Tác dụng của hormon PTH lên nồng độ canxi và phosphate dịch ngoại bào

Hình chỉ ra ước lượng nồng độ canxi trong máu và phosphate gây ra bởi việc đột nhiên tiêm PTH trên động vật và tiếp tục trong nhiều giờ. Lưu ý rằng lúc bắt đầu truyền nồng độ ion canxi bắt đầu lên và đạt cao nguyên trong khoảng 4 giờ. Tuy nhiên, nồng độ phosphate giảm nhanh hơn so với tăng canxi và đạt mức thấp nhất trong vòng 1 hoặc 2 giờ. Sự tăng nồng độ canxi chủ yếu là do 2 tác dụng: (1) tác dụng của PTH để tăng canxi và phosphate tái hấp thu từ xương, và (2) tác dụng nhanh chóng của PTH để giảm sự bài tiết canxi qua thận. Sự suy giảm nồng độ phosphate được gây ra bởi tác dụng mạnh mẽ PTH là tăng thải trừ phosphate qua thận, tác dụng này thường đủ lớn để vượt quá lương phosphate tái hấp thu từ xương.

Hình. Ước lượng sự thay đổi nồng độ canxi và phosphate trong 5 giờ đầu truyền hormone tuyến cận giáp ở mức vừa phải

Hocmon PTH huy động canxi và phosphate từ xương

PTH có hai cơ chế để huy động canxi và phosphate từ xương. Một là cơ chế nhanh chóng thường bắt đầu trong vài phút và tăng dần trong vài giờ. Cơ chế này là kết quả của việc hoạt hóa của tế bào xương sẵn co (chủ yếu là các cốt bào (osteocytes)) để thúc đẩy giải phóng canxi và phosphate. Cơ chế thứ 2 chậm hơn nhiều, đòi hỏi phải có một vài ngày hoặc thậm chí cả tuần để đạt đỉnh, nó là kết quả từ sự gia tăng của hủy cốt bào, làm tăng tiêu hủy xương, không chỉ đơn thuần là sự giải phóng các muối calcium ,phosphate từ xương.

Cơ chế giải phóng nhanh canxi và phosphate từ việc hủy xương

Khi số lượng lớn hocmon PTH được tiêm vào, nồng độ ion canxi trong máu bắt đầu tăng trong vòng vài phút, rất nhanh trước khi các tế bào xương mới được hình thành. nghiên cứu mô học và sinh lý học đã chỉ ra rằng PTH làm loại bỏ các muối xương từ hai khu vực trong xương: (1) từ các chất căn bản xương ở vùng bên cạnh của cốt bào nằm trong xương và (2) trong vùng lân cận của các tạo cốt bào dọc theo bề mặt xương.

Người ta không cho rằng một trong hai : tạo cốt bào hoặc tế bào xương (cốt bào) có chức năng huy động các muối xương, bởi vì cả hai loại tế bào đều co nguồn gốc từ tiền tạo cốt bào(hay tế bào gốc của mô xương) và thường được biết đến với sự lắng đọng xương và canxi hóa của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tạo cốt bào và tế bào xương tạo thành một hệ thống liên kết với nhau trải dài toàn bộ xương,trên tất cả các bề mặt của xương, ngoại trừ các bề mặt nhỏ tiếp giáp với các hủy cốt bào. Thật vậy,sau 1 thời gian, hệ thống này kéo dài từ tế bào xương này đến tế bào xương kia khắp cả xương và kết nối với cả các tế bào xương ở bề mặt và tạo cốt bào. Hệ thống rộng lớn này được gọi là hệ thống màng tế bào xương (osteo­cytic membrane system), và nó được cho là cung cấp một màng giúp ngăn cách xương với dịch ngoại bào

Giữa màng tế bào xương và xương có lượng nhỏ dịch xương. Các thí nghiệm cho thấy màng tế bào xương bơm ion canxi từ dịch xương vào dịch ngoại bào, tạo ra nồng độ ion canxi trong dịch chỉ bằng 1 phần 3 trong dịch ngoại bào. Khi các bơm này hoạt động quá mức, nồng độ canxi dịch xương rơi thậm chí thấp hơn, và các muối calcium, phosphate sau đó được giải phóng từ xương.Cơ chế này được gọi osteolysis, và nó xảy ra mà không có hiện tượng tiêu hủy (tái hấp thu) chất căn bản xương. Khi bơm bị bất hoạt, nồng độ canxi dịch xương tăng cao và muối phosphat cao được lắng đọng trở lại vào chất nền.

Khi nào thì PTH tham gia vào đây? Đầu tiên, màng tế bào của cả tạo cốt bào và tế bào xương đều có protein thụ thể ràng buộc với PTH.

PTH có thể kích hoạt các bơm canxi một cách mạnh mẽ, do đó gây ra loại bỏ nhanh chóng các muối calcium phosphate từ các tinh thể vô định hình xương nằm gần các tế bào. PTH kích thích bơm này bằng cách tăng khả năng thấm của canxi của dịch xương bên cạnh màng tế bào xương, do đó cho phép các ion canxi khuyếch tán qua màng này từ dịch xương. Sau đó bơm canxi ở phía bên kia của màng tế bào vận chuyển phần còn lại của ion canxi vào dịch ngoại bào.

Cơ chế chậm của sự tiêu hủy xương và giải phóng canxi phosphate sự hoạt hóa của hủy cốt bào

Một cơ chế được biết đến và có nhiều bằng chứng rõ ràng hơn của PTH là sự kích hoạt của các huỷ cốt bào. Tuy nhiên, các hủy cốt bào tự bản thân chúng không có các protein thụ thể màng cho PTH. Thay vào đó, các tạo cốt bào và tế bào xương được kích hoạt gửi “tín hiệu” thứ phát đến các huỷ cốt bào. Như đã trình bày ở chương trước, một loại tín hiệu thứ phát chính là RANKL, kích hoạt thụ thể trên tế bào tiền hủy cốt bào và biệt hóa chúng thành hủy cốt bào trưởng thành tồn tại và tiêu hủy xương trong vài tuần cho tới tháng.

Sự hoạt hóa của hệ thống hủy cốt bào xảy ra theo hai giai đoạn: (1) kích hoạt ngay lập tức của các hủy cốt bào đã được hình thành và (2) hình thành hủy cốt bào mới.

Sau vài ngày khi lượng PTH tăng, các hệ thống hủy cốt bào được tăng sinh, sự tăng sinh này có thể tiếp tục trong nhiều tháng dưới sự ảnh hưởng mạnh mẽ của lượng lớn PTH.

Sau một vài tháng lượng PTH tăng quá mức, sự tiêu hủy xương của hủy cốt bào có thể làm xương suy yếu và kích thích thứ phát các nguyên bào xương tham gia sửa chữa tình trạng này. Bởi vậy, tác dụng cuối cùng thực sự là tăng cường hoạt động của tạo cốt bào và hủy cốt bào.

Tuy nhiên, ngay cả tác dụng cuối cùng, hiện tượng tiêu xương luôn nhiều hơn lắng đọng xương dưới tác dụng của dư thừa PTH.

Xương chứa một lượng lớn canxi so với tổng lượng canxi trong dịch ngoại bào (khoảng 1000 lần so) mà ngay cả khi PTH làm tăng nhiều nồng độ canxi trong dịch ngoại bào, nhưng không thể nhận ra được bất kì 1 biến đổi ngay lập tức nào trên xương. Quá trình tăng tiết PTH kéo dài- trong nhiều tháng nhiều năm dẫn tới sự tiêu hủy xương trong tất cả các xương, thậm chí các hốc lớn bên trong chứa đầy các hủy cốt bào đa nhân lớn.

Hocmon PTH làm giảm bài tiết canxi và tăng bài tiết phosphate trong nước tiểu

Sự kiểm soát của PTH làm mất nhanh chóng phosphate trong nước tiểu là do giảm tái hấp thu ở ống lượn gần của ion phosphate. PTH cũng làm tăng tái hấp thu canxi ở ống thận canxi đồng thời nó làm giảm tái hấp thu phosphate. Hơn nữa, nó làm tăng tái hấp thu ion magie và các ion hydro và làm giảm tái hấp thu natri, kali, và tái hấp các axit amin giống cơ chế với phosphate. Sự tăng tái hấp thu chủ yếu xảy ra ở phần cuối của ống lượn xa, các ống thu góp và có thể ở quai Henle với mức độ ít hơn nếu không có ảnh hưởng của PTH trên thận làm tăng tái hấp thu canxi,canxi sẽ bị mất liên tục qua nước tiểu từ đó có thể dẫn đến cạn kiệt nguồn canxi ở dịch ngoại bào và trong xương.

Hocmon Parathyroid tăng hấp thu canxi và phosphate ở ruột

Tại thời điểm này, chúng ta đã biết PTH tăng cường hấp thu canxi và phosphate từ ruột nhờ tăng tổng hợp của 1,25-dihydroxycholecalciferol từ vitamin D ở thận.

AMP vòng (Cyclic Adenosine Monophosphate) là trung gian tác dụng của PTH

Một phần lớn tác dụng của PTH trên cơ quan đích trung gian bởi các mcyclic adenosine monophosphate (cAMP) chất truyền tin thứ hai. Trong vòng vài phút sau khi có PTH, nồng độ cAMP tăng trong tế bào xương, hủy cốt bào, và các tế bào mục tiêu khác. cAMP chịu trách nhiệm như tiết các enzym và các axit tham gia tiêu hủy xương,cũng như qúa trình hình thành của 1,25-dihydroxycholecalciferol trong thận. Cơ chế tác dụng trực tiếp của PTH là hoạt động độc lập, có thể không thông qua chất truyền tin thứ 2.