เมแทบอลิซึมของแร่ธาตุและกระดูก

เมแทบอลิซึมของแร่ธาตุและกระดูกเป็นสาขาหนึ่งของต่อมไร้ท่อที่เกี่ยวข้องกับวิธีการที่ร่างกายรักษาสมดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียม และวิธีการสร้าง บำรุงรักษา และปรับโครงสร้างกระดูก โดยเชื่อมโยงการควบคุมไอออนแร่ธาตุในเลือดและเนื้อเยื่อเข้ากับการควบคุมการสร้างและการสลายกระดูกโดยระบบต่อมไร้ท่อ ซึ่งรวบรวมชีววิทยาของต่อมพาราไทรอยด์ วิตามินดี และเซลล์กระดูกเข้าไว้ด้วยกัน

Definition

เมแทบอลิซึมของแร่ธาตุและกระดูกครอบคลุมกระบวนการทางต่อมไร้ท่อและเซลล์ที่ควบคุมสมดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียม และที่ควบคุมการสร้างและการสลายกระดูกอย่างต่อเนื่อง โดยรวมฮอร์โมนพาราไทรอยด์ วิตามินดี ไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 (fibroblast growth factor 23) และระบบออสทีโอบลาสต์-ออสทีโอคลาสต์เข้าไว้ด้วยกัน

Scope

สาขานี้จะแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับการควบคุมไอออนแร่ธาตุที่มีประจุสองบวกและกระดูกโดยระบบต่อมไร้ท่อ: ระบบธำรงดุลที่รักษาระดับแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมในซีรัมให้อยู่ในช่วงแคบๆ; แกนฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดีที่ควบคุมสิ่งเหล่านี้; ชีววิทยาของเซลล์ในการปรับโครงสร้างกระดูก; และความผิดปกติหลักของกระดูกและแร่ธาตุในเมแทบอลิซึม นี่คือภาพรวมอ้างอิงที่กำหนดกรอบหัวข้อที่เป็นส่วนประกอบมากกว่าการให้คำแนะนำในการจัดการทางคลินิก

Sub-topics

• ภาวะธำรงดุลของแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียม
• ภาวะแคลเซียมในเลือดสูงและภาวะต่อมพาราไทรอยด์ทำงานเกินแต่กำเนิด
• ต่อมไร้ท่อระบบสืบพันธุ์และภาวะพร่องฮอร์โมนเพศ
• โรคกระดูกพรุน
• แกนฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดี

Core questions

• ร่างกายรักษาระดับแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียมในซีรัมให้อยู่ในช่วงสรีรวิทยาที่แคบได้อย่างไร?
• ฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดีประสานการจัดการแร่ธาตุในลำไส้ ไต และกระดูกได้อย่างไร?
• กระดูกถูกปรับโครงสร้างอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร และออสทีโอบลาสต์และออสทีโอคลาสต์สื่อสารกันได้อย่างไร?
• ความผิดปกติใดบ้างที่เกิดขึ้นเมื่อการธำรงดุลของแร่ธาตุหรือการปรับโครงสร้างกระดูกถูกรบกวน?

Key concepts

• การธำรงดุลของแคลเซียมและฟอสเฟต
• แกนฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดี
• วงจรการปรับโครงสร้างกระดูก
• การส่งสัญญาณ RANK/RANKL/osteoprotegerin
• ชีววิทยาของออสทีโอบลาสต์และออสทีโอคลาสต์
• ไฟโบรบลาสต์โกรทแฟกเตอร์ 23 (FGF23)
• โรคกระดูกเมแทบอลิซึม

Mechanisms

แคลเซียมในซีรัมจะถูกตรวจจับโดยตัวรับแคลเซียม (calcium-sensing receptor) บนเซลล์ต่อมพาราไทรอยด์ ซึ่งจะปรับการหลั่งฮอร์โมนพาราไทรอยด์; ฮอร์โมนพาราไทรอยด์จะเพิ่มระดับแคลเซียมโดยการออกฤทธิ์ต่อกระดูกและไต และโดยการกระตุ้นการสังเคราะห์วิตามินดีที่ออกฤทธิ์ในไต ซึ่งจะช่วยเพิ่มการดูดซึมแคลเซียมและฟอสเฟตในลำไส้ กระดูกไม่ได้หยุดนิ่ง: กระดูกจะถูกปรับโครงสร้างอย่างต่อเนื่องโดยหน่วยเซลล์หลายเซลล์พื้นฐาน (basic multicellular units) ซึ่งออสทีโอคลาสต์จะสลายเมทริกซ์ที่ถูกทำให้เป็นแร่ธาตุ และออสทีโอบลาสต์จะสร้างเมทริกซ์ใหม่ การสื่อสารระหว่างเซลล์เหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยระบบ RANK/RANKL/osteoprotegerin ซึ่งเซลล์สายออสทีโอบลาสต์จะแสดงออก RANKL เพื่อกระตุ้นการสร้างความแตกต่างของออสทีโอคลาสต์ ในขณะที่หลั่ง osteoprotegerin เป็นตัวรับลวงที่ยับยั้งการทำงานดังกล่าว

Clinical relevance

ระบบที่อธิบายไว้ในที่นี้เป็นพื้นฐานของกลุ่มโรคกระดูกและแร่ธาตุในเมแทบอลิซึมจำนวนมาก รวมถึงโรคกระดูกพรุน ภาวะต่อมพาราไทรอยด์ทำงานเกินปฐมภูมิ และความผิดปกติของแร่ธาตุจากการขาดวิตามินดี การทำความเข้าใจในสาขานี้ช่วยสนับสนุนการตีความชีวเคมีของแร่ธาตุและกระดูกในฐานะกรอบอ้างอิง; โดยจะอธิบายว่าสรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องมีการจัดระเบียบอย่างไร และไม่ใช่สิ่งทดแทนการประเมินหรือการรักษาทางคลินิกเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

ชีววิทยาของสาขานี้ตั้งอยู่บนวรรณกรรมที่เป็นที่ยอมรับอย่างดีเกี่ยวกับการสร้างความแตกต่างของออสทีโอคลาสต์และแกน RANKL/osteoprotegerin และสรีรวิทยาของวิตามินดี หัวข้อย่อยทางคลินิกของสาขานี้อยู่ภายใต้แนวทางปฏิบัติของสมาคมโดยละเอียด ซึ่งสรุปไว้ในแต่ละรายการหัวข้อ

History

ความเข้าใจสมัยใหม่ในสาขานี้เติบโตจากการตระหนักว่าฮอร์โมนพาราไทรอยด์และวิตามินดีควบคุมสมดุลของแคลเซียม และได้รับการเปลี่ยนแปลงในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 21 โดยการค้นพบระบบ RANKL/RANK/osteoprotegerin ซึ่งอธิบายในระดับโมเลกุลว่าการสร้างและการสลายกระดูกเชื่อมโยงกันอย่างไร งานคู่ขนานเกี่ยวกับการเผาผลาญวิตามินดีได้สร้างฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์และบทบาทในการดูดซึมแร่ธาตุ

Key figures

• Mark Haussler
• Lawrence Riggs
• Sundeep Khosla
• Michael Holick

Seminal works

• boyle-2003
• hofbauer-2000
• holick-2007

Frequently asked questions

เมแทบอลิซึมของแร่ธาตุและกระดูกครอบคลุมอะไรบ้าง?

ครอบคลุมถึงวิธีการที่ร่างกายควบคุมแคลเซียม ฟอสเฟต และแมกนีเซียม และวิธีการสร้างและปรับโครงสร้างกระดูก รวมถึงระบบพาราไทรอยด์และวิตามินดีที่ควบคุมกระบวนการเหล่านี้ และความผิดปกติที่เกิดขึ้นเมื่อระบบเหล่านี้ล้มเหลว

การสร้างกระดูกและการสลายกระดูกเชื่อมโยงกันอย่างไร?

กระดูกถูกปรับโครงสร้างอย่างต่อเนื่องโดยทีมออสทีโอคลาสต์ที่สลายกระดูกและออสทีโอบลาสต์ที่สร้างกระดูก; ระบบส่งสัญญาณ RANKL/osteoprotegerin ซึ่งผลิตโดยเซลล์สายออสทีโอบลาสต์ เป็นตัวควบคุมหลักว่ามีการสร้างออสทีโอคลาสต์จำนวนเท่าใด