Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografię? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis – wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 3/2012, s. 232-236
*Magdalena Walicka, Ewa Czerwińska, Ewa Marcinowska-Suchowierska
Witamina D – wpływ na kość
The Effecst of Vitamin D on Bone
Klinika Medycyny Rodzinnej, Chorób Wewnętrznych i Chorób Metabolicznych Kości, Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego, Warszawa
Kierownik Kliniki: prof. dr hab. med. Ewa Marcinowska-Suchowierska
Streszczenie
1,25(OH)2D jest hormonem steroidowym kontrolującym metabolizm wapniowo-fosforanowy. Witamina D oddziałuje na komórki docelowe poprzez połączenie ze swoistym receptorem (VDR), zlokalizowanym w jądrze komórkowym. Kompleks witamina D-VDR jest czynnikiem transkrypcyjnym modulującym ekspresję genów komórek kostnych. Wykazano, że 1,25(OH)2D wpływa na kluczowe dla metabolizmu kostnego białka zarówno w sposób bezpośredni, jak i pośredni oraz kontroluje ich syntezę na każdym etapie różnicowania osteoblasta, jak również remodelingu kostnego. 1,25(OH)2D poprzez VDR reguluje absorpcję wapnia, powodując wzrost jego wchłaniania w przewodzie pokarmowym, ponadto hamuje transkrypcję genu dla PTH. Niedobór witaminy D może powodować utratę masy kostnej i wzrost ryzyka złamań. W artykule omówiono bezpośredni I pośredni wpływ witaminy D na kość.
Summary
1,25(OH)2D is a steroid hormone, which encourages the metabolism of calcium and phosphorous. Vitamin D mediates its biological effects by binding to the vitamin D receptor (VDR), which is principally located in the nuclei of target cells. The binding of vitamin D to the VDR allows the VDR to act as a transcription factor that modulates skeletal gene transcription. Numerous direct and indirect effects of 1,25(OH)2D have been demonstrated on a range of critical bone proteins and 1,25(OH)2D appears to be involved in their regulation at all stages of osteoblast differentiation and, indeed, bone remodeling. 1,25(OH)2D uses VDR to regulate calcium absorption leading to increased capacity of the intestine to absorb calcium and acts on the PTH gene to decrease its transcription. Vitamin D deficiency can result in lower bone mineral density and an increased risk of bone fracture. In article was discussed direct and indirect effects of vitamin D on bone.
WPROWADZENIE
Kość jest rodzajem tkanki łącznej zbudowanej głównie ze zmineralizowanej macierzy zewnątrzkomórkowej. 90% masy kości u osób dorosłych stanowi wapń i fosfor w postaci kryształów hydroksyapatytu [Ca10(PO4)6(OH)2]. Prawidłowa mineralizacja tkanki kostnej uzależniona jest od witaminy D, choć niezbędna jest także odpowiednia podaż wapnia i fosforu w diecie oraz ich prawidłowe wchłanianie z przewodu pokarmowego. Szkielet kostny pełni funkcję podporową, stanowi ochronę dla narządów wewnętrznych oraz jest rezerwuarem niezbędnych dla życia jonów. Poprzez utrzymywanie prawidłowej homeostazy wapniowej kość bierze udział w regulacji funkcji wszystkich komórek organizmu. W odpowiedzi na obniżenie stężenia wapnia w surowicy krwi dochodzi do zwiększenia jego wchłaniania w przewodzie pokarmowym oraz wzrostu reabsorpcji w cewkach nerkowych. Jednocześnie wapń jest mobilizowany z kości poprzez wzrost resorpcji kostnej za pośrednictwem skoordynowanej czynności osteoblastów i osteoklastów podlegających regulacji przez witaminę D (1).
Witamina D w swej aktywnej postaci 1,25(OH)2D jest hormonem kalcytropowym. Hormony to biologicznie czynne związki, będące nośnikami informacji przenoszonej z komórki regulatorowej do regulowanej, w której łączą się ze specyficznym receptorem, powodując swoistą odpowiedź. Hormon może wywierać działanie tylko na te komórki, które mają dla niego specyficzne receptory (2). Witamina D łączy się z receptorem jądrowym (VDR), a następnie tworzy heterodimer z receptorem kwasu 9-cis retinowego (RXR) o własnościach czynnika transkrypcyjnego, przez co zapoczątkowuje działania genomowe. Działania niegenomowe mediowane są przez receptor zlokalizowany w błonie komórkowej, odmienny od receptora jądrowego. Połączenie z receptorem błonowym powoduje uruchomienie wewnątrzkomórkowych szlaków metabolicznych, modulujących działania wynikające z ekspresji genowej (3).
Witamina D, poprzez oddziaływanie na różne populacje komórek kostnych, wpływa na funkcję metaboliczną tkanki kostnej, jak również utrzymuje właściwą proporcję między resorpcją kostną a kościotworzeniem. Aktywna postać witaminy D łączy się ze swoim receptorem w osteoblastach i aktywuje geny kodujące białka niezbędne do różnicowania osteoklastów i resorpcji kostnej. Z drugiej strony 1,25(OH)2D kontroluje kluczowe geny dla białek macierzy kostnej. Tak więc podstawowa fizjologiczna rola witaminy D związana jest z regulacją gospodarki wapniowo-fosforanowej i utrzymaniem prawidłowej budowy i funkcji kośćca poprzez bezpośredni wpływ na komórki kostne, jak i pośrednio przez jelito, nerki i przytarczyce (1).
BEZPOŚREDNI WPŁYW WITAMINY D NA KOŚĆ
Aktywna forma witaminy D w krążeniu pochodzi głównie z syntezy nerkowej. Nerka posiada układ enzymatyczny CYP27B1 (1-alfa hydroksylaza) przekształcający 25(OH)D w aktywny hormon 1,25(OH)2D. CYP27B1 jest jednak obecny w wielu innych tkankach organizmu, w tym w kości. W warunkach fizjologicznych produkcja 1,25(OH)2D w tkankach „pozanerkowych” nie powoduje istotnego wzrostu stężenia aktywnego hormonu w krążeniu. Ta lokalna produkcja aktywnej formy witaminy D służy autokrynnej lub parakrynnej regulacji procesów wzrostu i różnicowania komórkowego. We wszystkich rodzajach komórek kostnych stwierdzono obecność 1-alfa hydroksylazy, tak więc głównym źródłem aktywnej formy witaminy D w tkance kostnej jest kość sama w sobie (4).
Głównym zadaniem osteoblastów jest produkcja macierzy kostnej składającej się przede wszystkim z kolagenu typu I oraz licznych białek niekolagenowych. Macierz organiczna ulega następnie mineralizacji przy udziale wapnia i fosforu. Badania in vitro wykazały, że 1,25(OH)2D reguluje transkrypcję genów osteoblasta, proliferację, różnicowanie i mineralizację (4).
Szczególnie ważną rolę w osteogenezie odgrywa szlak Wnt będący jedną z dróg wewnątrzkomórkowego przekazywania sygnałów. Glikoproteiny Wnt pobudzają wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe poprzez połączenie z kompleksem receptorowym składającym się z receptora dla lipoprotein o bardzo niskiej gęstości LRP5 lub LRP6 (low density lipoproteid co-receptor) i jednej z dziesięciu molekuł Frizzled (Fz). Aktywacja powyższego kompleksu uruchamia kaskadę sygnałów powodującą stabilizację kluczowego białka odpowiedzialnego za ekspresję genów, czyli beta-kateniny. W procesach metabolizmu kości aktywacja szlaku Wnt powoduje stymulację procesów kościotwórczych (5). Osteoblasty powstają z mezodermalnych komórek macierzystych. Aktywacja szlaku Wnt hamuje różnicowanie komórek macierzystych w kierunku chondrocytów i adipocytów, pobudza natomiast różnicowanie osteoblastów i proliferację preosteoblastów (6). Witamina D indukuje ekspresję LRP5 – koreceptora Wnt Frizzled (7) oraz hamuje w komórkach zrębu ekspresję DKK1 i SFRP2 będących antagonistami szlaku Wnt (8).
Kluczową rolę w utrzymywaniu homeostazy osteoblastów odgrywa apoptoza. Witamina D jest dobrze znanym czynnikiem proapoptotycznym w komórkach nowotworowych, ale nie w osteoblastach (9). W tym rodzaju komórek 1,25(OH)2D wywiera efekt antyapoptotyczny poprzez hamowanie czynników mitochondrialnych i związanych z FAS. W badaniach wykazano zmniejszoną ekspresję proteiny proapoptotycznej BAX z jednoczesnym zwiększeniem ekspresji proteiny antyapoptotycznej BCL-2 (10).
Poza wpływem na proliferację i różnicowanie, witamina D (poprzez regulację transkrypcji genów) wpływa na syntezę kluczowych białek osteoblasta. Jednym z najważniejszych białek niekolagenowej tkanki kostnej, syntetyzowanym przez osteoblasty pod wpływem aktywnego metabolitu witaminy D, jest osteokalcyna (OC) (11, 12). Osteokalcyna charakteryzuje się dużym powinowactwem do jonów wapnia w kryształach hydroksyapatytu, uczestniczy w wiązaniu soli wapnia i odkładaniu ich w macierzy kości. Kolejne białko to osteopontyna (OP), która z jednej strony, wiążąc wapń i hydroksyapatyty w tkance kostnej, przyczynia się do mineralizacji organicznego osteoidu kości, z drugiej zaś odgrywa znaczącą rolę w procesie resorpcji kości, stanowiąc czynnik wiążący osteoklasty w zatoce resorpcyjnej (12, 13). Witamina D reguluje również syntezę sialoproteiny kostnej (BSP1), która odgrywa istotną rolę w adhezji komórek do macierzy kostnej oraz w organizacji macierzy tkanek zmineralizowanych (14).
Aktywna postać witaminy D wpływa także na ekspresję białek osteocyta. Należy w tym miejscu wspomnieć o osi nerkowo-kostnej kontrolującej stężenie fosforanów w organizmie. Czynnik FGF23 to jeden z najnowszych członków rodziny FGF – pochodzący z kości hormon fosfaturyczny, którego synteza w osteoblastach i osteocytach jest pobudzana przez 1,25(OH)2D. Czynnik ten hamuje nerkową reabsorpcję fosforanów i powoduje ich wydalanie, zmniejsza syntezę PTH przez przytarczyce, a także poprzez hamowanie 1a-hydroksylazy i stymulowanie 24-hydroksylazy zmniejsza stężenie 1,25(OH) witaminy D3 (15, 16).
1,25(OH)2D kontroluje również syntezę białka macierzy dentyny 1 (DMP1) przez osteocyt (4). Jest to kluczowe białko regulujące powstawanie osteocytów, homeostazę fosforanową, bierze ono udział w mineralizacji, adhezji komórkowej, jest regulatorem transkrypcji (17, 18).

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 30 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

Piśmiennictwo
1. Montecino MA, Lian JB, Stein JL et al.: Biological and molecular effect of vitamin D on Bone. [In:] Holick MF (red) Nutrition and Health: Vitamin D. Springer Science+Bisness Media, LLC 2010; 189-209.
2. Nauman A, Piekiełko-Witkowska A: Hormony: podział i mechanizmy działania. [W:] Endokrynologia w codziennej praktyce lekarskiej. Red. Syrenicz A. Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Medycznej w Szczecinie 2009; 13-40.
3. Holick MF: Vitamin D Deficiency. N Engl J Med 2007; 357: 266-281.
4. Atkins GJ, Findlay DM, Anderson PH et al.: Target Genes: Bone Proteins. In Vitamin D. Edited: Feldman D. Pike JW, Adams JS. Academic Press 2011; 411-424.
5. Pawlak-Buś K, Leszczyński P: Inhibitory Wnt/b-kateniny w terapii obniżonej masy kostnej – nowe perspektywy w leczeniu osteoporozy? Endokrynologia, Otyłość i Zaburzenia Przemiany Materii 2011; 7: 11-15.
6. Khosla S, Westendorf JJ, Oursler MJ: Building bone to reverse osteoporosis and repair fractures. J Clin Invest 2008; 118: 421-8.
7. Fretz JA, Zella LA, Kim S et al.: 1,25-Dihydroxyvitamin D3 induces expression of the Wnt signaling co-regulator LRP5 via regulatory elements located significantly downstream of the gene’s transcriptional start site. J Steroid Biochem Mol Biol 2007; 103: 440-5.
8. Cianferotti L, Demay MB: VDR-mediated inhibition of DKK1 and SFRP2 suppresses adipogenic differentiation of murine bone marrow stromal cells. J Cell Biochem 2007; 101: 80-8.
9. Trump DL, Hershberger PA, Bernardi RJ et al.: Anti-tumor activity of calcitriol: pre-clinical and clinical studies. J Steroid Biochem Mol Biol 2004; 89-90: 519-26.
10. Duque G, El Abdaimi K, Henderson JE et al.: Vitamin D inhibits Fas ligand-induced apoptosis in human osteoblasts by regulating components of both the mitochondrial and Fas-related pathways. Bone 2004; 35: 57-64.
11. Carvallo L, Henríquez B, Paredes R et al.: 1alpha,25-dihydroxy vitamin D3-enhanced expression of the osteocalcin gene involves increased promoter occupancy of basal transcription regulators and gradual recruitment of the 1-alpha,25-dihydroxy vitamin D3 receptor-SRC-1 coactivator complex. J Cell Physiol 2008; 214: 740-9.
12. Atkins GJ, Anderson PH, Findlay DM et al.: Metabolism of vitamin D3 in human osteoblasts: evidence for autocrine and paracrine activities of 1 alpha,25-dihydroxyvitamin D3. Bone 2007; 40: 1517-28.
13. Shen Q, Christakos S: The vitamin D receptor, Runx2, and the Notch Signaling pathway cooperate in the transcriptional regulation of osteopontin. J Biol Chem 2005; 280(49): 40589-98.
14. Sooy K, Sabbagh Y, Demay MB: Osteoblasts lacking the vitamin D receptor display enhanced osteogenic potential in vitro. J Cell Biochem 2005; 94: 81-7.
15. Haussler MR, Whitfield GK, Kaneko I et al.: The role of vitamin D in the FGF23, klotho, and phosphate bone-kidney endocrine axis. Rev Endocr Metab Disord 2011; Sep 21 [Epub ahead of print].
16. Saji F, Shigematsu T, Sakaguchi T et al.: Fibroblast growth factor 23 production in bone is directly regulated by 1alpha,25-dihydroxyvitamin D, but not PTH. Am J Physiol Renal Physiol 2010; 299: F1212-7.
17. Lu Y, Yuan B, Qin C et al.: The biological function of DMP-1 in osteocyte maturation is mediated by its 57-kDa C-terminal fragment. J Bone Miner Res 2011; 26: 331-40.
18. Shoback D: Update in osteoporosis and metabolic bone disorders. J Clin Endocrinol Metab 2007; 92: 747-53.
19. Zhu K, Gläser R, Mrowietz U: Vitamin D3 and analogues modulate the expression of CSF-1 and its receptor in human dendritic cells. Biochem Biophys Res Commun 2002; 297: 1211-7.
20. Pernow Y, Granberg B, Sääf M et al.: Osteoblast dysfunction in male idiopathic osteoporosis. Calcif Tissue Int 2006; 78: 90-7.
21. Kogawa M, Findlay DM, Anderson PH et al.: Osteoclastic metabolism of 25(OH)-vitamin D3: a potential mechanism for optimization of bone resorption. Endocrinology 2010; 151: 4613-25.
22. Hoenderop JG, Nilius B, Bindels RJ: Calcium absorption across epithelia. Physiol Rev 2005; 85: 373-422.
23. Fleet JC, Schoch RD: Molecular mechanisms for regulation of intestinal calcium absorption by vitamin D and other factors. Crit Rev Clin Lab Sci 2010; 47: 181-95.
24. Centeno V, Picotto G, Pérez A et al.: Intestinal Na(+)/Ca(2+) exchanger protein and gene expression are regulated by 1,25(OH)(2)D(3) in vitamin D-deficient chicks. Arch Biochem Biophys 2011; 509: 191-6.
25. Silver J, Yalcindag C, Sela-Brown A et al.: Regulation of the parathyroid hormone gene by vitamin D, calcium and phosphate. Kidney International 1999; 56: S2-S7.
26. Kumar R, Thompson JR: The regulation of parathyroid hormone secretion and synthesis. J Am Soc Nephrol 2011; 22: 216-24.
27. Silver J, Levi R: Regulation of PTH synthesis and secretion relevant to the management of secondary hyperparathyroidism in chronic kidney disease. Kidney Int Suppl 2005; 67: S8-12.
28. Lips P, van Schoor NM: The effect of vitamin D on bone and osteoporosis. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2011; 25: 585-91.
otrzymano: 2012-02-17
zaakceptowano do druku: 2012-03-15

Adres do korespondencji:
*Magdalena Walicka
Klinika Medycyny Rodzinnej, Chorób Wewnętrznych i Chorób Metabolicznych Kości CMKP SPSK im. Prof. W. Orłowskiego
ul. Czerniakowska 231, 00-416 Warszawa
tel.: +48 (22) 628-69-50, fax: (22) 622-79-81
e-mail: m_walicka@wp.pl

Postępy Nauk Medycznych 3/2012
Strona internetowa czasopisma Postępy Nauk Medycznych