêu hủy rất nhanh chóng vậy nên xương trẻ em ít giòn hơn là ở người già với tỷ lệ lắng đọng và tiêu hủy chậm.
Mức chịu lực của xương (Bone “Stress.”) kiểm soát tốc độ lắng đọng xương. Xương được lắng đọng sao cho tương ứng với lực ép mà xương phải chịu. Ví dụ, các xương của các vận động viên nặng hơn so với các người khác. Ngoài ra, nếu một người có 1 chân bị bó bột nhưng vẫn tiếp tục bước đi trên chân đối diện, xương chân trong bột trở nên mỏng mất khoảng 30% canxi trong vòng một vài tuần, trong khi xương đối diện vẫn dày và có mật độ canxi bình thường. Do đó, các sức ép vật lý kiên tục kích thích sự lắng đọng và canxi hóa xương (calcification)
Mức chịu lực cũng góp phần quy định hình dạng của xương trong một số trường hợp. Ví dụ, nếu một xương dài như xương chân gãy ở vị trí trung tâm và sau đó hồi phục ở hóc, các sức nén vào bên trong của các góc làm tăng sự lắng đọng của xương. Tăng tiêu hủy xảy ra ở bên ngoài ở các góc nơi xương không được nén. Do đó sau nhiều năm tăng lắng đọng ở bên trong của xương gập góc và tiêu hủy xương ở bên ngoài, xương có thể trở thành gần như thẳng, đặc biệt là ở trẻ em vì sự làm mới nhanh chóng của xương ở lứa tuổi trẻ.
Sự sữa chữa xương gãy của tạo cốt bào. Gãy xương kích hoạt tối đa tất cả các tạo cốt bào ở màng xương và trong xương tham gia hàn gắn vết gãy. Ngoài ra,số lương nhiều của tạo cốt bào mới được hình thành gần như ngay lập tức từ các tế bào “osteoprogenitor”, đó là tế bào gốc xương trong bề mặt phủ ngoài xương, được gọi là “màng xương.” Sau đó, trong vòng một thời gian ngắn, một phình lớnbao gồm các mô thuộc tạo cốt bào và các chấn căn bản xương mới, Sau một thời gian ngắn sự lắng đọng của các muối canxi, phát triển giữa hai đầu gãy của xương. Khu vực này được gọi là “callus”
Nhiều bác sĩ phẫu thuật chỉnh hình sử dụng sức ép xương để đẩy nhanh tốc độ làm lành chỗ gãy. Sự đẩy nhanh này được thực hiện thông qua sử dụng các dụng cụ cơ khí đặc biệt giúp giữ các đầu xương gãy với nhau để bệnh nhân có thể tiếp tục sử dụng các xương ngay lập tức. các làm này gây sức ép trên đầu đối diện của xương gãy, mà tăng hoạt động của nguyên bào xưởng chỗ gãy và thường rút ngắn thời gian lành
VITAMIN D
Vitamin D có vai trò quan trọng giúp tăng hấp thu canxi từ ruột; nó cũng có các tác dụng quan trong trọng viêc lắng đọng xương và tiêu hủy xương, điều sẽ được thảo luận sau đây. Tuy nhiên, vitamin D ban đầu không phải là chất hoạt động gây ra những ảnh hưởng trên. Thay vào đó vitamin D phải được biến đổi thông qua những phản ứng ở gan và thận để đến được hoạt chất cuối cùng :1,25-dihydroxycholecalciferol, hay còn gọi là 1,25(OH)2D3.
Hình 80-7 Miêu tả quá trình biến đổi của vitamin D. Cholecalciferol (Vitamin D3) được tổng hợp ở da. một số hợp chất có nguồn gốc từ sterol thuộc họ vitamin D, và chúng đều có một số tác dụng tương đồng. Vitamin D3 (còn gọi là cholecalciferol) là hợp chất quan trọng nhất,được hình thành trong da do kết quả nhờ chiếu xạ của 7- dehydrocholesterol,một chất có trên da, bởi tia cực tím từ mặt trời. Vậy nên , tiếp xúc với ánh nắng mặt trời phù hợp giúp ngăn ngừa thiếu vitamin D. Các hợp chất vitamin D bổ sung có trong thức ăn khá giống với cholecalciferol hình thành trong da, ngoại trừ việc thay thế một hoặc nhiều nguyên tử mà không làm ảnh hưởng tới chức năng của chúng.
Cholecalciferol được biến đổi thành 25-Hydroxychole cal-ciferol ở gan. Bước đầu tiên kinh trong chuỗi kích hoạt cholecalciferol là để biến nó thành 25-hydroxycholecalciferol, xảy ra ở gan. Quá trình này bị hạn chế vì 25- hydroxycholecalciferol có 1 cơ chế điều hòa ngược(feedback inhibitory) với các chất trong dãy phản ứng. sự điều hòa này là vô cùng quan trọng bởi vì 2 lý do
Thứ nhất, cơ chế điều hòa ngược này điều chỉnh chính xác nồng độ của 25-hydroxycholecalcifer-ol trong huyết tương, tác dụng được minh họa trong hình 80-8. Lưu ý rằng lượng vitamin D3 có thể tăng lên nhiều lần nhưng nồng độ của 25-hydroxychole-calciferol vẫn gần như bình thường. Cơ chế điều hòa ngược này ngăn chặn tình trạng quá nhiều vitamin D khi mà vitamin D3 đưa vào quá lớn
Thứ hai, việc chuyển đổi có kiểm soát này của vitamin D3 để 25-hydroxycholecalciferol bảo tồn các vitamin D được lưu trữ trong gan để sử dụng trong tương lai. Khi vitamin D3 được chuyển đổi, các 25-hydroxycholecalciferol vẫn tồn tại trong cơ thể chỉ một vài tuần, trong khi đó ở dạng vitamin D, nó có thể được lưu trữ trong gan trong nhiều tháng.
Sự tổng hợp của 1,25-Dihydroxycholecalciferol ở thận và sư kiểm soát bằng hocmon Parathyroid hình 80-7: cho thấy quá trình chuyển hóa ở các ống thận 25 -hydroxycholecalciferol đến 1.25-dihydroxycholecalciferol. Chất sau này là bằng hình thức là dạng hoạt động mạnh nhất của vitamin D vì sản phẩm trước đó trong sơ đồ của hình 80-7 có ít hơn 1/1000 của tác dụng vitamin D.Do đó, nếu vắng mặt của thận , vitamin D gần như không còn hiệu quả.
Lưu ý hình 80-7 rằng việc chuyển hóa 25-hydroxycholecalciferol đến 1,25-dihydroxycholecalciferol đòi hỏi có PTH. Khi không có PTH, hầu như không có 1.25-dihydroxycholecalciferol được hình thành. Do đó, PTH có ảnh hưởng đến chức năng của vitamin D trong cơ thể
Nồng độ ion canxi điều khiển quá trình tổng hợp 1,25-Dihydroxycholecalciferol. Hình 80-9 cho thấy rằng nồng độ trong huyết tương của 1,25-dihydroxycholecalciferol là ảnh hưởng ngược bởi nồng độ canxi trong huyết tương. có 2 lý do cho sự ảnh hưởng này. Đầu tiên, các ion canxi cótác dụng nhỏ trên việc ngăn chuyển hóa của 25-hydroxycholecalciferol thành 1,25-dihy-droxycholecalciferol. Thứ hai, quan trọng hơn,chúng ta sẽ làm rõ trong chương này,tốc độ tiết PTH bị ức chế rất nhiều khi nồng độ canxi huyết tương tăng trên 9-10 mg / 100 ml.Do đó, khi nồng độ canxi dưới mức này,PTH thúc đẩy sự chuyển đổi 25- hydroxycholecalciferol đến 1,25-dihydroxycholecalciferol trong thận. Ở nồng độ canxi cao hơn, khi PTH bị ức chế ,25-hydroxycholecalciferol được chuyển thành một hợp chất khác 24,25-dihydroxychole-calciferol gần như không có tác dụng như vitamin D
Khi nồng độ canxi huyết tương là đã quá cao, hình thành các 1,25-dihydroxycholecalciferol bị giảm rất nhiều. Thiếu 1,25-dihydroxycholecalciferol, lần lượt, giảm sự hấp thu canxi từ ruột, xương, và ống thận, do đó giúp nồng độ ion canxi rơi trở lại về mức bình thường
TÁC DỤNG CỦA VITAMIN D
Dạng hoạt động của vitamin D, 1,25- dihydroxycholecalciferol,có nhiều ảnh hưởng lên ruột , thận, và xương làm tăng hấp thu canxi và phosphate vào dịch ngoại bào và tham gia vào cơ chế điều hòa ngược của những chất này.Thụ thể vitamin D có mặt trong hầu hết các tế bào trong cơ thể và nằm chủ yếu trong nhân tế bào.Tương tự như các thụ thể steroid và hormone tuyến giáp,các thụ thể vitamin D có vùng bắt hocmon(hormonebinding) và vị trí bắt ở DNA(DNA binding domains). Các thụ thể vitamin D tạo thành một phức hợp với thụ thể nội bào, thụ thể retinoid-X,và liên kết phức tạp DNA và kích hoạt phiên mã trong hầu hết các trường hợp. Trong một số trường hợp, tuy nhiên,Vitamin D ngăn chặn sự phiên mã. Mặc dù thụ thể của vitamin liên kết với nhiều dạng của cholecalciferol,nhưng ái lực của nó vơi 1,25- dihydroxycholecalciferol là gấp khoảng 1000 lần cho 25 hydroxycholecalciferol, điều này giải thích hoạt tính sinh học tương đối của chúng
Tác dụng như hormon của vitaminD giúp tăng hấp thu canxi. 1,25-Dihydroxycholecalciferol có chức năng như một loại “hormone” thúc đẩy sự hấp thu canxi của ruột. Nó thúc đẩy sự hấp thu này chủ yếu bằng cách tăng, sau khoảng thời gian 2 ngày, hình thành các calbindin, một protein giúp bắt canxi, trong các tế bào biểu mô ruột. Chức năng của protein này ở diềm bàn chải của các tế bào giúp vận chuyển canxi vào các tế bào chất. Canxi sau đó di chuyển qua basolateral membrane của tế bào bằng cách khuyếch tán thuận lợi.Tốc độ sự hấp thu canxi tỉ lệ thuận với số lượng protein bắt canxi này này. Hơn nữa, protein này vẫn còn trong các tế bào nhiều tuần sau khi 1,25-dihydroxycholecalciferol đã đào thải khỏi cơ thể, do đó kéo dài tác dụng hấp thu canxi
Các tác dụng khác của 1,25-dihydroxycholecalciferol cũng có thể đóng vai trò trong việc tăng sự hấp thu canxi là sự hình thành (1) một triphosphatase adenosine calciumstimulated ở bờ bàn chải của các tế bào biểu mô và(2) một phosphatase kiềm (alkaline phosphatase) trong các tế bào biểu mô.Những bằng chứng về tác dụng này vẫn chưa được rõ ràng
Vitamin D hỗ trợ hấp thu phosphate ở ruột. Mặc dù phosphate thường được hấp thụ dễ dàng, dòng phosphate qua biểu mô đường tiêu hóa được tăng cường bởi vitamin D. Người ta tin rằng sự tăng cường này kết quả từ tác dụng trực tiếp của 1,25-dihydroxycholecalciferol, nhưng nó có thể llà thứ phát do tác động của hormone này vào sự hấp thu canxi, Do canxi đóng vai trò như một trung gian vận chuyển các phosphate.
Vitamin D làm giảm bài tiết Calcium và Phosphate trong nước tiểu. Vitamin D cũng làm tăng tái hấp thu canxi và phosphate bởi các tế bào biểu mô của ống thận, do đó làm giảm bài tiết các chất ở trong nước tiểu. Thuy nhiên, tác dụng này là yếu và có lẽ không giữ vai trò quan trọng trong việc điều tiết nồng độ các chất này trong dịch ngoại bào
Ảnh hưởng của vitamin D đối với xương và quan hệ của nó với hoạt động của hocmon tuyến cận giáp. Vitamin D đóng vai trò quan trọng trong sự tiêu hủy xương và lắng đọng xương.Quá nhiều lượng vitamin D gây tiêu hủy xương. Trong sự vắng mặt của vitamin D,tác dụng gây tiêu hủy xương của PTH (được thảo luận trong phần tiếp theo) sẽ giảm đáng kể hoặc thậm chí bị ngăn lại . Cơ chế tác dụng này của vitamin D chưa được hiểu đầy đủ nhưng được cho là kết quả của các e ảnh hưởng của 1,25-dihydroxycholecalciferol để tăng vận chuyển canxi qua màng tế bào.
Vitamin D ở số lượng nhỏ giúp tăng canxi hóa xương. Một trong những cách để thúc đẩy canxi hóa là tăng cường hấp thu canxi và phosphate từ ruột. Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp vắng mặt của sự tăng này, nó vẫn tăng cường khoáng hoá xương.Lại 1 lần nữa, Cơ chế của tác dụng này là không rõ ràng, nhưng có lẽ cũng là do khả năng của 1,25-dihydroxycholecalciferol gây vận chuyển các ion canxi qua màng tế bào, nhưng trong trường hợp này, có lẽ theo hướng ngược lại thông qua các màng tế bào tạo xương hoặc hủy xương
HOCMON PARATHYROID
Hormone tuyến cận giáp cung cấp một cơ chế mạnh mẽ để kiểm soát nồng độ canxi và phosphate ngoại bào bằng cách điều tiết tái hấp thu ở ruột, bài tiết qua thận, và trao đổi giữa dịch ngoại bào và xương của các ion này. Hoạt động vượt quá của tuyến cận giáp gây ra giải phóng nhanh chóng của các muối canxi từ xương, với tăng calci huyết quả trong dịch ngoại bào; ngược lại, thiếu hụt chức năng của tuyến cận giáp gây giảm calci máu, thường gây nên cơn tetanyl
Giải phẫu sinh lý của tuyến cận giáp.
Thông thường con người có bốn tuyến cận giáp, nằm ngay phía sau tuyến giáp- ở mỗi cực trên và mỗi cực dưới của tuyến giáp . Mỗi tuyến cận giáp có chiều dài khoảng 6 mm, 3 mm rộng, và 2 mm dày và trông giống mô mỡ màu nâu sẫm. tuyến cận giáp khó có thể xác định vị trí trong các phẫu thuật tuyến giáp bởi vì chúng thường trông giống như chỉ là thùy nhỏ của tuyến giáp. Vì lý do này, trước khi cắt toàn bộ hoặc bán phần tuyến giáp phải tách riêng các tuyến cận giáp ra.
Loại bỏ một nửa các tuyến cận giáp thường không gây ra sự bất thường về sinh lý. Loại bỏ của ba trong bốn tuyến bình thường gây ra hiện tượng suy tuyến cận giáp thoáng qua, nhưng kể cả chỉ còn 1 số lượng nhỏ của các mô tuyến cận giáp còn lại chúng vẫn có khả năng phì đại để đáp ứng như lúc ban đầu.
Tuyến cận giáp của con người trưởng thành, Như hình 80-10, chứa chủ yếu là các tế bào chính (chief cell) và một số lượng nhỏ đến trung bình các tế bào oxyphil , nhưng tế bào oxyphil vắng mặt ở nhiều loài động vật cũng như ở người trẻ. Thế bào chính được cho là tiết ra phần lớn, nếu không phải tất cả, của PTH. Chức năng của các tế bào oxyphil là không chắc chắn, nhưng các tế bào được cho là thay thế khi các tế bào chính không còn khả năng tiết ra hormone.
Công thức hóa học của PTH. PTH đã phân lập được ở dạng tinh khiết. Nó được tổng hợp đầu tiên trên ribosome dưới hình thức preprohormone, một chuỗi polypeptide dài 110 axit amin
Các mạng lưới nội chất và bộ máy golgi cắt preprohormone này thành một prohormone với 90 axit amin và cắt tiếp đến 84 axit amin, sau đó nó được đóng gói trong các túi tiết bên trong tế bào chất . Hocmon hoàn chỉnh có trọng lượng phân tử khoảng 9500. Tiểu phần nhỏ hơn khoảng 34 axit amin tiếp giáp với đuôi N của phân tử cũng đã được phân tách từ tuyến cận giáp cũng có đầy đủ tác dụng tương tự như hocmon PTH. Thực tế, bởi vì thận nhanh chóng loại bỏ toàn bộ dạng hocmon chứa 84 axit amin trong vòng vài phút nhưng việc loại bỏ các mảnh còn lại của nó phải mất nhiều giờ ,do đó một phần tác dụng nội tiết được gây ra các mảnh còn lại này
TÁC DỤNG CỦA HOCMON PTH LÊN NỒNG ĐỘ CANXI VÀ PHOSPHATE DỊCH NGOẠI BÀO
Hình 80-11 chỉ ra ước lượng nồng độ canxi trong máu và phosphate gây ra bởi việc đột nhiên tiêm PTH trên động vật và tiếp tục trong nhiều giờ. Lưu ý rằng lúc bắt đầu truyền nồng độ ion canxi bắt đầu lên và đạt cao nguyên trong khoảng 4 giờ. Tuy nhiên, nồng độ phosphate giảm nhanh hơn so với tăng canxi và đạt mức thấp nhất trong vòng 1 hoặc 2 giờ. sự tăng nồng độ canxi chủ yếu là do 2 tác dụng: (1) tác dụng của PTH để tăng canxi và phosphate tái hấp thu từ xương, và (2) tác dụng nhanh chóng của PTH để giảm sự bài tiết canxi qua thận. Sự suy giảm nồng độ phosphate được gây ra bởi tác dụng mạnh mẽ PTH là tăng thải trừ phosphate qua thận, tác dụng này thường đủ lớn để vượt quá lương phosphate tái hấp thu từ xương.
Hocmon PTH huy động canxi và phosphate từ xương
PTH có hai cơ chế để huy động canxi và phosphate từ xương. Một là cơ chế nhanh chóng thường bắt đầu trong vài phút và tăng dần trong vài giờ. Cơ chế này là kết quả của việc hoạt hóa của tế bào xương sẵn có (chủ yếu là các cốt bào (osteocytes)) để thúc đẩy giải phóng canxi và phosphate . Cơ chế thứ 2 chậm hơn nhiều, đòi hỏi phải có một vài ngày hoặc thậm chí cả tuần để đạt đỉnh, nó là kết quả từ sự gia tăng của hủy cốt bào, làm tăng tiêu hủy xương, không chỉ đơn thuần là sự giải phóng các muối calcium ,phosphate từ xương.
Cơ chế giải phóng nhanh canxi và phosphate từ việc hủy xương. Khi số lượng lớn hocmon PTH được tiêm vào, nồng độ ion canxi trong máu bắt đầu tăng trong vòng vài phút, rất nhanh trước khi các tế bào xương mới được hình thành. nghiên cứu mô học và sinh lý học đã chỉ ra rằng PTH làm loại bỏ các muối xương từ hai khu vực trong xương: (1) từ các chất căn bản xương ở vùng bên cạnh của cốt bào nằm trong xương và (2) trong vùng lân cận của các tạo cốt bào dọc theo bề mặt xương
Người ta không cho rằng một trong hai : tạo cốt bào hoặc tế bào xương (cốt bào) có chức năng huy động các muối xương, bởi vì cả hai loại tế bào đều có nguồn gốc từ tiền tạo cốt bào(hay tế bào gốc của mô xương) và thường được biết đến với sự lắng đọng xương và canxi hóa của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tạo cốt bào và tế bào xương tạo thành một hệ thống liên kết với nhau trải dài toàn bộ xương,trên tất cả các bề mặt của xương, ngoại trừ các bề mặt nhỏ tiếp giáp với các hủy cốt bào (xem hình 80-5). Thật vậy,sau 1 thời gian, hệ thống này kéo dài từ tế bào xương này đến tế bào xương kia khắp cả xương và kết nối với cả các tế bào xương ở bề mặt và tạo cốt bào. Hệ thống rộng lớn này được gọi là hệ thống màng tế bào xương (osteocytic membrane system), và nó được cho là cung cấp một màng giúp ngăn cách xương với dịch ngoại bào
Giữa màng tế bào xương và xương có lượng nhỏ dịch xương. Các thí nghiệm cho thấy màng tế bào xương bơm ion canxi từ dịch xương vào dịch ngoại bào, tạo ra nồng độ ion canxi trong dịch chỉ bằng 1 phần 3 trong dịch ngoại bào. Khi các bơm này hoạt động quá mức, nồng độ canxi dịch xương rơi thậm chí thấp hơn, và các muối calcium, phosphate sau đó được giải phóng từ xương.Cơ chế này được gọi osteolysis, và nó xảy ra mà không có hiện tượng tiêu hủy(tái hấp thu) chất căn bản xương. Khi bơm bị bất hoạt, nồng độ canxi dịch xương tăng cao và muối phosphat cao được lắng đọng trở lại vào chất nền.
Khi nào thì PTH tham gia vào đây? Đầu tiên,Màng tế bào của cả tạo cốt bào và tế bào xương đều có protein thụ thể ràng buộc với PTH. PTH có thể kích hoạt các bơm canxi một cách mạnh mẽ, do đó gây ra loại bỏ nhanh chóng các muối calcium phosphate từ các tinh thể vô định hình xương nằm gần các tế bào. PTH kích thích bơm này bằng cách tăng khả năng thấm của canxi của dịch xương bên cạnh màng tế bào xương, do đó cho phép các ion canxi khuyếch tán qua màng này từ dịch xương. Sau đó bơm canxi ở phía bên kia của màng tế bào vận chuyển phần còn lại của ion canxi vào dịch ngoại bào.
Cơ chế chậm của sự tiêu hủy xương và giải phóng canxi phosphate sự hoạt hóa của hủy cốt bào. Một cơ chế được biết đến và có nhiều bằng chứng rõ ràng hơn của PTH là sự kích hoạt của các huỷ cốt bào. Tuy nhiên, các hủy cốt bào tự bản thân chúng không có các protein thụ thể màng cho PTH. Thay vào đó, các tạo cốt bào và tế bào xương được kích hoạt gửi “tín hiệu” thứ phát đến các huỷ cốt bào. Như đã trình bày ở chương trước, một loại tín hiệu thứ phát chính là RANKL, kích hoạt thụ thể trên tế bào tiền hủy cốt bào và biệt hóa chúng thành hủy cốt bào trưởng thành tồn tại và tiêu hủy xương trong vài tuần cho tới tháng
Sự hoạt hóa của hệ thống hủy cốt bào xảy ra theo hai giai đoạn: (1) kích hoạt ngay lập tức của các hủy cốt bào đã được hình thành và (2) hình thành hủy cốt bào mới. Sau vài ngày khi lượng PTH tăng, các hệ thống hủy cốt bào được tăng sinh, sự tăng sinh này có thể tiếp tục trong nhiều tháng dưới sự ảnh hưởng mạnh mẽ của lượng lớn PTH
Sau một vài tháng lượng PTH tăng quá mức, sự tiêu hủy xương của hủy cốt bào có thể làm xương suy yếu và kích thích thứ phát các nguyên bào xương tham gia sửa chữa tình trạng này. Bởi vậy, tác dụng cuối cùng thực sự là tăng cường hoạt động của tạo cốt bào và hủy cốt bào. Tuy nhiên, ngay cả tác dụng cuối cùng, hiện tượng tiêu xương luôn nhiều hơn lắng đọng xương dưới tác dụng của dư thừa PTH.
Xương chứa một lượng lớn canxi so với tổng lượng canxi trong dịch ngoại bào (khoảng 1000 lần so) mà ngay cả khi PTH làm tăng nhiều nồng độ canxi trong dịch ngoại bào, nhưng không thể nhận ra được bất kì 1 biến đổi ngay lập tức nào trên xương.Quá trình tăng tiết PTH kéo dài- trong nhiều tháng nhiều năm dẫn tới sự tiêu hủy xương trong tất cả các xương, thậm chí các hốc lớn bên trong chứa đầy các hủy cốt bào đa nhân lớn
Hormon PTH làm giảm bài tiết canxi và tăng bài tiết phosphate trong nước tiểu
Sự kiểm soát của PTH làm mất nhanh chóng phosphate trong nước tiểu là do giảm tái hấp thu ở ống lượn gần của ion phosphate.PTH cũng làm tăng tái hấp thu canxi ở ống thận canxi đồng thời nó làm giảm tái hấp thu phosphate. Hơn nữa, nó làm tăng tái hấp thu ion magie và các ion hydro và làm giảm tái hấp thu natri, kali, và tái hấp các axit amin giống cơ chế với phosphate. Sự tăng tái hấp thu chủ yếu xảy ra ở phần cuối của ống lượn xa , các ống thu góp và có thể ở quai Henle với mức độ ít hơn nếu không có ảnh hưởng của PTH trên thận làm tăng tái hấp thu canxi,canxi sẽ bị mất liên tục qua nước tiểu từ đó có thể dẫn đến cạn kiệt nguồn canxi ở dịch ngoại bào và trong xương
Hocmon Parathyroid tăng hấp thu canxi và phosphate ở ruột
Tại thời điểm này, chúng ta đã biết PTH tăng cường hấp thu canxi và phosphate từ ruột nhờ tăng tổng hợp của 1,25-dihydroxycholecalciferol từ vitamin D ở thận, như đã trình bày ở trước
AMP vòng (Cyclic Adenosine Monophosphate )là trung gian tác dụng của PTH. Một phần lớn tác dụng của PTH trên cơ quan đích trung gian bởi các mcyclic adenosine monophosphate (cAMP) chất truyền tin thứ hai. Trong vòng vài phút sau khi có PTH, nồng độ cAMP tăng trong tế bào xương, hủy cốt bào, và các tế bào mục tiêu khác. cAMP chịu trách nhiệm như tiết các enzym và các axit tham gia tiêu hủy xương,cũng như qúa trình hình thành của 1,25-dihydroxycholecalciferol trong thận. Cơ chế tác dụng trực tiếp của PTH là hoạt động độc lập,có thể không thông qua chất truyền tin thứ 2
KIỂM SOÁT SỰ TIẾT PTH THÔNG QUA NỒNG ĐỘ ION CANXI
Ngay cả khi giảm nhẹ nồng độ ion canxi trong dịch ngoại bào cũng có thể làm tuyến cận giáp tăng tiết chỉ sau vài phút.Nếu tình trạng này vẫn còn tồn tại, các tuyến sẽ phì đại,có khi đến 5 lần hoặc hơn. Ví dụ,các tuyến cận giáp phì đại trên bệnh nhân bị còi xương,người có tình trạng canxi máu luôn luôn thấp. Tuyến cận giáp cũng trở nên to lên đáng kể trong thời kì mang thai, mặc dù việc giảm nồng độ ion canxi dịch ngoại bào của mẹ là khó đo lường được, và chúng được mở rộng thêm đáng kể trong khi nuôi con bằng sữa mẹ vì canxi sử dụng cho sự hình thành sữa.
Ngược lại,các điều kiện làm tăng nồng độ ion canxi trên mức bình thường làm giảm hoạt động và kích thước của tuyến cận giáp. Các điều kiện này bao gồm: (1)Thừa canxi trong chế độ ăn uống, (2) tăng vitamin D trong chế độ ăn , và (3) sự tiêu xương gây ra bởi các tác nhân không phải PTH (ví dụ, xương không sử dụng).
Những thay đổi nồng độ ion canxi dịch ngoại bào được nhận cảm bởi thụ thể nhận cảm canxi(calciumsensing receptor) trong màng tế bào cận giáp. Thụ thể nhận cảm canxi là một thụ thể glucoprotein, khi nó bị kích thích bởi các ion canxi, kích hoạt phospholipase C và làm tăng tổng hợp inositol 1,4,5triphosphate và diacylglycerol nội bào. Hoạt động này kích thích sự giải phóng canxi từ các nguồn nội bào, kết quả làm giảm sự bài tiết PTH. Ngược lại, giảm nồng độ ion canxi dịch ngoại bào ức chế con đường này,và kích thích bài tiết PTH quá trình này trái ngược với nhiều mô nội tiết , trong đó tiết hormone được kích thích khi những con đường được kích hoạt
Hình 80-12 ước lượng quan hệ giữa nồng độ canxi huyết tương và nồng độ PTH huyết tương. Đường cong màu đỏ cho thấy tác dụng cấp tính khi nồng độ canxi thay đổi trong một thời gian một vài giờ. Thác dụng này cho thấy nồng độ canxi chỉ giảm rất nhỏ từ giá trị bình thường cũng làm tăng gấp đôi hoặc gấp ba PThH huyết tương.Thác dụng mãn tính khi nồng độ ion canxi thay đổi trong khoảng thời gian nhiều tuần,có thời gian để các tuyến phì đại, được thể hiện bằng đường nét đứt màu đỏ, trong đó chỉ ra rằng nồng độ canxi giảm lượng nhỏ chỉ vài % miligam /decilít trong huyết tương có thể tăng gấp đôi tiết PTH. Đây là đặc điểm của có chế điều hòa cực mạnh kiểm soát nồng độ ion canxi
TỔNG QUAN TÁC DỤNG CỦA PTH
Hình 80-13 Tóm tắt các tác dụng chính của việc tăng tiết PTH đáp ứng với giảm nồng độ canxi ở dịch ngoại bào: (1) PTH kích thích tiêu hủy xương, giải phóng canxi vàodịch ngoại bào; (2) PTH làm tăng tái hấp thu canxi và giảm tái hấp thu phosphate của ống thận, dẫn đến giảm bài tiết canxi và tăng bài tiết phosphate; và (3) PTH cần thiết cho chuyển hóa của 25-hy-droxycholecalciferol thành1,25-dihydroxychole-calciferol,chất giúp tăng cường hấp thu canxi của ruột. Các tác dụng trên cùng tạo nên 1 sức mạnh lớn điều chính nồng độ canxi dịch ngoại bào
CALCITONIN
Calcitonin, homon có cấu tạo peptid tiết ra bởi tuyến giáp giúp giảm nồng độ ion canxi huyết tương,nói chung,nó có tác dụng đối lập với PTH. Thuy nhiên,nồng độ calcitonin ở người ít hơn nhiều so với nồng độ PTH giúp kiểm soát nồng độ ion canxi.Sự tổng hợp và bài tiết calciton do các tế bào cận nang (parafollicular cell) , còn gọi là tế bào C, nằm trong dịch kẽ giữa các nang của tuyến giáp.Thế bào cận năng chiếm khoảng 0,1 phần trăm tổng số tế bào tuyến giáp và là tàn tích của các tuyến (ultimobranchial) của cá, lưỡng cư, bò sát, và các loài chim. Calcitonin có cấu tạo là 1 peptide với 32-axit amin với trọng lượng phân tử khoảng 3400.
Tăng nồng độ canxi máu kích thích tiết calcitonin: Sự kích thích chính tiết calcitonin là việc tăng nồng độ ion canxi dịch ngoai bào. Ngược lại, sự tiết PTH được kích thích bởi nồng độ canxi giảm.Ở thú non,ít hơn nhiều sơ thú già và người,việc tăng nồng độ canxi huyết tương 10 phần trăm làm tăng 2 lần hoặc nhiều hơn tốc độ bài tiết calcitonin, được thể hiện bằng đường màu xanh trong hình 80 -12. Sự tăng cung cấp một cơ chế điều hòa ngươc nội tiết thứ hai kiểm soát nồng độ ion canxi huyết tương,nhưng cơ chế này tương đối yếu và đối lập với hệ PTH.
Calcitonin làm giảm nồng độ canxi huyết tương
Ở một số thú non, calcitonin làm giảm nồng độ ion canxi máu nhanh chóng,chỉ trong vòng vài phút sau khi tiêm calcitonin, theo 2 cơ chế
- Cơ chế lập tức là giảm các hoạt động tiêu hủy xương của các huỷ cốt bào và có thể cả tác dụng của màng xù xì (osteocytic membrane)ở xương,vì vậy cân bằng chuyển dịch sang lắng đọng xương thay vì tiêu hủy. Tác dụng này rất quan trọng ở thú non do sự tốc độ tái hấp thụ và lắng đọng canxi nhanh của chúng
- cơ chế thứ hai kéo dài hơn là làm giảm sự hình thành của các hủy cốt bào mới.Cũng bởi vì, do việc tăng hủy cốt bào là thông qua tín hiệu từ tạo cốt bào,vậy nên việc giảm số lượng tạo cốt bào cũng dẫn tới giảm số lượng hủy cốt bào. Nhờ đó sau 1 thời gian, làm giảm cả hoạt động của tạo cốt bào và hủy cốt bào, vì vâỵ gây ra 1 ảnh hưởng nhỏ lên nồng độ canxi dịch ngoại bào . Bởi vậy,tác dụng lên nông độ canxi huyết tương thường không kéo dài,chỉ kết thúc từ vài giờ cho đến nhiều nhất là vài ngày
Calcitonin cũng có ảnh hưởng nhỏ với lên ống thận và ruột. Các tác dụng đối ngược với PTH, nhưng chúng thường không đáng kể cho việc làm giảm canxi huyết tương
Calcitonin có tác dụng yếu lên nồng độ canxi huyết thanh ở người trưởng thành. Lý do calcitonin tác dụng yếu lên nồng canxi huyết tương bởi vì 2 điều. Đầu tiên,bất kì sự bắt đầu giảm nồng độ ion canxi gây ra bởi calcitonin trong vòng vài giờ dẫn đến sự kích thích mạnh mẽ tiết PTH, mà tác dụng mạnh mẽ hơn hẳn. Khi tuyến giáp bị loại bỏ và calcitonin không còn tiết ra, nồng độ ion canxi trong máu được đo trong thời gian dài không có sự thay đổi, vì vậy càng chứng tỏ tác dụng kiểm soát mạnh mẽ hơn hẳn của hệ PTH.
Thứ hai, ở người trưởng thành, tốc độ sự tiêu hủy và lắng đọng canxi hàng ngày nhỏ, và ngay cả sau khi tốc độ tiêu huỷ bị chậm lại bởi calcitonin, nó vẫn chỉ tạo ra một ảnh hưởng nhỏ lên nồng độ ion canxi. Tác dụng của calcitoninở trẻ em là lơn hơn, vì sự tiêu hủy và lắng đọng canxi là lớn khoảng 5 gram hoặc nhiều hơn mỗi ngày, tương đương gấp 5-10 lần tổng lượng canxi. Nhưng,ở 1 số bệnh xương bệnh Paget, hoạt động tiêu hủy xương tăng lên đáng kể, calcitonin lại có tác dụng mạnh mẽ lên việc giảm tiêu hủy xương
TỔNG KẾT SỰ ĐIỀU HÒA NỒNG ĐỘ CANXI
Đôi khi, lượng canxi hấp thu hoặc mất từ dịch cơ thể khá nhiều (khoảng 0,3 gram trong 1 giờ). Ví dụ, như tiêu chảy, nhiều gam canxi có thể được tiết ra ở các dịch ruột, thông qua thành ruột, và mất vào phân mỗi ngày.
Ngược lại, sau khi nuốt một lượng lớn canxi, đặc biệt khi có sự kèm theo hoạt động quá mức của vitamin D, một người có thể hấp thu khá nhiều khoảng 0,3 gram trong 1 giờ. Con số (0.3 gram) khi ta so sánh với tổng lượng canxi ở trong dịch ngoại bào(khoảng 1 gram) thì việc thêm hoặc mất đi 0.3 g hoặc thậm chí nhỏ hơn cũng sẽ gây ra tình tặng tăng canxi hoặc giảm canxi máu nghiêm trọng . Nhưng, cơ thể có phản ứng bảo vệ đầu tiên để ngăn chặn chuyện đó xảy ra trước khi có sự nhập cuộc của các tuyến nội tiết
Tăng cường trao đổi canxi ở xương – hàng rào bảo vệ đầu tiên. Các muối canxi có khả năng trao đổi trong xương, đã được thảo luận trước đó, là những hợp chất calcium phosphate vô định hình, có lẽ chủ yếu là CaHPO4 hoặc một số hợp chất tương tự rằng buộc 1 cách lỏng lẻo trong xương và trong trạng thái cân bằng thuận nghịch của ion canxi và phosphate ở dịch ngoại bào
Lượng muối kể trên có sẵn cho trao đổi là khoảng 0,5 đến 1 %tổng số muối canxi của xương , là khoảng 5-10 gram canxi. Do sự dễ lắng đọng và tái hấp thu của chúng,khi nồng độ ion canxi và phosphate ở dịch ngoại bào tăng trên mức bình thường ngay lập tức các muối này sẽ lắng đọng. Ngược lại, giảm các nồng độ gây ra sự hấp thu trực tiếp của muối này. Phản ứng diễn ra nhanh bởi vì các tinh thể vô định hình có kích thước rất nhỏ va tổng diện tích tiếp xúc với dịch xương là lớn (khoảng trên 1 acre). Thêm vào đó, 5% thể tích tuần hoàn qua xương mỗi phút, tức là khoảng 1 phần trăm tổng dịch ngoại bào mỗi phút. Do vậy, khoảng 1/2 lượng canxi thừa ở dịch ngoại bào được lấy ra được lấy ra bởi xương trong khoảng 70 phút.Ngoài xương, các ty thể của rất nhiều các mô của cơ thể, đặc biệt là gan và ruột, có chứa một lượngđáng kể canxi dễ trao đổi (tổng cộng khoảng 10 gram ) cung cấp một hệ thống đệm giúp duy trì sự ổn định của nồng độ canxi ngoại bào.
Sự kiểm soát hormon lên nồng độ ion canxi – sự bảo vệ thứ 2 .Ngay khi cơ chế canxi dễ trao đổi trong xương kiểm soát nồng độ canxi dịch ngoại bào
Hệ PTH và calcitonin đều phản ứng.Chỉ trong 3-5 phút sau sự tăng cấp tính của ion canxi,tốc độ tiết PTH giảm. Như đã giải thích, điều này thông qua nhiều cơ chế giúp đưa nồng độ canxi trở lại mức bình thương
Đồng thời khi PTH giảm, calcitonin tăng. Ở thú non và có thể ở trẻ nhỏ, calcitonin làm sự lắng đọng canxi trong xương diễn ra nhanh chóng , và có thể ở cả một số tế bào của các mô khác.Do đó, ở động vật rất trẻ, tiết quá nhiều calcitonin có thểlàm nồng độ ion canxi cao trở về binh thường 1 cách nhanh chóng hơn là chỉ qua cơ chế canxi dễ trao đổi
Khi thừa hoặc thiếu canxi kéo dài, thì chỉ có duy nhất PTH có vẻ thực sự quan trọng trong việc duy trì nồng độ ion canxi trong huyết tương bình thường. Khi một người tiếp tục thiếu hụt canxi trong chế độ ăn, PTH có thể kích thích tái hấp thu canxi từ xương để duy trì nồng độ ion canxi trong huyết tương trong khoảng 1 năm hoặc hơn, thậm chí, đến mức canxi bị rút cạn từ xương. Nên,dưới tác dụng , xương như là một bể chứa canxi lớn được khai thác bởi PTH. Tuy nhiên, khi hồ chứa này hết canxi hay, hoặc, trở nên bão hòa với canxi, Việc kiểm soát nồng độ ion canxi dịch ngoại bào lâu dài gần như hoàn toàn dựa vào PTH và vitamin D trong việc kiểm soát sự hấp thụ canxi từ ruột và bài tiết calcium trong nước tiểu.
Sinh lý bệnh của hocmon tuyến cận giáp, vitamin D, các bệnh xương, Suy tuyến cận giáp
Khi tuyến cận giáp không tiết đủ PTH, sự tiêu hủy xương giảm và các hủy cốt bào gần như hoàn toàn không hoạt động. Kết quả là, canxi giải phóng từ xương giảm,làm nồng độ canxi ở dịchcơ thể giảm. Tuy nhiên, vì canxi và phosphate không được giải phóng từ xương, xương hầu như vẫn giữ nguyên chắc khỏe.Khi các tuyến cận giáp đột nhiên bị lấy mất, ngưỡng canxi trong máu giảm từ giá trị bình thường khoảng 9,4 mg / dl đến 6-7 mg / dl trong vòng 2-3 ngày và nồng độ phosphate trong máu có thể tăng gấp đôi. Khi đến ngưỡng calci thấp , những triệu chứng thường gặp của tetany xuất hiện . Nhóm cơ nhạy cảm với cơn tetany là cơ thanh quản. Co thắt nhóm cơ này gây cản trở hô hấp, đây là nguyên nhân trường gặp gây tư vong do tetany nếu không được điều trị kịp thời
Điều trị suy tuyến cận giáp với PTH và Vitamin D. PTH hiếm khi được dùng điều trị suy cận giáp. Tuy nhiên, suy cận giáp không thường điều trị bằng PTH vì hormone rất đắt, tác dụng của nó hầu hết kéo dài trong một vài giờ , và do cơ thể có xu hướng phát triển các kháng thể chống lại nó tác dụng của nó ngày càng giảm.Trên tất cả các bệnh nhân bị suy tuyến cận giáp, sự duy trì một lượng rất lớn vitamin D, khoảng 100.000 đơn vị mỗi ngày, cùng với lượng đưa vào 1-2 gam canxi, giúp giữ nồng độ ion canxi ở mức bình thương. Đôi khi, phải cần thiết duy trì 1,25-dihydroxycholecalciferol thay cho vitamin D chưa hoạt động vì tác dụng mạnh hơn và cả nhanh hơn của nó. Tuy nhiên, sư duy trì 1,25-dihydroxycholecalciferol cũng có thể gây ra các tác dụng không mong muốn bơi vì đôi khi rất khó để phòng ngừa các hoạt động quá mức của dạng vitamin D này
Cường tuyến cận giáp nguyên phát
Trong cường cận giáp tiên phát, sự bất thường của tuyến cận giáp tạo ra sự rối loạn, tiết dư thừa PTH. Những nguyên nhân của cường cận giáp nguyên phát thường là một khối u của một trong các tuyến cận giáp; thường xảy ra ở phụ nữ hơn ở nam giới hoặc trẻ em, chủ yếu là do mang thai và cho con bú làm cho tuyến cận giáp kích thích dẫn đến phát triển khối u .Cường cận giáp làm tăng cường hoạt động tiêu hủy xương,làm tăng nồng độ ion canxi trong dịch ngoại bào trong khi đó thường giảm nồng độ của ion phosphate do làm tăng bài tiết qua thận
Bệnh xương ở cường tuyến cận giáp. Mặc dù xương mới có thể được lắng đọng nhanh chóng, đủ bù đắp cho sự tăng tiêu hủy xương ở những người bị cường cận giáp nhẹ, trong cường cận giáp nặng, sự tiêu hủy xương nhanh chóng vượt xa sự lắng đọng, và xương có thể bị tiêu hủy hoàn toàn. Thhật vậy, gãy xương thường là nguyên nhân khiến bn cường cận giáp nhập viện. X quang xương có hình ảnh mất canxi rộng, đôi khi, cả 1 vùng nang lớn của xương dày đặc các hủy cốt bào ở dạng giant cell osteoclast “tumors. Nhiều gãy xương bệnh lý có thể do chấn thương nhẹ, đặc biệt nơi u này phát triển. Bệnh nang xương nang của cường cận giáp được gọi là osteitis fibrosa cystica.
Hoạt động tạo cốt bào trong xương cũng tăng lên rất nhiều nỗ lực vô ích nhằm tạo đủ xương mới bù lại xương cũ bị tái hấp thu bởi hoạt động tiêu hủy xương. Khi các tạo cốt bào đươc kích hoạt, chúng tiết ra một lượng lớn phosphatase kiềm. vì vậy, Một trong những dấu hiệu trong chẩn đoán cường cận giáp là mức tăng cao phosphatase kiềm trong huyết tương.
Ảnh hưởng của tăng canxi máu ở trong cường cận giáp. Cường cận giáp có thể làm mức độ canxi trong huyết tương tăng lên 12 đến 15 mg / dl và thậm chí cao hơn. Các ảnh hưởng của nồng độ canxi cao như vậy, nhưđã trình bày ở trước, là làm giảm hoạt động của hệ thống thần kinh trung ương và ngoại vi, giảm hoạt động cơ bắp, táo bón, đau bụng, viêm loét dạ dày tá tràng, ăn không ngon, và giảm thời gian nghỉ của tim ở kì tâm trương
Nhiễm độc cận giáp và lắng đong canxi lan tỏa (Metastatic Calcification).
Một số hiếm trường hợp, Khi quá nhiều PTH được tiết ra, ngưỡng canxi dịch cơ thể nhanh chóng tăng cao thêm vào đó. Ngay nồng độ phosphate ngoại bào cũng thường tăng đáng kể thay vì hạ xuống, , có thể là thận không đủ bài tiết hết lượng phosphate tái hấp thu nhanh chóng từ xương. Gây nên tình trạng bão hòa canxi và phosphate trong dịch cơ thể, và do đó calcium phosphate (CaHPO4) tinh thể bắt đầu lắng đọng ở phổi, ống thận, tuyến giáp, vùng sản xuất axit của niêm mạc dạ dày( acidproducing area)và thành các động mạch khắp cơ thể. Tình trạng lắng đọng lan tỏa canxi phosphat này tạo nên chỉ sau vài ngày.
Thông thường, mức độ canxi trong máu phải trên ngưỡng 17 mg / dl trước khi có các ảnh hưởng nguy hiểm của nhiễm độc cân giáp , nhưng một khi nó kèm theo đồng thời sự tăng cao của phosphate, bệnh nhân có thể tử vong sau vài ngày
Sỏi thận và cường cận giáp.
Hầu hết bệnh nhân bị cường cận giáp nhẹ chỉ có vài dấu hiệu của bệnh lý xương và một số rối loạn do ảnh hưởng của nồng độ canxi, nhưng họ có nguy cơ cao hình thành sỏi thận. Lý do cho nguy cơ này là canxi và phosphate hấp thu từ ruột hoặc huy động từ xương ở bệnh nhân cường cận giáp sẽ được đào thải qua thận, gây ra tình trạng tăng tỷ lệ nồng độ của các chất này trong nước tiểu. Kết quả là, các tinh thể canxi phosphat có xu hướng lắng đọng tại thận,tạo sỏi calcium phosphate. Thhêm vào đó, sỏi canxi oxalate cũng phát triển bởi vì sự tăng nồng độ canxi cao cho dù không ảnh hưởng đến oxalate.
Do tính tan của hầu hết sỏi thận là nhỏ trong môi trường kiềm , nên xu hướng tạo ra sỏi thận ở nước tiểu kiềm lớn hơn nhiều nước tiểu acid. Vì lý do này, chế độ ăn acidotic(acidotic diet)và các loại thuốc có tính axít thường được sử dụng để điều trị sỏi tiết niệu.
Cường cận giáp thứ phát
Trong cường cận giáp thứ phát, ngưỡng PTH cao xảy ra do phản ứng lại với tình trạng giảm calci máu chứ không phải do bất thường tuyến cận giáp. Ngược lại, cường cận giáp tiên phát thường kết hợp với với tăng calci huyết.Cường cận giáp thứ phát có thể do nguyên nhân thiếu vitamin D hoặc bệnh thận mãn tính làm thận bị hư hại không sản xuất đủ lượng dạng hoạt động của vitamin D, 1,25-dihydroxycholecalciferol.Thiếu vitamin D sẽ dẫn đến loãng xương (mất cân bằng quá trình khoáng hóa xương), và ngưỡng của PTH gây tăng tiêu hủy xương,sẽ được trình bày ở sau đây
Còi xương do thiếu vitamin D
Còi xương xảy ra chủ yếu ở trẻ em. Nó là do sự thiếu hụt canxi và phosphate ở dịch ngoại bào, thường dothiếu vitamin D. Nếu trẻ được tiếp xúc đầy đủ ánh sáng mặt trời, chất 7-dehydrocholesterol trong da sẽ được kích hoạt bởi các tia cực tím và tạo thành vitamin D3, ngăn ngừa bệnh còi xương nhờ tăng hấp thu canxi và phosphate từ ruột, như đã làm rõ từ trước .Trẻ em ở trong nhà mùa đông thường không nhận được đủ lượng vitamin D nếu không được bổ sung trong chế độ ăn . Còi xương thường xảy ra đặc biệt là trong những tháng mùa xuân, vì vitamin D được hình thành trong mùa hè trước được lưu trữ trong gan và sử dụng hết trong những tháng mùa đông. Ngoài ra, canxi và phosphate huy động từ xương có thể làm mờ các dấu hiệu lâm sàng của bệnh còi xương trong vài tháng đầu của tình trạng thiếu vitamin D
Giảm nồng độ canxi và phosphat máu ở bệnh còi xương. Nồng độ canxi huyết tương trong bệnh còi xương chỉ giảm nhẹ , nhưng nồng độ phosphate giảm rất mạnh . Hiện tượng này là do tuyến cận giáp phản ứng vơi sự giảm nồng độ canxi bằng cách thúc đẩy tái hấp thu xương mỗi khi nồng độ canxi bắt đầu giảm. Tuy nhiên, không có cơ chế đủ mạnh tồn tại để ngăn ngừa sự giảm nồng độ của phosphate, và do tuyến cận giáp tăng hoạt động làm tăng sự bài tiết phosphate ở nước tiểu
Còi xương làm suy yếu xương. Throng trường hợp còi xương kéo dài, Sự tăng tiết đáng kể của PThH gây ra sự tiêu hủy xương quá mức.Điều này làm xương trở nên dần dần yếu và làm tăng đáng kể sức ép vật lý lên xương(physical stress), làm tăng hoạt động của các tạo cốt bào.Các tạo cốt bào phải tái cấu trúc nhiều xương do sự thiếu hụt ion canxi và phosphate .Kết quả là, xương mới được tạo thành,không được canxi hóa, cấu trúc yếu thay thế vào vị trí xương cũ đã bị tái tiêu hủy
Tetany ở còi xương. Trong giai đoạn đầu của bệnh còi xương, tetany gần như không bao giờ do tuyến cận giáp liên tục kích thích sự tiêu hủy của xương và, do đó, duy trì nồng độ gần như bình thường của canx iở dịch ngoại bào. Thuy nhiên, khi các xương cuối cùng trở nên cạn kiệt canxi, mức canxi có thể giảm nhanh chóng. Khi ngưỡng canxi giảm xuống dưới 7 mg / dl, những dấu hiệu thông thường của tetany bắt đầu và trẻ có thể chết vì cơn co thắt tetanic đường hô hấp nếu không được tiêm tĩnh mạch canxi,điều sẽ làm giảm lập tức cơn tetany Điều trị còi xương. Diều trị bệnh còi xương đòi hỏi phải cung cấp đủ canxi và phosphate ở chế độ ăn nhưng quan trọng không kém, là phải bổ sưng các vitaminD. Nếu vitamin D không được bổ sưng, lượng canxi và phosphate sẽ được hấp thu ít từ ruột.
Osteomalacia—“Còi xương người lớn.” Người lớn ít khi có một chế độ ăn thiếu hụt nghiêm trọng vitamin D hoặc canxi vì do nhu cầu canxi ở người lớn ít hơn trẻ em cần để phát triển xương. Thuy nhiên, thiếu hụt nghiêm trọng vitamin D và canxi thỉnh thoảng xảy ra như là kết quả steatorrhea (không hấp thu được chất béo), vì vitamin D hòa tan trong mỡ và canxi có xu hướng hình thành xà phòng hòa tan với chất béo; do đó, trong rối loạn hấp thu mỡ, cả vitamin D và canxi thường không hấp thu được . Dưới những điều kiện này, người lớn có thể không hấp thu đủ canxi và phosphate làm cho còi xương có thể xảy ra. Còi xương người lớn không có cơn tetany nhưng thường gây nên phá hủy xương mạnh
Còi xương ở người lớn và trẻ em có thể do bệnh thận.
”Còi xương thận” là một dạng osteomalacia là kết quả của tổn thương thận kéo dài. Nguyên nhân của tình trạng này chủ yếu do thận không còn chức năng tạo thành 1,25-dihydroxycholecalciferol, dạng hoạt động của vitamin D. Ở những bệnh nhân thận đã mất hoặc bị tổn thương và những người đang được điều trị bằng lọc máu, bệnh còi xương thận là vấn đề nghiêm trọng.
Một loại bệnh thận có thể dẫn đến bệnh còi xương và osteomalacia là giảm phosphate máu bẩm sinh, do giảm tái hấp thu phosphat bởi ống thận. Đây là loại bệnh còi xương phải được điều trị bằng các hợp chất phosphate thay vì canxi và vitamin D, và nó được gọi là còi xương kháng vitamin D
Loãng xương – giam chất căn bản xương
Loãng xương là bệnh xương phổ biến nhất ở người lớn, đặc biệt là ở tuổi già. Khác với osteomalacia và còi xương, loãng xương là kết quả của việc biến mất chất cơ bản hữu cơ hơn là nghèo canxi hóa xương. Ở những người loãng xương,Tạo cốt bào hoạt động trong xương thường ít hơn bình thường, và do đó tốc độ lắng đọng osteoid trong xương giảm. Đôi khi, tuy nhiên, như trong cường cận giáp, nguyên nhân của giảm xương có thể là hoạt động quá mức của hủy cốt bào
Những nguyên nhân phổ biến của chứng loãng xương là (1) thiếu sức ép vật lý trên xương vì không hoạt động; (2)suy dinh dưỡng đến không đủ chất căn bản xương được hình thành; (3) thiếu vitamin C, cần thiết cho sự tiết chất gian bào của tất cả các tế bào,bao gồm quá trình sản xuất osteoid bởi các nguyên bào xương; (4) sau mãn kinh thiếu estrogen tiết vì estrogen giảm số lượng và hoạt động của các hủy cốt bào; (5) tuổi già,với hocmon tăng trưởng và các yếu tố tăng trưởng khác giảm mạnh, thêm vào đó nhiều potein có chức năng tổng hợp cũng giảm tác dụng theo tuổi tác , vì vậy chất căn bản xương có thể không lắng đọng đủ; và (6) hội chứng Cushing :do số lượng lớn của glucocorticoid tiết làm giảm lắng đọng protein khắp cơ thể và tăng dị hóa protein,có 1 số tác dụng cụ thể lên tạo cốt bào và làm giảm hoạt động của chúng.Do đó 1 số bệnh gây thiếu tổng hơp protein có thể gây ra loãng xương
SINH LÝ RĂNG
Răng có nhiệm vụ cắt xay, trộn đều thức ăn. Để thực hiện chức năng này , các hàm có các cơ mạnh mẽ đủ cung cấp một lực ép giữa 2 hàm từ 50 đến 100 pound ở các răng cửa và nanh, 150-200 pound với răng hàm. Ngoài ra, các răng trên và dưới có các lõm các khía, do đó 2 hàm khớp với nhau hơn. Sự khớp này làm cho ngay cả các hạt thức ăn nhỏ cũng sẽ được giữ lại và ép giữa 2 mặt răng
CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN CỦA RĂNG
Hình 80-14 là mặt cắt đứng dọc của răng, mô tả các bộ phận chính của răng:thân, men, ngà răng, xi măng, và tủy.Răng cũng có thể được chia thành thân, đó là phần nhô ra từ lợi vào miệng, và chân, đó là phần bên trong hốc xương hàm. Phần cổ giữa thân và chân răng được bao quanh bởi lợi được gọi là cổ.
Men:Mặt ngoài răng được bao phủ bởi một lớp men răng được hình thành trước khi mọc răng bởi các tế bào biểu mô đặc biệt gọi là ameloblasts. Khi răng đã mọc, men không được hình thành nữa. Men gồm dày đặccác tinh thể hydroxyapatite lớn cùng cacbonat hấp phụ, magiê, natri, kali, và các ion khác được nhúng trong một lưới các thành phần protein mạnh mẽ và không tan tương tự về tính chất vật lý (nhưng không hóa học giống hệt nhau) với keratin của mái tóc.
Cấu trúc tinh thể của muối làm cho men răng vô cùng cứng,cứng hơn nhiều so với ngà răng. Ngoài ra, lưới protein đặc biệt, mặc dù chỉ chiếm khoảng 1 phần trăm khối lượng men răng, nhưng làm cho răng có thể kháng axit, enzym và các tác nhân ăn mòn khác men do protein này là một trong những protein không hòa tan và có độ bền nhất.
Ngà. Phần lớn của răng là ngà răng,là một cấu trúc xương khỏe. Ngà răng được tạo thành chủ yếu của các tinh thể hydroxyapatite tương tự như trong xương nhưng đặc hơn. Tinh thể được nhúng trong 1 mạng lưới các sợi collagen nói cách khác, những thành phần chủ yếu của men răng cũng giống xương.Sự khác biệt chính là ở tổ chức mô học vì ngà răng không chứa bất kỳ tạo cốt bào, cốt bào, hủy cốt bào, hoặc không gian cho các mạch máu hay dây thần kinh. Thay vào đó, nó được lắng đọng và được nuôi dưỡng bởi một lớp tế bào gọi là odontoblasts,lớp ở bên trong dọc theo khoang tủy.
Muối canxi trong ngà răng làm cho nó cực kỳ bền với lực siết ép, và các thành collagen giúp chống lại và bền lực ép có thể xảy ra khi răng va đập với các vật thể rắn.
Xi măng. Xi măng là một chất dạng xươngđược tiết ra bởi các tế bào của màng huyệt răng(periodontal),lát ở huyệt răng. các sợi collagen vượt trực tiếp qua xương hàm, qua màng huyệt răng, và sau đó vào xi măng. Các sợi collagen và xi măng giữ răng chắc chắn tại chỗ. Khi răng tiếp xúc với lực kéo quá mạnh, lớp xi măng trở nên dày hơn và mạnh mẽ hơn. Ngoài ra, nó cũng tăng độ dày và sức mạnh theo tuổi,giúp răng trở nên chắc chăn hơn n trong hàm ở tuổi trưởng thành và sau đó.
Tủy. Khoang tùy của mỗi răng chứ tủy răng ở trong, trong đó gồm mô liên kết chưaa dây thần kinh, mạch máu, hệ bạch huyết và tế bào họ lympho. Lót khoang tủy là tế bào odontoblasts, trong suốt những năm hình thành của răng, ngà răng chiếm nhiều hơn và nhiều hơn nữa trên khoang tủy, làm cho nó nhỏ hơn. Sau 1 thời gian, ngà ngừng phát triển và khoang tủy chủ yếu vẫn không đổi trong kích thước. Tuy nhiên, các odontoblasts vẫn hoạt động,tạo ra các ống ngà nhỏ thâm nhập ngà răng; Nó có tác dụng quan trọng trong việc trao đổi canxi, phosphate, và các khoáng chất khác với ngà.
Bộ răng. Con người và hầu hết động vật có vú khác phát triển hai bộ răng trong suốt cả cuộc đời. Hàm răng đầu tiên được gọi là răng rụng lá, hoặc răng sữa, có 20 chiếc ở người.Răng mọc bắt đầu giữa tháng bảy và 24 tháng, và kéo dài cho đến 6 hoặc 13 tuổi. Khi 1 chiếc răng sữa rụng, Răng vĩnh viễn thay thế nó và thêm 8-12 răng hàm xuất hiện phía sau trong hàm, nâng tổng số răng vĩnh viễn 28-32, tùy thuộc vào việc có 4 răng khôn mọc không,điều không xảy ra trong tất cả mọi người.
Hình thành của răng. Hình 80-15 cho thấy sự hình thành vàmọc của răng. Hình 80-15A miêu ta sự tự cuộn của biểu mô miệng vào phiến lá nha khoa,dẫn đến hình thành một cơ quan tạo răng (toothproducing). Các tế bào biểu mô trên tạo ra ameloblasts , cái mà sau này tạo thành lớp men bên ngoài của răng. Các tế bào biểu dưới cuộn vào giữa các răng để tạo thành khoang tủy và odontoblasts tiết ra ngà. Như vậy, men được hình thành ở bên ngoài của răng và ngà răng được hình thành ở bên trong, tạo ra một chiếc răng đầu, như thể hiện trong hình 80-15B.
Sự mọc. Trong suốt thời niên thiếu,Răng bắt đầu nhô lên từ xương thông qua các biểu mô vào miệng. Nguyên nhân của sự “mọc “ là không rõ, mặc dù có nhiều giả thuyết đã được đưa ra trong một nỗ lực để giải thích hiện tượng này.Thuyết có khả đưuọc ủng hộ nhất là sư tăng trưởng của chân và xương bên dưới răng dần dần đẩy răng lên trên
Sự phát triển của răng vĩnh viễn. Khi phôi thai, một cơ quan tạo răng (toothforming) cũng phát triển trong lá nha khoa cho mỗi răng vĩnh viễn,nắm vai trò quan trọng khi răng sữa đã rụng hết. những cơ quan tạo răng(toothforming ) này từ từ hình thành răng vĩnh viễn trong suốt 6-20 năm đầu đời. Khi mỗi răng vĩnh viễn hình thành đầy đủ, nó, giống như răng sữa, đẩy ra bên ngoài qua các xương. Khi làm như vậy, nó làm mòn chân răng sữa và cuối cùng làm nó lỏng lẽo và gẫy. Không lâu sau đó, các răng vĩnh viễn mọc để chiếm chỗ này.
Các yếu tố chuyển hóa ảnh hưởng sự phát triển của răng. Tốc độ của mọc răng có thể được đẩy nhanh bằng cả hai hocmon tuyến giáp và tăng trưởng. Ngoài ra, sự lắng đọng của các muối trong dạng sớm của răng ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố khác nhau của quá trình chuyển hóa, chẳng hạn như sự sẵn có của canxi và phốt phát trong chế độ ăn uống, lượng vitamin D, và tốc độ tiết PTH. Khi tất cả những yếu tố này là bình thường, ngà răng và men răng sẽ tương ứng khỏe mạnh, nhưng khi thiếu,quá trình canxi hóa của răng cũng có thể bị lỗi và răng sẽ bất bất thường trong suốt cuộc đời.
Trao đổi khoáng trong răng. Muối, giống như xương, được cấu tạo của hydroxyapatite với cacbonat hấp thụ và các cation khác nhau liên kết với nhau trong một chất kết tinh cứng. Ngoài ra, muối mới liên tục được lắng động khi muối cũ tái hấp thu từ răng, như xảy ra trong xương. Lắng đọng và tái hấp thu xảy ra chủ yếu trong ngà răng và xi măng và một mức độ hạn chế trong men. Trong men, các quá trình này xảy ra chủ yếu là trao đổi khoáng với nước bọt thay vì với dịch cơ thể và khoang tủy.tốc độ tái hấp thu và lắng động các chất khoáng trong xi măng tương đương với trong xương huyệt răng, trong khi tỷ lệ lắng đọng và tái hấp thu các khoáng chất trong ngà răng chỉ là một phần ba của xương. Xi măng có đặc điểm gần giống hệt với xương bình thường, trong đó có sự hiện diện của tạo cốt bào và hủy cốt bào, trong khi ngà răng không có những đặc điểm này, như đã giải thích trước đó. Sự khác biệt này chắc chắn giải thích sự khác biệt giữa tốc độ trao đổi khoáng
Tóm lại, sự trao đổi khoáng sản liên tục xảy ra trong ngà răng và xi măng răng, mặc dù cơ chế trao đổi này trong ngà răng là không rõ ràng. Tuy nhiên, men trao đổi khoáng rất chậm, vì vậy nó vẫn duy trì hầu hết lượng khoáng chất ban đầu của nó trong suốt cuộc đời.
Bất thường răng
Hai bất thường nha khoa thường gặp nhất là sâu răng và lệch khớp cắn(malocclusion). Sâu răng đề cập đến sự xói mòn của răng, trong khi lệch khớp cắn (malocclusion) thất bại do các răng trên và dưới không vừa nhau
Sâu răng, vai trò của vi khuẩn và thức ăn carbohydrates. Sâu răng là kết quả hoạt động của các vi khuẩn trên răng, phổ biến nhất là vi khuẩn Streptococcus mutans.Đầu tiên là sự lắng đọng các mảng bám, là một màng tạo ra bởi sự kết tủa của nước bọt và thức ăn, trên răng. Một số lượng lớn các vi khuẩn sống trong mảng này và chuẩn bị để gây sâu răng.Vi khuẩn phụ thuộc phần lớn vào lượng carbohydrate để nuôi sống mình.Khi có sẵn carbohydrates , các hoạt động trao đổi chất của chúng được kích hoạt mạnh mẽ và sinh sản mạnh. Ngoài ra, chúng tạo thành axit (đặc biệt là axit lactic) và các enzym phân giải protein. Acid là thủ phạm chính trong việc gây ra sâu răng vì các muối canxi của răng hòa tan dần trong môi trường axit cao. Một khi đã trở thành muối bị hấp thu, phần chất căn bản còn lại được tiêu hóa nhanh chóng bởi các enzym phân giải protein.
Men răng là hàng rào chính cho sự phát triển của sâu răng. Men răng có khả năng kháng axit hơn là ngà răng, chủ yếu là do các tinh thể men dày đặc, nhưng cũng do mỗi tinh thể men có kích thước gấp 200 lần so với mỗi tinhthể ngà. Một khi quá trình tiêu hủy đã thâm nhập qua lớp men để vào ngà răng,nó sẽ diễn ra nhanh chóng do tính tan của muối ngà cao
Do sự phụ thuộc vào carbohydrates của các vi khuẩn sâu răng để nuôi sống nó, Nên một chế độ ăn hàm lượng carbohydrate sẽ dẫn đến phát triển quá mức của sâu răng. Thuy nhiên, đó không phải là số lượng carbohydrate ăn vào mà tần số nó được ăn đó mới là quan trọng. Nếu carbohydrate được ăn tah nhỏ trong ngày thành nhiều bữa nhỏ chẳng hạn như bánh kẹo, các vi khuẩn được cung cấp dinh dưỡng trong nhiều giờ trong ngày do đó sự phát triển của sâu răng được tăng lên rất nhiều.
Vai trò của flo và sâu răng. Răng của trẻ uống nước có chứa một lượng nhỏ flo có men răng chắc khỏe hơn so với trẻ không được uống.Flo không làm cho men răng cứng hơn bình thường, nhưng các ion flo thay thế nhiều các ion hydroxyl trong các tinh thể hydroxyapatite, do đó làm cho tính kháng của men răng tăng gấp nhiều lần . Flo cũng có thể gây độc đối với vi khuẩn. Cuối cùng, khi lỗ sâu nhỏ phát triển trong men,flo được cho là để thúc đẩy sự lắng đọng canxi phosphat để “chữa lành” bề mặt men răng. Bất kể cơ chế nào mà flo bảo vệ răng, nhưng thực tế đã được biết rằng một lượng nhỏ flo bổ sung vào men răng làm khả năng chống sâu răng tăng gấp 3 lần như răng không có
Lệch khớp cắn. Lệch khớp cắn (Malocclusion) thường được gây ra bởi sự bất thường di truyền một hàm khiến chúng phát triển ở các vị trí bất thường. Throng lệch khớp cắn, các răng không khít đúng và do đó chức năng nghiền hoặc cắt bình thường của răng không được đảm bảo. Lệch khớp cắn thỉnh thoảng cũng do vị trí bất thường của hàm dưới liên quan đến hàm trên, gây ra các triệu chứng đau ở khớp cắn,hư hỏng răng.
Nha sĩ có thể chỉnh lệch khớp cắn đúng bằng cách dùng áp lực nhẹ nhàng kéo dài kéo lại các răng bằng niềng răng thích hợp.Áp lực nhẹ nhàng gây ra sự hấp thụ của xương huyệt răng ở phía nén của răng và lắng đọng của xương mới ở phía bên căng của răng. Bằng cách này, các răng dần dần di chuyển đến một vị trí mới theo áp suất.
Bài viết được dịch từ sách: Guyton and Hall text book of Medical and Physiology
