فیزیولوژی استخوان و هورمونهای کلسیم
تنظیم غلظت یون کلسیم در مایع خارج سلولی و فرآیند بازسازی بافت استخوانی تحت کنترل دقیق و هماهنگ چندین هورمون کلیدی قرار دارد. استخوانها مخزن اصلی کلسیم در بدن هستند و هورمونهای پاراتیروئید (PTH)، کلسیتونین (Calcitonin) و استروژن با اثر روی سلولهای استخوانی، تعادل غلظت کلسیم خون را حفظ میکنند. فرآیند بازسازی استخوان شامل یک تعادل همیشگی بین فعالیت سلولهای استخوانساز و استخوانخوار است.
هورمون پاراتیروئید (PTH) و مکانیسمهای کلیوی و استخوانی
هورمون PTH در پاسخ به کاهش کلسیم پلاسما ترشح میشود. نکته بسیار مهم این است که گیرندههای هورمون PTH بر روی سلولهای osteoblast (سلولهای استخوانساز) قرار دارند و این هورمون به طور مستقیم بر روی سلولهای osteoclast (سلولهای تخریبکننده استخوان) اثر نمیگذارد. اتصال PTH به استئوبلاستها باعث تحریک غیرمستقیم استئوکلاستها و افزایش تحلیل استخوان میشود. علاوه بر اثر استخوانی، PTH بازجذب کلسیم را از لولههای دیستال کلیه افزایش میدهد، در حالی که بر لولههای پروکسیمال چنین اثری ندارد. همچنین، این هورمون با فعال کردن آنزیم ۱-آلفا هیدروکسیلاز در کلیه و با واسطه فعالسازی ویتامین D، به صورت غیرمستقیم جذب کلسیم را از دستگاه گوارش و روده افزایش میدهد. ویتامین D فعال با اثر روی سلولهای پوششی روده، جذب فعال کلسیم را بالا میبرد.
گیرندههای هورمون PTH مستقیماً بر روی سلولهای osteoblast قرار دارند و این هورمون بازجذب کلسیم را از لولههای دیستال کلیه افزایش میدهد.
کلسیتونین و اثرات زمانبندیشده بر استئوکلاستها
هورمون Calcitonin با کاهش غلظت کلسیم پلاسما به حفظ بافت استخوانی کمک میکند. اثر فوری کلسیتونین، کاهش فعالیت جذبی و تخریبی استئوکلاستهای موجود است که بلافاصله مانع آزاد شدن کلسیم به خون میشود. اما اثر طولانیمدتتر و تاخیری آن، کاهش ساخت osteoclastهای جدید از سلولهای پیشساز است. این اثر دوگانه تضمین میکند که در شرایط حاد و مزمن، پاسخهای مناسبی برای کاهش سطح کلسیم پلاسما فراهم شود.
نقش استروژن در مهار تخریب استخوان
استروژن نقش حفاظتی حیاتی در ممانعت از تحلیل استخوان ایفا میکند. این هورمون فعالیت osteoclastها را مهار میکند. با آغاز دوران یائسگی و کاهش شدید ترشح استروژن از تخمدانها، این مهار برداشته شده و فعالیت استئوکلاستها به شدت افزایش مییابد. در نتیجه، کاهش ماتریکس استخوان و کاهش رسوب کلسیم رخ میدهد که عامل اصلی بروز بیماری استئوپروز (پوکی استخوان) در زنان یائسه است.
| عامل تنظیمکننده | محل قرارگیری گیرنده مستقیم | اثر بر سلول Osteoclast |
|---|---|---|
| هورمون PTH | سلولهای osteoblast | تحریک غیرمستقیم فعالیت |
| کلسیتونین (کوتاهمدت) | سلولهای osteoclast | کاهش فوری فعالیت جذبی |
| استروژن | سلولهای استخوانی | مهار مستقیم فعالیت جذبی |
واژگان کلیدی
- Osteoblast
- سلولهای مسئول ساخت و نوسازی استخوان که گیرندههای هورمون PTH بر روی آنها قرار دارد.
- Osteoclast
- سلولهای تخریبکننده و جذبکننده استخوان که فعالیت آنها توسط کلسیتونین مهار و به طور غیرمستقیم توسط PTH تحریک میشود.
- استئوپروز
- بیماری پوکی استخوان که در اثر کمبود استروژن و افزایش فعالیت تخریبی osteoclastها در یائسگی رخ میدهد.
اشتباههای رایج
- اشتباه است که فرض شود هورمون PTH به طور مستقیم بر روی osteoclastها اثر میگذارد؛ گیرندههای آن روی سلولهای osteoblast هستند.
- نباید تصور کرد PTH بازجذب کلسیم را در لولههای پروکسیمال کلیه افزایش میدهد؛ این اثر در لولههای دیستال کلیه رخ میدهد.
- این تصور غلط است که اثر فوری کلسیتونین کاهش ساخت osteoclastهای جدید است؛ کاهش ساخت اثر طولانیمدت آن بوده و اثر فوریاش کاهش فعالیت جذبی سلولهای موجود است.
جمعبندی این مفهوم
- هورمون پاراتیروئید (PTH) از طریق اتصال به گیرندههای روی استئوبلاستها و به طور غیرمستقیم، فعالیت استئوکلاستها را افزایش میدهد.
- هورمون PTH بازجذب کلیوی کلسیم را در لولههای دیستال و جذب رودهای آن را به طور غیرمستقیم از طریق فعالسازی ویتامین D بالا میبرد.
- اثر فوری کلسیتونین کاهش فعالیت جذبی استئوکلاستها و اثر طولانیمدت آن کاهش تولید استئوکلاستهای جدید است.
- استروژن با مهار استئوکلاستها مانع تخریب استخوان میشود و کمبود آن در دوران یائسگی علت اصلی پوکی استخوان است.
نکتهٔ تکمیلی
جالب است بدانید که فضانوردان در ماموریتهای فضایی به دلیل نبود نیروی گرانش زمین و کاهش استرس مکانیکی روی استخوانها، با افزایش فعالیت استئوکلاستها و کاهش فعالیت استئوبلاستها مواجه میشوند. این پدیده حالتی شبیه به استئوپروز ناشی از یائسگی را شبیهسازی میکند که در آن تراکم استخوان به سرعت کاهش مییابد. به همین دلیل فضانوردان روزانه ورزشهای مقاومتی سختی انجام میدهند تا روند بازسازی استخوان را فعال نگه دارند.