Osteoporose - FMUC - Bioquímica II

1. FMUC Bioquímica II 09/10 OSTEOPOROSE SO21 Diogo Moderno Dora Antunes Eunice Crisóstomo Eva Santos Fábio Gomes Filipa Nunes Filipa Sousa

2. FMUC Bioquímica II 09/10 Objectivos • Identificar a relação entre a corticoterapia e o desenvolvimento de osteoporose no doente 2. Explicar a principal função dos osteoblastos e dos osteoclastos na formação da matriz óssea 3. Descrever sucintamente a função das hormonas da tiróide e da paratiróide na regulação do metabolismo do cálcio. 4. Comentar o significado do doseamento da hidroxiprolina e desoxipiridinolina na urina do doente 5. Comentar a administração de bifosfonatos e vitamina D ao doente

3. FMUC Bioquímica II 09/10 A Osteoporose • Doença óssea degenerativa - o processo de degradação doOSSOnão é totalmente contrabalançado por um volume = de tecido ósseo produzido pelos osteoblastos; • + comum de todas as doenças ósseas em adultos, especialmente na velhice; • Velocidade de reabsorção > formação óssea; • ↓ da densidade mineral óssea e deterioração da microarquitectura do tecido ósseo, com consequente ↑ da fragilidade do esqueleto e do risco da ocorrência de fracturas. • Perda de 25% da massa óssea em comparação com um adulto jovem.

4. FMUC Bioquímica II 09/10 O Osso Tecido conectivo de suporte - esqueleto • Matriz Óssea • Inorgânica (65%) : Cristais de fosfato e cálcio (hidroxipatite) • Orgânica (35%): Colagénio e proteoglicanos • Células Ósseas • Osteoblastos, osteócitos e osteoclastos Produzem ou Destroem

5. FMUC Bioquímica II 09/10 Células Ósseas • Osteoblastos Ossificação / Osteogénese • Componente Orgânica • Colagénio tipo I (95%) • Proteoglicanos Matriz Óssea • 2. Componente Inorgânica • Cristais de hidroxiapatite • Osteócito Osteoblasto rodeado por uma matriz óssea por ele formada

6. FMUC Bioquímica II 09/10 Células Ósseas • Osteoclastos Reabsorção / Destruição do osso Renovação Óssea • Osteoblastos e osteoclastos actuam em conjunto para manter um equilíbrio Crescimento: Formação > Reabsorção Os ossos atingem um determinado comprimento, espessura e forma Idades avançadas: Reabsorção > Formação

7. FMUC Bioquímica II 09/10 Factores que Afectam o Crescimento Ósseo • Vitaminas • Vitamina D ( forma activa = calcitriol) • Absorção de Ca2+ no tubo digestivo e sua deposição no osso • Pode ser ingerida ou sintetizada no organismo • Velocidade de síntese ↑ com exposição á luz solar • Vitamina C • Síntese de colagénio pelos osteoblastos

8. FMUC Bioquímica II 09/10 Factores que Afectam o Crescimento Ósseo • Hormonas • Hormona de crescimento • Hormona tiroideia • Hormonas sexuais Crescimento dos tecidos em geral Crescimento global dos ossos e cartilagens Estimulam a acção dos osteoblastos

9. FMUC Bioquímica II 09/10 Osso e Homeostasia do Cálcio e Fósforo • Minerais presentes no sangue são captados e armazenados pelo osso (cálcio e fósforo) O osso é o principal local de armazenamento de cálcio Baixos níveis desses minerais no sangue levam à sua libertação do osso para a corrente sanguínea • O cálcio é mal absorvido pelo organismo (insolubilidade) • O fosfato é muito bem absorvido, excepto quando há excesso de cálcio Quando o cálcio é absorvido, o mesmo ocorre com o fósforo

10. FMUC Bioquímica II 09/10 Osso e Homeostasia do Cálcio e Fósforo • Em condições normais, a actividade dos osteoblastos e dos osteoclastos encontra-se equilibrada • Níveis baixos de cálcio --> ↑ actividade dos osteoclastos ↓ actividade dos osteoblastos • Níveis altos de cálcio --> ↑ actividade dos osteoblastos ↓ actividade dos osteoclastos Osteoblastos Fixam cálcio no osso Osteoclastos Libertam cálcio do osso para o sangue

11. FMUC Bioquímica II 09/10 Osso e Homeostasia do Cálcio e Fósforo Hormona paratiroideia (PTH) Principal reguladora dos níveis de cálcio no sangue Estimula a acção dos osteoclastos quando os níveis de cálcio sanguíneo ↓ ↑ a captação de cálcio no intestino delgado Estimula a formação de vitamina D e a reabsorção de cálcio nos rins Calcitonina Segregada pela glândula tiroideia; acção oposta à PTH Efeito imediato: reduz a actividade dos osteoclastos, deslocando o equilíbrio no sentido da deposição de cálcio nos ossos Efeito prolongado: impede a formação de novos osteoclastos

12. FMUC Bioquímica II 09/10 A Osteoporose – Causas e Factores de Risco

13. FMUC Bioquímica II 09/10 A Osteoporose – Sintomatologia • Fracturas com pequenos traumatismos (vértebras dorsais e lombares, extremidade distal do rádio e extremidade proximal do fémur) • Dor nas costas, súbita, intensa • Alterações na forma corporal • Perda de altura superior a 2,5 cm • cifose (corcunda) na região dorsal superior

14. FMUC Bioquímica II 09/10 A Osteoporose – Prevenção e Terapêutica

15. FMUC Bioquímica II 09/10 A Osteoporose – Diagnóstico • História clínica • Exame físico • Exames laboratoriais e radiografias convencionais • Determinação da Densidade Mineral Óssea (DMO) • Tomografia quantitativa computorizada (TQC) • Ultrassonografia quantitativa (USQ) • Instrumentos que medem a absorção de fotões pelo osso • Absorciometria de duplo fotão (Dual-Energy X-ray Absorptiometry - DEXA)

16. FMUC Bioquímica II 09/10 Caso Clínico → Doente do sexo masculino de 58 anos de idade, raça branca, casado, pedreiro aposentado, recorre ao serviço de urgência dos HUC por apresentar dor na região torácica após queda. Antecedentes Pessoais: • Acidente automobilístico com fractura de costela (1992); Doença arterial coronária com angioplastia, em 2001; Hábitos tabágicos durante 15 anos; hábitos alcoólicos moderados; • História de “bronquite”, desde 1995, a tomar prednisolona na dose de 40-60 mg/dia; • Fracturas ósseas de repetição desde 2000: fémur esquerdo após queda de 1,5 m de altura (2000 ), 1° e 2° dedos do pé esquerdo após queda de tábua sobre os pés (2000), braço esquerdo após queda (2004), costelas ao receber abraço de um filho (2006). Antecedentes Familiares: • Sem interesse, nomeadamente, nega história familiar de fracturas.

17. FMUC Bioquímica II 09/10 Exame Objectivo • Pele e mucosas coradas e hidratadas, acianótico, apirético, “fácies cushingoide”, ginecomastia bilateral. Distribuição de pelos normal para idade e sexo. Tórax sem deformidades, com expansibilidade diminuída. Dor à compressão do tórax. Auscultação pulmonar: murmúrio vesicular simétrico, diminuído globalmente sem ruídos adventícios. • Auscultação cardíaca: rítmica sem sopros audíveis, frequência de 80 bpm. TA de 130/80 mmHg. • Abdómen globoso, distendido, depressível e indolor, sem visceromegalias palpáveis. Hipótese Diagnóstica: • Traumatismo toráxico/Fractura de costelas

18. FMUC Bioquímica II 09/10 Exames Complementares de Diagnóstico • Rx da grelha costal – fractura do arco anterior da 6ª costela direita • Bioquímica: • Proteínas totais e albumina normais • sem proteínúria • Cálcio sérico ligeiramente diminuido • Fosfato discretamente aumentado • Diminuição do 25-hidroxicolecalciferol • Presença de hidroxiprolina e desoxipiridinolina na urina • Discreto aumento da hormona da paratiroide (PTH) • Prova de função pulmonar compatível com disfunção restritiva grave com componente obstrutivo. • Densitometria mineral óssea (DMO) - redução acentuada da massa óssea: fémur (T score = - 4,1 ) e coluna lombar (T score = - 4,5 DPM) (N Tscore > -1; em risco Tscore > - 2.5 < -1)

19. FMUC Bioquímica II 09/10 Diagnóstico Final Traumatismo toráxico/Fractura de costela + Osteoporose secundária devido a corticoterapia

20. Q 1 2 3 4 5 6 aaaa Identifique a relação entre a corticoterapia e o desenvolvimento de osteoporose no doente.

21. Q 5 6 1 2 3 4 Quem São? • CORTICÓIDES: • são fármacos com características anti-inflamatórias e imuno-supressoras (reprimem a acção do sistema imunitário) e são Utilizados no tratamento de diversas patologias: - Doenças reumatológicas - Doenças Auto-imunes - Doenças Respiratórias - Processos de transplantação

22. O que fizeram ? • Responsáveis pela ↓ da absorção intestinal e da reabsorção tubular renal do cálcio • Reduzem a produção de hormonas sexuais (estrogéneos/androgéneos) • ↑ a expressão dos receptores de PTH (hiperparatiroidismo secundário) em osteoblastos e da sua sensibilidade a esta hormona • Supressão da síntese de OPG (Osteoprotegerina) e um aumento de RANKL (ligando do receptor activados do factor nuclearKappaB) • Desequilíbrio no metabolismo da remodelação óssea normal (diminuição dos factores de crescimento) • Redução do número e função dos osteoblastos • Produzem debilidade e fadiga muscular • Inibem a secreção da hormona adrenocorticotrófica (ACTH) ISSN 0871-3413 • ©ArquiMed, 2006

23. Q 1 2 3 4 5 6 Porque razão o doente apresenta aumento da PTH?

24. Q 1 2 3 4 5 6

25. Q 1 2 3 4 5 6 [Ca2+] sérico PTH Osteoblastos RANKL Osteoprogesterina OPG deixa de ligar-se a RANKL Pré-osteoclastos Osteoclastos Reabsorção de tecido ósseo Deixa de inibir a formação de osteoclastos Libertação de Ca2+

26. Q 1 2 3 4 5 6 [Ca2+]

27. Q 1 2 3 4 5 6

28. Q 1 2 3 4 5 6 Porque motivo se doseou a hidroxiprolina e a desoxipiridinolina na urina do doente? Qual o seu significado?

29. Q 1 2 3 4 5 6 Matriz Óssea • Inorgânica (65%) : Hidroxipatite Ca10(PO4)6(OH)2 • Orgânica (35%): osteocalcina, osteopontina, trombospondina, colagénio tipo I (90-95%)

30. Q 1 2 3 4 5 6 Colagénio

31. Q 1 2 3 4 5 6 • Hidroxiprolina • Reabsorção óssea: degradação do colagénio •  hidroxiprolina • Interferência: dieta, tecido conjuntivo, proteínas do soro, produtos da biosíntese do colagénio • Embora haja aumento da hidroxiprolina durante a reabsorção, esta proteína não é a mais específica para determinar uma reabsorção intensa

32. Q 1 2 3 4 5 6 • Piridinolina/ Hidroxipiridinolina • Na porção terminal do tropocolagénio (telopeptídeos) os resíduos de lisina e hidroxilisina, por acção da lisinaoxidase, condensam e formam piridinolina ou hidroxipiridinolina. • Durante a reabsorção óssea o colagéneo é degradado e diferentes porções de colagéneo são libertadas. • As piridinolinas e/ou hidroxipiridinolinas (mais especifica do tecido ósseo) estão entre os resíduos liberados (livres ou ligados a telopeptideos). • São excretados pelos rins.

33. Q 1 2 3 4 5 6 Indique a principal função dos osteoblastos e dos osteoblastos na formação da matriz óssea

34. Q 1 2 3 4 5 6 Tecido ósseo Tecido conectivo de suporte altamente especializado – esqueleto O esqueleto é formado pela deposição de cálcio e fosfato na forma de cristais de hidroxiapatite - Ca10(PO4)6(OH)2 Esses cristais de fosfato de cálcio são produzidos pelos osteoblastos A dissolução da hidroxiapatite, retorno do cálcio e fosfato para o sangue, é feita pelos osteoclastos.

35. Q 1 2 3 4 5 6 Osteoblastos • Derivam de uma célula mesenquimal pluripotencial; • São responsáveis pela síntese de compostos orgânicos da matriz óssea: colagéneo tipo I, proteoglicanos e glicoproteínas. • Localizam-se na superfície do osso, formando lâminas de células cubóides a colunares.

36. Q 1 2 3 4 5 6 Osteoblastos São responsáveis pela deposição de uma matriz orgânica que é constítuida por: • colagénio tipo I (90-95%) • osteocalcina, osteopontina e trombospondina Seguidamente ocorre a mineralização através da hidroxiapatite (igualmente produzida pelos osteoblastos)

37. Q 1 2 3 4 5 6 Osteoblastos Os osteoblastos são células altamente polarizadas: depositam o osteóide A matriz orgânica não-mineralizada do tecido ósseo, ao longo da interface osteoblasto-osso Os osteoblastos iniciam e controlam a mineralização subsequente do osteóide . • Uma vez sintetizada e calcificada a matriz óssea, os osteoblastos: • ↓ de actividade e transformam-se em células de revestimento achatadas (maioria); • ficam rodeados de matriz recém-sintetizada e transformam-se em osteócitos (10%) (célula adulta); • sofrem apoptose.

38. Q 1 2 3 4 5 6 Osteoclastos • São derivados da linhagem celular dos progenitores de monócitos-macrófagos da medula óssea; • Células gigantes, móveis e multinucleadas. • Reabsorvem o tecido ósseo, participando nos processos de renovação óssea. • A superfície activa dos osteoclastos, voltada para a matriz óssea, apresenta prolongamentos vilosos irregulares , que têm a forma de folhas ou pregas que se subdividem, a circundar essa área encontramos a zona clara.

39. Q 1 2 3 4 5 6 Osteoclastos A zona clara é um local de adesão do osteoclasto com a matriz óssea cria um microambiente fechado com: • Ácido (H+) • Colagenase • Outras hidrolases Que actuam localmente digerindo a matriz orgânica e dissolvendo os cristais de sais de cálcio.

40. Q 1 2 3 4 5 6 Remodelação óssea • 1ª fase – fase de activação, que corresponde à diferenciação dos osteoclastos. • 2ºfase- criação de um meio ácido para a solubilização dos cristais de hidroxipatita do tecido ósseo mineralizado (reabsorção da matriz extracelular antiga). • 3ºfase- fase de reversão em que os precursores osteoblásticos preenchem a cavidade de reabsorção , com os osteóides, que iram depois ser calcificados.

41. Q 1 2 3 4 5 6 Identifique sucintamente a função das hormonas da tiróide e da paratiróide na regulação do metabolismo do cálcio.

42. Q 1 2 3 4 5 6 Regulação hormonal do metabolismo ósseo

43. Q 1 2 3 4 5 6 Actividade dos osteoblastos Tiroxina (células foliculares da tiróide) Hormonas da Tiróide [Ca2+ ] plasma Absorção de Ca2+ no intestino e a reabsorção no rim Actividade dos osteoclastos Calcitonina (células parafoliculares da tiróide – células C) • Os receptores de calcitonina encontram-se principalmente a nível dos osteoclastos. • A sua segregação é estimulada por um aumento da [Ca2+] plasmática. • A calcitonina é administrada como fármaco em situações de hipercalcémia, metastases ósseas e, principalmente, na osteoporose pós-menopausa (primária tipo I).

44. Q 1 2 3 4 5 6 Produção de RANKL nos osteoblastos Formação e maturação de osteoclastos Calcitriol Reabsorção de Ca2+ no rim Produção de OPG nos osteoblastos PTH [Ca2+ ] plasma Absorção de Ca2+ no intestino Reabsorção do tecido ósseo e libertação de Ca2+

45. Q 1 2 3 4 5 6

46. Q 1 2 3 4 5 6 Porque razão se administrou ao doente, além de bifosfonatos, vitamina D?

47. Q 1 2 3 4 5 6 Bifosfonatos • Depositam-se sobre os cristais celulares de hidroxiapatite, sendo inibidores potentes da reabsorção óssea osteoclástica. • ↑ massa óssea • ↓ taxas de fracturas • ↑ inactivação e lise dos osteoclastos

48. Q 1 2 3 4 5 6 Vitamina D Vit. D3 (colecalciferol) por fotólise do 7-dehidrocolesterol - PELE Vit. D3 - DIETA Transportada na circulação ligada a uma globina e à DBP (Vit.D – bindingprotein) Transportada na circulação por quilomicrons No ,fígado a vit. D3 converte-se em 25-OH vitamina D3 (Calcidiol) Nos rins, por acção da 1-α-hidroxilase, converte-se em 1,25-OH vitamina D3 (calcitriol)

49. Q 1 2 3 4 5 6 Ciclo da Vitamina D

50. Q 1 2 3 4 5 6 Vitamina D Síntese de Calcitriol • Calcitriol Situação de tratamento com Vit.D • Promove a síntese proteica intestinal que liga o • Ca2+ (calbindina) • Estimula a absorção de cálcio e fósforo no • Aumenta reabsorção tubular de cálcio nos • estimulação osteoblastos • Intervem na mobilização de cálcio e fósforo nos osteoblastos • Inibe síntese de PTH ↓ da actividade dos osteoclastos • Osteoporose não evolui Cálcio sérico