PRINCIPIOS MOLECULARES Y CELULARES EN BIOLOGIA OSEA. REGULACION ENDOCRINA DEL METABOLISMO ESQUELETICO Y FOSFOCALCICO

1. PRINCIPIOS MOLECULARES
PRINCIPIOS MOLECULARES
Y CELULARES EN BIOLOGIA
Y CELULARES EN BIOLOGIA
OSEA
OSEA
UNIVERSIDAD EL BOSQUE
Profesor: Dr. Juan Carlos Munévar N.
CARMEN ARIAS
MARIA CRISTINA LATORRE
ANDRES SALAZAR

2. REGULACION
ENDOCRINA DEL
METABOLISMO
ESQUELETICO

3. CALCITONINA
VIT. D
PTH HORMONAS CALCICOTROPAS (metabolitos)
1,25-(OH)2-D o calcitriol
FACTORES GENERALES
FACTORES GENERALES
QUE INTERVIENEN
QUE INTERVIENEN
EN LA REGULACION
EN LA REGULACION
Y REMODELACION
Y REMODELACION
OSEA
OSEA
GLUCO-
ESTROGENOS HORMONAS INESPECIFICAS CORTICOIDES
TIROXINA

4. TIROIDES Y PARATIROIDES
 Se encuentran en la parte anterior
del cuello, rodeando a la traquea y
la laringe.
 La Tiroides es una glándula
regulada por la hipófisis y mantiene
una acción sobre el crecimiento de
los huesos.
 La Paratiroides se encuentra
adherida al Tiroides y actúa sobre
el metabolismo del Calcio y del
Fósforo. La secreción de la
hormona paratiroidea se regula por
los niveles de calcio en sangre.

5. HORMONA PARATIROIDEA
 Secretada por las glándulas paratiroides, es un polipéptido de cadena única
constituido por 84 aminoácidos (PTH-1-84, 9500 de peso molecular).
 La serina 1-34 es esencial para el desarrollo de la actividad de la hormona.
 El gen de la PTH se encuentra en el brazo corto del cromosoma 11, en la
banda 11p15, junto a los genes que codifican la calcitonina, la catalasa y la B-
globulina.

6.  En la circulación hepática y renal sufre rupturas proteolíticas de
su molécula para dar lugar a fragmentos que contienen:
 Región aminoterminal (PTH 1-34) única capaz de ejercer acciones
biológicas sobre el esqueleto.
 Región media (PTH 44-48)
 Región carboxilo terminal (PTH 53-84).
Por lo tanto, en la circulación existe una mezcla de fragmentos
de la PTH originados de la PTH intacta (1-84).

7. BIOSINTESIS INTRACELULAR
DE LA PTH

8. Proteína de 115 aminoácidos La pre-proPTH
Que en el retículo endoplasmatico pierde
un segmento de 25 restos aminoacidicos
en su extremo N-terminal (péptido líder o señal)
para formar
La prohormona de 90 aminoácidos
Pasa al aparato de Golgi, donde
La cual es empaquetada en vesículas
tiene lugar una nueva hidrólisis,
y gránulos secretorios para su
con perdida de los primeros 6 aminoácidos,
deposito y liberación. generandose la hormona paratiroides activa
La glándula paratiroides no almacena hormona, los depósitos
existentes en la célula son generalmente pequeños.

9. La Paratormona tiene tres destinos posibles:
Secreción inmediata.
Transporte a un depósito de almacenamiento
Degradación

10. ACTIVIDAD BIOLÓGICA COMPLETA
tercio amino-terminal
tercio amino-terminal
La proPTH sintetizada
es degradada con rapidez
cuando las concentraciones de
calcio caen por debajo de 9 mg/ dl
Esta velocidad de degradación
y hasta 6 mg/ dl (por debajo
de la misma ya no tiene efecto)
en una situación
inversa
 Esto indica que el calcio ionizado afecta la producción de PTH por medio del control
de la degradación y no de la síntesis.
 El único camino por el cual se podría intensificar la síntesis de PTH seria mediante el
incremento en el tamaño y numero de las células principales productoras de PTH en
las glándulas paratiroideas.

11.  La degradación de la PTH comienza aproximadamente
10 minutos después de haberse sintetizado la proPTH.
 La PTH es degradada principalmente en hígado y riñón,
órganos que captan a la hormona y la separan en 2
péptidos, la hormona entera y los dos segmentos
pueden ser detectados en sangre circulante, cuya vida
media es de 2 a 4 minutos.
 Cuando se produce la digestión proteolítica en sangre
se encuentran fragmentos con extremo COOH-
terminal sin función biológica que puede incrementar
su vida media

12. HORMONA
PARATIROIDEA.
Controla la
Estimula la absorción
concentración sérica
intestinal y renal de calcio.
de calcio .
Estimula la liberación
de calcio de los huesos.
ESTE SISTEMA DE RETROALIMENTACION ES EL MECANISMO
HOMEOSTATICO ESENCIAL QUE MANTIENE EL CALCIO DEL
LIQUIDO EXTRACELULAR.
Favorece la conversión de 25-OH-D3 en 1-25-OH-D3, que es la vitamina D activa.

13.  HIPOCALCEMIA
•Mayor secreción
(Dieta pobre en CONTRARESTA
PTH
Calcio)
 Aumenta la disolución del mineral óseo, lo que va
seguido de mayor flujo de calcio desde el hueso ala
sangre.
 Disminuye la eliminación renal del calcio, con lo que
vuelve al LEC mayor proporción del calcio filtrado en
el glomérulo.
 Aumenta la eficacia de la absorción intestinal de calcio.

14. Los trastornos hipocalcémicos se
pueden dividir en:
 Deficiencia primaria de PTH o de calcitriol e
hipovitaminosis D.
 El mecanismo de acción de la PTH en sus órganos
blanco depende del calcitriol; por lo tanto, la
hipocalcemia que ocurre en ausencia de calcitriol se
presenta a pesar que los niveles de PTH sean normales
o altos.
 En el hipoparatiroidismo, la ausencia de PTH reduce la
síntesis de la 1,25 dihidroxi D3 y empeora la
hipocalcemia asociada.

15. Mecanismo de acción
de la PTH
 La PTH se une a receptores de en las células
efectoras. Se producen dos tipos de acciones:
 Estimulación de la adenilciclasa con aumento del
AMPc en la célula
 Modificación de la permeabilidad en la
membrana que determina el ingreso de calcio.

16. Mecanismo de acción
de la PTH

17. Efectos biológicos
 Sobre el hueso:
 El mineral del hueso es movilizado para mantener la
homeostasis del calcio. La PTH pone en juego dos
procesos:
 Un mecanismo rápido a través de la liberación del calcio y
fosfato por los osteocitos por medio de la absorción
 Un mecanismo mas lento que es resultado de la proliferación
de osteoclastos, seguida de un gran aumento de la
reabsorción osteoclástica del propio hueso.

18. OSTEOBLASTOS
TIENEN RECEPTORES ESENCIALES PARA LA PTH
DE LA PTH EJERZA EL EFECTO FORMADOR
DE HUESO
OSTEOCLASTOS
CARECEN DE RECEPTORES
- SE CREE QUE SU ACCION ES
PARA PTH
INDIRECTA.
- A TRAVES DE CITOCINAS LIBERADAS
POR OSTEOBLASTOS PARA ACTIVAR
LOS OSTEOCLASTOS
En estudios experimentales de resorción ósea in vitro,
deben existir osteoblastos junto con osteoclastos para que la
PTH active los osteoclastos y se produzca resorción ósea.

19. Si la acción de la PTH se prolonga:
 # de células óseas: osteoblastos, osteoclastos
 Se acelera el remodelado óseo
 Si hay una administración prolongada de PTH
 Incremento en la resorción ósea mediada por
osteoclastos

20. Sobre el riñón:
 La PTH estimula la reabsorción tubular de calcio
disminuyendo su excreción por orina.
 Estimula la enzima 1-alfa hidroxilasa en el túbulo
proximal. Pese a que esta hormona solo controla el
10% del total de la reabsorción de dicho ion, tiene
importantes efectos.
 Aumenta también la eliminación de fosfato. Este
incremento de la fosfaturia tiende a prevenir la
formación de fosfato de calcio que se depositarían en
los tejidos blandos reduciendo el efecto
hipercalcemiante.
 Potencia la resorción de magnesio en el túbulo distal.

21. Acciones renales de la PTH
- Inhibición del transporte ESTIMULACION DE LA ENZIMA
del fosfato (Túbulo 25(OH)D-1α-HIDROXILASA
Proximal.
- Aumenta la
reabsorción del calcio
( Túbulo Distal)
•Cada día se intercambian hasta 12 mmol (500mg)
de calcio entre el LEC y el hueso

22. Sobre la vitamina D
 La PTH promueve la absorción intestinal de
calcio a través de un mecanismo secundario a la
formación del metabolito activo de la vitamina
D3 (1,25 (OH)2 –D3).
 La acción de esta vitamina en el intestino es
facilitar el transporte de calcio promoviendo la
síntesis de proteínas fijadoras de este ion.

23. Interacciones hormonales.
Con la calcitonina (TCT). Con la vitamina D3.
 La PTH favorece la conversión de
 La PTH y la TCT  acción 25-OH D3 en 1-25-OH D3 en el
antagonista a nivel del hueso y una riñón.
acción sinérgica a nivel del riñón * 1-25-OH D3 posee una acción de
que tiende a aumentar la excreción feed-back negativo sobre la
de los fosfatos. secreción de PTH.
 Ambas tienen una acción * La carencia de vitamina D reduce
antagonista sobre el metabolismo la acción de la PTH.
de la vitamina D: la TCT inhibe la
conversión de 25-OH D3 en 1-25-
 Existe por tanto un doble sistema
hipercalcemiante con la PTH y la
OH D3 en el riñón. vitamina D3 y un simple sistema
hipocalcemiante con la calcitonina

25. CALCITONINA
Es una hormona polipeptídica de 32 aminoácidos con estructura terciaria plegada,
puente disulfuro 1-7 y grupo amino en el aminoácido prolina carboxiterminal,
con un PM de 3.4KD.
Para su acción biológica requiere la secuencia total de aminoácidos, la integridad del
puente disulfuro y el grupo prolinamida.
Es secretada por las células C de la tiroides. La síntesis es dirigida por un gen que
codifica para una molécula de mayor tamaño, la procalcitonina, quien es fragmentada
en varios segmentos, uno de los cuales es la calcitonina.

26.  Un mismo gen como el que
codifica para la hormona
calcitonina –interviniente en la
regulación de los niveles de
Calcio plasmático- al ser
expresado en las células
parafoliculares de la tiroides
cuando se expresa en las
neuronas hipotalámicas
produce una proteína llamada
CGRP (Producto relacionado
al gen de calcitonina) que
actúa como neurotransmisor.

27. CALCITONINA
Esta hormona disminuye la concentración de calcio
facilitando
La captación celular
La excreción renal
La formación de hueso
 Los efectos de la calcitonina sobre el metabolismo óseo son
mucho más débiles que la PTH o vitamina D.
 El principal estimulo para su secreción es el aumento de la
concentración extracelular de calcio.
 Su metabolismo se realiza por degradación renal, hepática y
ósea sobretodo. Tiene una vida media de apenas 10 minutos.

28. CALCITONINA
 Su secreción se estimula por varios factores,
entre ellos el aumento de la calcemia. Sus efectos
predominantes son el descenso de la resorción
ósea y de la reabsorción tubular renal de calcio.

29. Mecanismo de acción
Mecanismo de acción
 Actúa por medio de receptores de membrana
 Actúa por medio de receptores de membrana
acoplados a proteínas G estimuladoras, que
acoplados a proteínas G estimuladoras, que
elevan el nivel de AMPc en citoplasma.
elevan el nivel de AMPc en citoplasma.

30. Efectos biológicos
La calcitonina produce rápida disminución de las
concentraciones sanguíneas de calcio por dos
mecanismos:
Un efecto inmediato que consiste
en la disminución de la actividad
Un segundo efecto más prolongado
reabsortiva de los osteoclastos,
a través de la disminución de la formación
desplazando así el equilibrio a favor
de nuevos osteoclastos.
del depósito en sales de calcio óseo
intercambiables.

31. LA VITAMINA D
Producida principalmente por la piel.
En la piel se sintetiza por la acción de la luz solar sobre
el 7-dehidrocolesterol; pero debe transformarse en
1,25-vitamina D, para ejercer actividad biológica.

32. 
 Produce un aumento
Produce un aumento

 Esta transformación
Esta transformación en la absorción
en la absorción
se produce
se produce intestinal de calcio,
intestinal de calcio,
principalmente en el
principalmente en el manteniendo los
manteniendo los
riñón por estímulo de
riñón por estímulo de niveles normales de
niveles normales de
la PTH.
la PTH. calcemia
calcemia
contribuyendo a la
contribuyendo a la
normal mineralización
normal mineralización
del hueso.
del hueso.

33. La vitamina D
La vitamina D
es soluble en grasas y producción relacionada
solventes orgánicos a través de una serie de reacciones
enzimáticas.
Transporte plasmático
de las moléculas precursoras
hasta cierto numero de tejidos diferentes.

34. ALIMENTOS
puede encontrarse ya formada
o como provitamina D.
modificada en el organismo
la vitamina D se convierte
en sus productos activos.
prohormona cuya producción
y disponibilidad dependen
de la exposición a la luz UV
o de su provisión con la dieta.

35. primera transformación de la vitamina D3
(colecalciferol)
HÍGADO
hidroxilada en el carbono 25
para generar
Esta enzima no es regulable, 25-hidroxi-colecalciferol ( 25-OH-D3 )
de manera que la cantidad de 25-OH- D3 en una reacción catalizada por
formado depende de la provisión de la colecalciferol-25-hidroxilasa
vitamina D3.
Cuando se produce en exceso, se
almacena principalmente en hígado.

37. Metabolismo de la Vitamina D3
El 25-OH- D3 pasa a sangre en la cual se transporta unido
a una globulina α del plasma,
la proteína fijadora de vitamina D.
Es el metabolito más abundante en sangre,
su vida media es de 2 a 3 semanas.
 En riñón, el 25-OH- D3 es hidroxilado en posición 1 α para dar 1,25-
dihidroxicolicalciferol (1,25-(OH )2–D3).
 Esta reacción es catalizada por la 25-OH- D3 - 1α hidroxilasa, enzima
regulable e inducible, que se inhibe cuando la concentración de producto
aumenta. Por otra parte, la síntesis de 1,25-(OH)2 – D3 en riñón es
activada por la PTH, estimulada a su vez por la hipocalcemia.
 En cambio la hipofosfatemia inhibe la producción de 1,25- (OH)2 – D 3
(su vida media es de 2,4 h).

38. Mecanismo de acción
 El receptor del calcitriol es un miembro de la
familia de receptores esteroides. La unión
calcitriol – receptor es de elevada afinidad y baja
capacidad, saturable, especifica y reversible. El
receptor tiene un domino de fijación a ADN
similar al “dedo de Zinc”, motivo estructural
que se repite en muchas otras proteinas
reguladoras de la trascripción.

39. Acciones del calcitriol
 Sobre el intestino: la 1,25- (OH)2 – D3 actúa
sobre las células del epitelio intestinal,
especialmente de duodeno y porción proximal
de yeyuno, aumentando la absorción de calcio
por estimulación del transporte activo.
 También aumenta la absorción de fosfato.

40. Acciones del calcitriol
 Sobre el hueso: la 1,25- (OH)2 – D3 aumenta
la actividad de resorción, que se evidencia por
incremento del numero de osteoclastos y de la
superficie afectada por procesos de resorción.
 La 25-OH-D3 y el 24,25- (OH)2- D3, en
cambio, incrementan la mineralización del
hueso favoreciendo la captación de calcio.

41. Acciones del calcitriol
 Acción sobre el riñón: La 1,25- (OH)2 – D3 y
el 25-OH-D3 activan la reabsorción de calcio y
fosfato en los túbulos renales (acción similar a la
de la PTH).

42. Acciones del calcitriol
 Otras acciones: La 1,25- (OH)2 – D3 inhibe la
secreción de PTH, como resultado de la acción directa
sobre la glándula, y no como consecuencia del aumento
de la calcemia producida por el metabolito.

43. GLUCOCORTICOIDES
 Esteroides que ejercen sus efectos al unirse a
receptores citosolicos especificos que median las
acciones de estas hormonas.

44. MECANISMOS MOLECULARES

45. El control de la secreción de glucocorticoides es un típico
mecanismo de retroalimentación negativa en el que interviene
el ACTH de la hipófisis.

 Cuando los niveles de hidrocortisona bajan debido aa un
Cuando los niveles de hidrocortisona bajan debido un
estrés o cualquier otro estímulo que rompa la
estrés o cualquier otro estímulo que rompa la
homeostasis  el hipotálamo es estimulado para que
homeostasis  el hipotálamo es estimulado para que
segregue la hormona liberadora de corticotropina
segregue la hormona liberadora de corticotropina
(CRH).
(CRH).
 La CRH y los bajos niveles de glucocorticoides
 La CRH y los bajos niveles de glucocorticoides
promueven la liberación de ACTH de la pituitaria
promueven la liberación de ACTH de la pituitaria
anterior  El ACTH es llevado por la sangre hasta las
anterior  El ACTH es llevado por la sangre hasta las
glándulas suprarrenales, donde estimula la secreción de
glándulas suprarrenales, donde estimula la secreción de
glucocorticoides restableciendo la homeostasis
glucocorticoides restableciendo la homeostasis

46. GLUCOCORTICOIDES
 El efecto deletéreo de los glucocorticoides sobre la masa ósea es
el resultado de múltiples factores que actúan de forma conjunta.
Desde el punto de vista sistémico los principales factores
implicados son los siguientes:
 Disminución de la concentración de esteroides sexuales y
adrenales, disminución de la absorción intestinal del calcio por
un mecanismo independiente de la síntesis de 1,25(OH)2D,
hipercalciuria, hiperfosfaturia e incremento en los niveles de
PTH.
 Además, los glucocorticoides inhiben la transcripción de IGF-I,
modifican el perfil de las IGFBP’s y alteran el efecto
osteotrópico del factor de crecimiento transformante beta
(TGFß).

47. Los corticoides afectan a la fase de
formación ósea a varios niveles:
 Disminuyen la replicación y la acción de las células de linaje
osteoblástico y alteran la síntesis de la matriz ósea.
 Los efectos de los corticoides sobre la
resorción ósea son
 Se describen menor aposición mineral, reducción del grosor
trabecular y disminución de la matriz osteoide.
Se destaca la supresión del reclutamiento de osteoblastos, con
acortamiento de la vida media y menor capacidad funcional.
 Además, hay un incremento de la superficie de erosión y,
posiblemente del número de osteoclastos.

48.  Por otra parte, los glucocorticoides producen
miopatía y debilidad musculares, que pueden
también contribuir a la pérdida de hueso por un
desequilibrio de las fuerzas que condicionan la
carga mecánica ósea.

49. ESTROGENOS
 La remodelación ósea es un proceso dependiente, en
buena parte, de la acción de las hormonas sexuales.
 Los estrógenos regulan la liberación de (IL-1) e (IL-6) a
partir de precursores mesodérmicos e inhiben la
activación de los osteoclastos, con lo cual se reduce la
tasa de resorción ósea.

50.  En el hueso, interfieren con los mecanismos de
diferenciación de los osteoclastos, pues inhiben
la secreción de IL-6 y FNT-α por parte de los
osteoblastos y las células mesenquimatosas, lo
que se traduce en una disminución significativa
de la tasa de resorción.

52. ESTRÓGENOS : MANTENIMIENTO DE
LA MASA ÓSEA
Estrógenos regulan actividad de los
osteoblastos e incrementan la
síntesis de factores necesarios para la
formación de hueso:
Colágeno tipo I, osteocalcina, osteopondina,
fosfatasa alcalina.

53. •Disminución de la actividad y número de Osteoclastos:
Inhibe la diferenciación de precursores de
Osteoclastos a Osteoclastos maduros.
 Estimula apoptosis.
 Estrógenos disminuyen la producción de
citoquinas estimulantes de los
Osteoclastos:
 IL1, IL6, TNF-α. y estimulan la síntesis de factores
antiresortivos como IGF1, TGF β, BMP (Proteína
Morfogénica Ósea) y osteprotegrin
CON LO CUAL SE REDUCE LA TASA DE RESORCIÓN ÓSEA.

54.  Además, la progesterona estimula la actividad de
los osteoblastos y promueve el depósito de
matriz ósea mineralizada

55. AGENTES QUE REGULAN EL
SISTEMA RANKL/OPG/RANK.

56. En resumen

58. Regulación de la actividad de las células
óseas
 1. Hormonas
 Hormona paratiroidea (PTH):
↑ formación y actividad OC; ↑ proliferación y actividad OB → ↑
turn over
PTH altas dosis continuadas:↑ resorción ósea → pérdida de hueso
 1,25(OH)2-vitamina D:
↑ formación y actividad OC; ↓ proliferación OB; ↑ diferenciación
OB
Necesaria para la mineralización de la matriz: deficiencia →
osteomalacia, raquitismo
 Calcitonina:
↓ formación y actividad OC

59.  Glucocorticoides:
 Necesarios para el desarrollo y función normales del
hueso
 Exceso → pérdida de hueso/osteoporosis
 Hormona del crecimiento:
 Necesaria para el crecimiento normal del esqueleto
 Hormonas sexuales (oestrógenos y andrógenos):
 ↓ formación y actividad OC ; ↑ actividad OB (posible)
 Deficiencia → ↑ turnover, osteoporosis

60.  2. Factores locales (paracrinos y autocrinos)
 Factores de crecimiento y citocinas:
 Efectos variables sobre la formación y actividad de los OC y OB
 Otras moléculas:
 Prostaglandinas: ↑ reclutamiento OC, ↑↓ actividad OC
 Leucotrienos: ↑ formación y actividad OC
 ATP extracelular:↑ formación y actividad OC, ↓ actividad OB
 Bradiquinina: ↑ formación y actividad OC
 CGRP (péptido relacionado con el gen de la calcitonina): ↓
formación y actividad OC

62. METABOLISMO
FOSFO-CALCIO

63. METABOLISMO FOSFO-CALCIO
El calcio y el fósforo participan en numerosos procesos biológicos
de gran importancia
El calcio interviene en la conducción nerviosa, la contractilidad muscular, el
mecanismo de secreción y acción de diversas hormonas y enzimas citosólicas
La permeabilidad de membranas, el proceso de coagulación de la sangre
y la mineralización osea.
El fósforo forma parte de los fosfolípidos de membrana, de los nucleótidos que
conforman el ARN y el ADN, y también de los enlaces de alta energía de moléculas
como ATP y GTP y segundos mensajeros (AMPc, GMPc); además, puede
actuar como regulador de diversas enzimas. Su mayor depósito es el esqueleto,
donde junto al calcio es el mineral más abundante

64. El calcio, junto con el fósforo, son constituyentes de la fase mineral del hueso
que, depositados sobre las proteínas de la matriz ósea, dan rigidez al tejido y le
confieren sus propiedades mecánicas de protección y sostén
Desde el período fetal se produce formación y mineralización
del tejido óseo, donde participan osteoblastos tanto para la síntesis
De matriz proteica como para su posterior mineralización
El tejido óseo es renovado a lo largo de toda la vida para mantener
sus propiedades biomecánicas, En este proceso de renovación, los osteoclastos
Digieren el tejido óseo, produciéndose una salida de la fase mineral
al torrente circulatorio. Posteriormente y a merced de los osteoblastos
se forma el nuevo tejido, que requiere la entrada de calcio y fósforo
para su mineralización.

65. METABOLISMO DEL CALCIO
El organismo adulto tiene en promedio de 1 a 2 Kg de Ca
Del cual el 98% se encuentra en el esqueleto
El Ca de la fase mineral esta en equilibrio con el Ca
Del plasma, pero solo el 0.5% es Ca intercambiable
El Ca en plasma oscila entre 8.8 a 10.4 mg/dl y se encuentra en
Tres formas: iones libres, iones unidos a proteínas del plasma y
En menor concentración formando complejos

68. Iones de Ca libres (4.8 mg/dl), influyen en muchas funciones celulares
Y esta sujeto a un estricto control hormonal (PTH)
La concentración de proteínas sericas es un determinante importante
De la concentración de iones de Ca; la mayoría de Ca iónico esta
Unido a la albúmina.
La concentración de los iones de Ca en el plasma se mantienen
Constantes a través de procesos que están continuamente
Depositando y eliminando Ca

69. El Ca que posee el plasma proviene del absorbido del intestino
(vitamina D) Y del reabsorbido en el hueso
El Ca del plasma se secreta al medio gastrointestinal,
Se excreta por la orina, se deposita en el hueso y
Se pierde por el sudor.
La reabsorción y la formación ósea son procesos
Rigurosamente interrelacionados, de modo que cada día
Entran y salen del sistema óseo grandes cantidades de Ca

73. METABOLISMO DEL FOSFORO
El P es un componente esencial del hueso y de otros tejidos y
Participa en muchos procesos metabólicos, tal como almacenamiento
De energía, transporte de membrana, señales de transducción, etc.
La mayor parte del fósforo del organismo ( 600 g) se encuentra como fosfato
Inorgánico, 70% del fosfato en plasma.
Constituye, junto con el calcio, la fase mineral del
hueso, representando éste el 85% del total del fósforo del organismo

74. un 10% del fosfato en plasma circula unido a proteínas, siendo por tanto
la mayoría ultra filtrable.
La diferencia de concentración entre el fosfato intracelular y
extracelular es de dos veces, por ello no es necesario un mecanismo de
regulación tan fino como en el caso del calcio.
La absorción intestinal del P es estimulada por la vitamina D, renalmente
se reabsorbe más del 85% del fosfato ultra filtrado,
fundamentalmente en el túbulo proximal vinculado al transporte
Na/K y a un cotransporte Na/P. La PTH es el principal regulador de la
eliminación final de fosfatos, inhibiendo la reabsorción tubular;
La vitamina D tiene un efecto similar, pero menos marcado.

75. con el fosfato la principal regulación se establece
Entre la ingesta y las perdidas renales
Niveles elevados de fosfato en sangre estimulan la secreción de PTH (promovería
su eliminación renal) e inhiben la 1-alfa-hidroxilasa renal (disminuirían la
síntesis de calcitriol y, por tanto, su absorción intestinal y su reabsorción renal).

81. REGULATION OF CALCIURM AND PHOSPHATE METABOLISM
Origin Factors Factors causing Effects on intestine
causing decr.
incr.
PTH chief cells decr. [Ca2+] incr. [Ca2+] No direct affect,
peptide parathyroid incr. 1,25... incr. absorption of Ca
gland indirectly via incr. 1,25
Effects on kidney Effects on bone Effects on Effects on
[calcium] [phosphate]
incr. prodn of Stimulates osteoclasts to incr. decr.
1,25(OH)D absorb bone,
incr. reabsorption of stimulates recruitment of
calcium, preosteoclasts
incr. excretion of
phosphate

82. Origin Factors Factors causing Effects on intestine
causing incr. decr.
1,25(OH)2D prox tubule of decr. [Ca2+] incr. [Ca2+] incr. [phos] incr. absorption of Ca
steroid kidney decr. [phos] decr. PTH incr.absorption of phos
incr. PTH
Effects on kidney Effects on bone Effects on Effects on
[calcium] [phosphate]
stimulates reabsorption of incr. incr.
bone (osteoclastic)

83. Origin Factors Factors causing Effects on intestine
causing incr. decr.
Calcitonin para follic incr. [ca2+] decr. [ca2+]
Cells of
thyroid
Effects on kidney Effects on bone Effects on Effects on
[calcium] [phosphate]
inhibits osteoclastic transient decr.
reabsorption of bone

84. Por sus mecanismos hormonales de regulación, la calcemia y la fosfatemia tienden
a moverse en sentido opuesto, manteniendo un producto constante, excepto
cuando existe un déficit en el sistema de la vitamina D o destrucción ósea
masiva, en los cuales pueden observarse hipocalcemia con hipofosforemia e
hipercalcemia con hiperfosforemia, respectivamente.

85. ESTRUCTURA Y METABOLISMO
OSEO
El hueso es un tejido dinámico en constante remodelado, la estructura
Del hueso compacto y esponjoso le confieren resistencia y densidad
Adecuada.
El hueso es un reservorio de calcio, fosforo, magnesio, sodio, ademas
De otros iones necesarios para las funciones de la homeostasis.
El tejido oseo es muy vascularizado y recibe alrededor del 10%
Del gasto cardiaco.

87. Los componentes extracelulares del hueso están formados
Por una fase mineral sólida, íntimamente unida a una matriz
Orgánica, formada por colágeno tipo I (90-95%)
La porción no colágena de la matriz orgánica contiene proteínas
Procedentes del suero (albúmina y glucoproteinas), proteínas con
Acido alfa- carboxiglutamico (AGL), proteina AGL ósea (POG),
Osteocalcina, y una proteína AGL de la matriz, la glucoproteina osteonectina,
La fosfoproteina osteopontina, sialoproteinas,
Tromboespondina, entre otras.
Algunas de estas proteinas participan en la mineralizacion de la
Matriz osea

88. La fase mineral esta formada por calcio y fosfatos
(hidroxiapatita cristalina)
Inicialmente la fase mineral del hueso se deposita
Íntimamente unida a las fibrillas de colágeno y se
localiza específicamente en los intersticios que dejan
Entre si las fibrillas colágenas, lo que origina una
Buena disposición para resistir fuerzas mecánicas
Los osteoblastos sintetizan y secretan matriz orgánica,
Y la mineralización de esta matriz comienza poco
Después de ser secretada.

89.
O O
s s
t t
e
o
e
o
c b
l l
a a
s
t
s
t
o o
s s

90. Los osteoblastos derivan de células de origen mesenquimatoso,
Y se conocen genes importantes involucrados en el control del
Desarrollo de las funciones de estas células
CBFA1, el cual es un factor de transcripcion, expresado
Especificamente en los progenitores osteoblasticos y regula la
Expresion de diversos genes especificos como la osteopontina,
Sialoproteina osea, colageno tipo I, la osteocalcina y el
Receptor activador del ligando de NFkbeta
La expresion de CBFA1 esta regulada por las BMP

92. Ihh, es un factor de crecimiento que desempeña funciones importantes
En el desarrollo de los osteoblastos, el cual induce o activa señales
Que estan relacionadas con la diferenciacion de estas celulas y su activacion.
Otros factores de crecimiento que intervienen en las funciones osteoblasticas,
TGFbeta, FGF (acido y basico),PDGF, IGF; entre otros.
Los osteoblastos activos se caracterizan por poseer una forma
Esqueletica de fosfatasa alcalina, por presentar receptores para
(PTH) y receptor para la 1,25-dihidroxi vitamina D.

93. Los osteoblastos sintetizan proteínas especificas de la matriz, como
Colágeno tipo I, osteocalcina y osteopontina
Cuando un osteoblasto sintetiza la matriz, que luego se mineraliza,
Se convierte en un osteocito, el cual recibe irrigación sanguínea
A través de canalículos especiales.

96. MODELADO Y
REMODELADO
MODELADO Y
ÓSEO.
REMODELADO
ÓSEO.

97. MODELADO Y REMODELADO
ÓSEO.
•EL HUESO ES UN TEJIDO DINÁMICO
Y SE REMODELA CONSTANTEMENTE
DURANTE TODA LA VIDA,
ESTAS TRANSFORMACIONES ÓSEAS SON:
•MODELACIÓN •CRECIMIENTO
•REMODELACIÓN •REPARACIÓN

98. •MODELADO.
•Conjunto de modificaciones que experimenta el hueso durante
su crecimiento para mantener sus características morfológicas
Metáfisis Diáfisis
•Reabsorción en la •Reabsorción en la sup.interna
superficie externa (Endóstica)
(Perióstica) •Formación en la
• Formación en la interna
sup. Externa
• (Endóstica)
(Perióstica
•EN ESTA FASE SE PRESENTAN
LAS ALTERACIONES MÁS RÁPIDAS DEL HUESO.

99.  Flash de modelado

100. •Este proceso permite que los distintos huesos
conserven su forma durante el crecimiento.
El modelado óseo permite una renovación
constante del esqueleto
antes de que cese el crecimiento
y sus alteraciones pueden causar deformidades óseas.

101. El modelado esta programado genéticamente
pero es probable que existan factores mecánicos
de carácter local que pueden influir sobre el
mismo. La tensión que se ejerce sobre ambos
extremos óseos es un factor que contribuye a
que aparezcan osteoclastos sobre la superficie
metafisaria.

102. REMODELACIÓN.
•RENOVACIÓN CONTINÚA DEL HUESO PARA EVITAR
LA ACUMULACIÓN DE LESIONES, FATIGA
Y DAR LA ADAPTACIÓN MECÁNICA DE CADA MOMENTO.
OSTEOCLASTOS OSTEOBLASTOS
ACOPLAMIENTO
•EN EL ADULTO,
CERCA DE UN 8% DEL TEJIDO ÓSEO
ES RENOVADO ANUALMENTE.

104.  No son muy conocidos los mecanismos
responsables de este proceso pero se cree que
los osteoclastos en su actividad liberan TGF que
atrae y estimula los osteoblastos.

107. REMODELACIÓN
•ACTIVACIÓN
•REABSORCIÓN
•REPOSO O
INVERSIÓN
•FORMACIÓN
•MINERALIZACIÓN

110. •ACTIVACIÓN
•POR MEDIO DE MEDIADORES LOS
PRECURSORES DE OSTEOCLASTOS SON ACTIVADOS
PARA INDUCIR SU DIFERENCIACIÓN.
CÉLULAS DE LINAJE
OSTEOBLÁSTICO
IL-11 IL-6
OSTEOCLASTOS
INICIO DE LOS CICLOS DE REMODELADO

111. •REABSORCIÓN
•En la fase de
reabsorción, después
que los osteoclastos se
diferencia a partir de sus
precursores, erosionan
una superficie ósea
dando lugar a imágenes
en sacabocados
conocidas como lagunas
de Howship
• (John Howship, 1781-1841)

114. •REPOSO O
INVERSIÓN
•Una vez finalizada la reabsorción
los osteoclastos son eliminados
por apoptosis
•La fase de reposo o inversión
es un periodo de aparente inactividad.

115. •FORMACIÓN
FACTORES
DE OSTEOCLASTOS
Y LA MATRIZ LIBERAN
FACTORES
PRECURSORES DE OSTEOBLASTOS
OSTEOBLASTOS
MATRIZ ÓSEA NO MINERALIZADA
QUE FORMA UNA CAPA
DE UNAS 15 MM O 5 LAMINILLAS ÓSEAS
DENOMINADA RIBETE DE OSTEOIDE

116. •MINERALIZACIÓN
•ENTRE EL DEPOSITO DE OSTEOIDE Y SU MINERALIZACIÓN
• EXISTE UN TIEMPO DE DEMORA
•DE UNOS 10 A 20 DÍAS (MINERAL LAG TIME).
•LA MINERALIZACIÓN SE INICIA EN LA INTERFASE ENTRE
EL OSTEOIDE Y EL HUESO MINERALIZADO
PREEXISTENTE Y AVANZA HACIA LA SUPERFICIE.
ESTE PLANO, SE DENOMINA
FRENTE DE MINERALIZACIÓN

117.  A medida que este frente se desplaza deja matriz
ósea mineralizada en forma de cristales de
hidroxiapatita.
 Una vez completado el depósito de hueso los
osteoblastos que no se han incorporado a la
matriz se aplanan y pasan a formar parte del
endostio (lining cells).

119. BMU
Unidad Multicelular Básica
El conjunto de osteoclastos y osteoblastos
que de manera coordinada actúan
en una superficie ósea durante un ciclo de remodelado
•Las BMU se activan de manera asincrónica,
mientras unos ciclos de remodelado se hallan
en fase de reabsorción,
otros están en fase de reposo o de formación

120. BSU
Unidad Estructural Ósea
El nuevo segmento de tejido óseo
que resulta de la acción de cada BMU
BSU Unidad Estructural Ósea
El límite entre el hueso preexistente
y la nueva BSU recibe el nombre de superficie
de inversión o de cemento.

121. OSTEOCLASTOS •EXCAVAN UN TÚNEL DE
SECCIÓN CIRCULAR.
HUESO
COMPACTO
OSTEOCLASTOS ACTÚAN LABRANDO
HUESO CAVIDADES
POCO PROFUNDAS Y
TRAVECULAR DE BASE ANCHA.

122. BIOLOGIA
MOLECULAR DEL
CICLO DE
REMODELADO OSEO

124. CBFA1
FACTOR A1 UNIDO Ihh
AL NÚCLEO ERIZO INDIO
OSTEOBLASTOS

125. CBFA1
(factor A1 unido al núcleo)
FACTOR DE TRASCRIPCIÓN
BMP SE EXPRESA ESPECÍFICAMENTE
Regula EN LOS EN LOS PROGENITORES
Expresión, OSTEOBLÁSTICOS
•OSTEOPONTINA, LA SIALOPROTEÍNA ÓSEA,
•EL COLÁGENO TIPO I, LA OSTEOCALCINA Y
•EL RECEPTOR-ACTIVADOR DEL LIGANDO
DE NFkB (RANK).

126. NO Cbfa1 =
carecen de osteoblastos.
Cbfa1 -/-
tienen esqueleto cartilaginoso,
pero no óseo, ni osteoblastos.
Cbfa1 +/- tienen esqueleto óseo
pero presentan un retraso
en la formación de hueso
intramembranoso de
algunos huesos craneales
y de las clavículas. similar a displasia
cleidocraneal humana

127. (Ihh).
El erizo indio
El factor de crecimiento Ihh
también desempeña
un papel esencial en el
desarrollo de los
osteoblastos,
como lo demuestra el hecho
de que los ratones con
deficiencia de Ihh
carecen de osteoblastos en
hueso formado
a partir de la
osificación endocondral.

128. •Otros factores que afectan
la función de los osteoblastos, son
el TGFβ I y II, aFGF y bFGF, PDGF y IGF I y II.
Osteoblastos activos
ubicación y
morfología
fosfatasa alcalina
receptores para PTH,
Vitamina D
colágeno de tipo I,
osteocalcina y osteopontina

129. M-CSF

130. RANK
OPG
PROGENITORES
OSTEOBLASTICOS DIFERENCIACION
EN LA MEDULA DE
OSEA. RANK OSTEOCLASTOS
TRAFs
PROGENITORES
C-fms OSTEOCLASTICOS
M-CFS

132. RECEPTOR SOLUBLE SEÑUELO,
OPG CONOCIDO COMO
OSTEPROTEGERINA (OPG)
O INHIBIDOR OSTEOCLASTOGÉNICO,
MIEMBRO DE
LA SUPERFAMILIA DE LOS RECEPTORES
DE TNF, PUEDE UNIRSE AL LIGANDO RANK
NEUTRALIZÁNDOLO,
E INHIBIR LA DIFERENCIACIÓN
DE LOS OSTEOCLASTOS.

133. se une a moléculas intracelulares de señal,
RANKr llamadas factores asociados
a al receptor TNF (TRSFs)
que activan NFkB, un factor de transcripción
que se sabe es necesario
para la función normal de los osteoclastos
•La vía RANK/OPG/RANK/TRAF/NFkB
desempeña un papel crucial en el control
del desarrollo y función de los osteoclastos.

134. IL-1,6 y 11,
TNF,
INF γ OSTEOCLASTOS
M-CSF
Osteoblastos
y los fibroblastos •1,25(OH)2D r
estromales • PTH r
adyacentes de la
médula ósea

135.  El recambio óseo o Turn over es la cantidad de hueso
formado por unidad de tiempo durante el
remodelado, es mas intenso en el hueso trabecular que
en el cortical.
 Balance óseo, es la diferencia entre el hueso
neoformado y el hueso reabsorbido por unidad de
remodelación.
Cuando el balance es igual a cero no hay variación de
la masa ósea, si el balance es negativo hay perdida de
la masa ósea.

138.  La mayor cantidad de masa ósea se alcanza de los 20 a
los 40 años, aquí hay un balance igual a cero. A partir
de esta edad el balance se hace negativo produciendo
una perdida ósea entre 0.6% y 0.7% al año, en la
mujeres después de la menopausia esta perdida alcanza
el 3% al año.
 Esta pérdida "fisiológica" de masa ósea determina que
al inicio de la octava década los hombres hayan
disminuido su masa ósea en un 20% y las mujeres en un
30%.

140. Bibliografía
 Fotos bone remodeling
http://www.medes.fr/Eristo/Osteoporosis/BoneRemodeling.html
 Microsc http://www.medes.fr/Eristo/MainFrameERISTO.html
 Flash para osteoclastos
http://depts.washington.edu/bonebio/ASBMRed/cells.html#oclasts
 http://depts.washington.edu/bonebio/ASBMRed/growth.html#long
 http://depts.washington.edu/bonebio/ASBMRed/growth.html#flat
 http://depts.washington.edu/bonebio/ASBMRed/growth.html
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