Zahnschmelz und Dentin. Bioapatiten – Beata Keremi
7.4. Test – Kalzium-Stoffwechsels (antwort)
1. Komplikationen von Hypercalcaemie: (Antwort: b, c, e) A. Pancreatitis, Portale Hypertension
B. Obstipation, Nephrolithiase
C. emotionale Labilität, Nephrocalcinose D. Ulcus pepticum, Ophthalmopathie
E. intensive Zahnsteinbildung, Ritmusstörungen
A. mandibulare cystische Lesionen B. Epulis
C. Verschwinden von Parodontale Lücke D. Fehlen von lamina dura
E. dentale Hypoplasie
3. Congenitalische Hypophosphatasie kann zu diesen Komplikation(en) fühen: (Antwort: a, b, c, d, e) A. verbreitete Pulpakammer und Wurzelkanal
B. verlängerte Dentinogenese C. dentitio tarda
D. ungenügend Zementogenese
E. Verlust der Milchzahn bevor die Resorption sich beendet hat
Literature
Kovácsay A, Szombath D.: Kalcium, foszfát és D-vitamin. Gyakorlati laboratóriumi medicina (Szerkesztő:
Debreczeni L, Kovács L. G.), 215-220. Literatúra, 2008.
Szerk. Somogyi A, Korányi L.: Anyagcsere- és ásványi anyagcsere betegségek a gyakorlatban. Medicina, 1998.
Szerk. Holló István: Anyagcsere- csontbetegségek a felnőttkorban. Medicina, 1986.
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Szerk. Peter O. Kohler: Clinical endocrinology. Jon Wiley & Sons, 1986.
8. 1.8. Entwicklung der Hartgewebe, Mineralisierung, Knochenresorption und Osteoklasten – Gábor Varga
Der Umbau und die Resorption des Knochens sind eng miteinander verbunden. Die Remodellierung ist das Ergebnis der ausgewogenen Funktion von Osteoblasten und Osteoklasten, in der Resorption spielen überwiegend die Osteoklasten die wichtigere Rolle.
Die beiden einander ergänzenden Zelltypen ermöglichen die Entwicklung und Transformation des Knochens sowie die Knochenregeneration nach Traumen. Der Verlust dieses Gleichgewichts führt zu abnorm dichten (Osteopetrose) oder porösen Knochen (Osteoporose).
Abbildung 1.93. Illustration 1. – Die wichtigsten Zellarten im Knochenmark
Osteoklasten sind von der Monozyten-Makrophagen-Linie stammenden Phagozyten. Sie entstehen mit Zellfusion und werden so multinukleäre, 50-100 Mikrometer große Zellen.
Auf der apikalen Seite der Zellen, innerhalb des Haftungsrings zum Verschluss des Resorptionsraumes ist die Zellmembrane dem hohen Elektrolyttransport entsprechend rüschig Das Zytoplasma ist stark basophil, granuliert, und enthält viele Vakuolen. Die basolaterale Membrane hat eine glatte Oberfläche. Das Zytoplasma enthält viel endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat und Mitochondrium.
Abbildung 1.94. Illustration 2. – Osteoblasten (OB) und Osteoklasten (OK) von Alveolarknochen
Die Differenzierung und Migration von Osteoklasten wird von Parathormon aktiviert, das bei der Reduzierung der Konzentration vom freien Kalzium in dem Plasma ausgeschieden wird. Die hohe Kalziumkonzentration wiederum verursacht die Sekretion von Kalzitonin, was die Aktivität der Osteoklasten durch einen Rezeptormechanismus hemmt. Für die Aktivation der Osteoklasten sind RANKL (receptor activator of nuclear factor κβ ligand) und M-CSF (Makrophagen-Kolonie stimulierender Faktor) erforderlich, die von den umgebenden Stromazellen und Osteoblasten freigesetzt werden.
Abbildung 1.95. Illustration 3. – Differenzierung von Osteoklasten und ihren
Interaktion mit Osteoblasten
Die Fixierung des Griffbereichs (sealing zone) wird von spezifischen Adhäsionsstrukturen, den Podosomen gewährleistet. Die Adhäsion wird von Integrin Rezeptoren und Osteopontin gewährleistet. Letzeres verfügt über die Haftung helfenden RGD (Arg-Gly-Asp) Motiven. Die Osteoklasten sekretieren in den abgedichteten Raum Protonen und nehmen durch Chlorid-Bicarbonat-Austauscher Bicarbonat zurück in die Zelle. Hinzu kommt die Karboanhydraseaktivität. Gemeinsam schaffen sie extrem saure Bedingungen im versiegelten Raum, was zur Auflösung von Ca2+, PO43– und ein wenig H2CO3 führt. Zudem sekretieren die Osteoklasten hydrolytische Enzyme in den apikalen Raum. Die Osteoklasten sind reich an lysosomalen Enzymen, die mit Exozytose in den Resorptionsraum exkretiert werden. Die wichtigsten dieser Enzyme sind die mit Kollagenase-Aktivität verfügenden Cathepsin K und andere Cathepsine (B, C, D, E, G, L) sowie verschiedene Phosphatasen.
Darüber hinaus sind die Matrix-Metalloproteinase MMP-9 und MMP-13 am wichtigsten, neben anderen proteolytischen Enzymen.
Abbildung 1.96. Illustration 4. – Struktur der Osteoklasten
Die Abbauprodukte und Ionen in der Lösung werden von Osteoklasten aufgenommen. Besonders nennenswert ist die Aufnahme von Ca2+-Ionen und ihre Ausscheidung in den Blutverkehr. Hier spielen spezifische Transporter und das Ca2+ intrazellulär vorübergehen bindende Proteine eine wichtige Rolle. Dieser Mechanismus ist nicht vollständig verstanden.
Neben der Knochenresorption ist eine wichtige Aktivität der Osteoklasten, dass sie verschiedene BMP und TGF Differenzierungsfaktoren ausscheiden, die einen direkten Einfluss auf die Differenzierung der Osteoblasten haben und die Gewebebildungsaktivität erhöhen.
Abbildung 1.97. Illustration 5. – Knochenstoffwechsel: kontinuierliche Umbau
Der grundlegende Mechanismus der Regelung ist sehr einfach. Der Ca2+-Spiegel wird mit dem Gleichgewicht von Parathormon und Kalzitonin stabilisiert. Die Reduzierung des Serum-Kalzium-Spiegels führt zu einer sofortigen Erhöhung der Parathormon-Sekretion, was die Differenzierung und funktionelle Aktivität der Osteoklasten stimuliert. Dies führt zu der Erhöhung des Kalzium-Spiegels, bis der Normalwert erreicht ist. Die Erhöhung der Kalziumkonzentration des Plasmas führt aber zur Sekretion von Kalzitonin und so zur erhöhten Aktivität der Osteoblasten und beschränkten Aktivität der Osteoklasten. Somit wird das ursprüngliche Gleichgewicht schnell wiederhergestellt.
Abbildung 1.98. Illustration 6. – Die Schilddrüse und Nebenschilddrüsen regulieren die Blutspiegel von Calcium – die Rolle von Parathormon und Calcitonin
Abbildung 1.99. Illustration 7. – Die Regelung von Calcium-Balance: Parathormon,
Calcitonin, Calcitriol (Vitamin D)
Der wichtigste Aktivator der Osteoklasten ist also ein niedriger Kalziumspiegel im Plasma.
Der Prozess ist allerdings multifaktoriell, da neben direkten hormonellen Wirkungen auch der Stoffwechsel sowie die Aufnahme und Absorption von Ca2+ im Dünndarm eine entscheidende Rolle spielen. Dies ist aber grundsätzlich von der Funktion von Vitamin-D beeinflusst, das die Kalziumaufnahme in den Darmzellen durch Steroid-Rezeptoren beeinflusst. Der Mechanismus ist die Erhöhung der Expression von zwei Proteinen. Der Ca2+/H+-Austauscher erhöht auf der basolateralen Seite die Kalziumsekretion der Zellen in die Blutgefäße mit der Energie der akkumulierten Kationen. Ein weiterer kritischer Faktor ist das Kalzium-bindende Protein Calbindin, das den Transport der von den Zellen aufgenommenen Kalziumionen mit deren Bindung hilft. Der intrazelluläre Kalziumspiegel ist ansonsten sehr stark begrenzt.
Abbildung 1.100. Illustration 8. – Aktive Vitamin D stimuliert die Ca-aufnahme der
Epithelialzellen – Expression von calbindin und Ca-H ATPase
Abbildung 1.101. Illustration 9. – Zusammenfassung von die meisten hormonmechanismen, die die Blutcalciumwert bestimmen
Abbildung 1.102. Illustration 10. – Kalzium homeostase
Der Verlust des Gleichgewichts in der knochenbildenden Funktion der Osteoblasten und der resorbierenden Funktion der Osteoklasten führt zu Osteoporose. Interessanterweise führt diese Krankheit nicht zur Reduzierung der Größe sondern der Densität des Knochens. Ein deutliches Zeichen ist die Reduzierung der Anzahl und Dicke der Trabekel. So wird schließlich nicht das Knochenvolumen, sondern die Konzentration von Kalzium und organischen Substanzen niedriger, proportionell zu der Anomalie im Gleichgewicht.