background image
mayan di¤er hücrelerde Ca, aktive olmufl plazma membran> reseptör-
lerine sinyal göndererek hormon ve enzim sekresyonunu, nörotrans-
miter sal>n>m> ve geri al>m>n> ve enerjiyi depolayan çeflitli enzimlerin,
tafl>y>c>lar>n ve moleküllerin fosforilasyonu gibi farkl> fonksiyonlar>n
gerçeklefltirilmesini sa¤layabilir.
Magnezyum
Sitozolik Mg toplam hücresel Mg'nin küçük bir k>sm>n> (%5-10)
oluflturur ve intraselüler organellere ba¤lanma ve al>nma arac>l>¤> ile
düzenlenir. Mitokondride Mg PO
4
transportu, transkripsiyon, translasyon ve ener-
ji kullan>m>nda görev yapan bir dizi enzim için kofaktör olarak fonksi-
yon görür. Mg'un intraselüler lokalizasyonlar> ve konsantrasyonlar> iyi
anlafl>lamam>fl bir dizi tafl>y>c> ve kanal a¤> arac>l>¤> korunur.
Fosfor
Sitozolik serbest PO
4
iyonu konsantrasyonu hücredeki toplam
PO
4
'ün küçük bir fraksiyonudur. Hücredeki PO
4
'ün büyük bölümü
mitokondride, temel olarak Ca PO
4
tuzu fleklinde bulunur.
ler PO
4
iyonu ayr>ca PO
4
esterleri, plazma membran fosfolipidleri ve-
ya enerji üretimi, depolanmas> ve transferinde yer alan fosforillenmifl
moleküller halinde de bulunabilir.
KEMVE HÜCRESEL ELEMENTLER
Matriks ve Mineral Evreleri
Mineral homeostaz sisteminin ana fonksiyonlar>ndan bir tanesi
yaflam döngüsünün tüm evrelerinde iskelet büyümesi, olgunlaflmas>,
remodeling ve tamirini desteklemek amac>yla kemik mineralizasyon
bölgelerine yeterli Ca, Mg ve PO
4
'ün ulaflt>r>lmas>n> sa¤lamakt>r. Ke-
mik ba¤ dokusu ve mineral kompozisyonlar>, kemi¤in mekanik, koru-
yucu ve mineral homeostaz fonksiyonlar>ndan sorumludur. Vücuttaki
en büyük ba¤ dokusu koleksiyonu olan kemi¤in organik matriksi yük-
sek derecede organize mineralizasyon evresi ve yaflam boyu süren re-
jenerasyon ve replasman veya turnover nedeniyle eflsizdir. Kemi¤in
kompozisyonu yafl, olgunlaflma durumu ve turnover, iskelet lokasyo-
nu, diyet ve genel sa¤l>k durumuna göre de¤iflmekle birlikte genel ola-
rak düflünüldü¤ünde %50-70 mineral, %20-40 organik matriks, %5-10
su ve %3'den az lipidden oluflur. Apatitin mineral evresi
Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
'nin jeolojik tipine benzer ama Ca ve OH
-
miktar> da-
ha düflüktür. Kemik apatit kristalleri çok küçüktür (200 angstrom ka-
dar) ve apatit matriksinde bölgeler iflgal ederek düzensiz bir kristal a¤
oluflturan karbonat, Mg ve asit fosfat gibi di¤er divalan katyon ve an-
yonlar içerir. Bunun sonucunda apatit daha kolay çözünür hale gele-
reksonsuz bir Ca, Mg ve PO
4
homeostatik kayna¤> görevi görür. Orga-
nik matriksin %95'i tip 1 kolajenden oluflur. Tip 1 kolajen kemi¤e elas-
tisite ve esnekli¤ini verir. Kolajen ve kolajen d>fl> proteinlerin her ikisi
de kemik mineralizasyonu ve yenien yap>lanmas>nda önemli roller oy-
nar. Mineralizasyon s>ras>ndaki ilk proses iyonlar>n depolanmas>, taki-
binde kolajen fibrilleri aras>ndaki spesifik bölgelerde kristal oluflumu-
dur. Kemikte mineral depolanmas>n> sa¤layan ana kuvvet, Ca ve PO
4
dahil olmak üzere, apatitteki anahtar iyonlara yönelik süper-doymufl
durumun yarat>lmas>d>r. Kan ile ESS apatite göre yetersiz düzeyde
doymufl oldu¤u için kemik matriksi mineral birikimi ve apatit depo-
lanmas>n> kolaylaflt>ran moleküller içermelidir. Kemikteki kolajen d>fl>
en bol protein olan osteokalsinde yüksek miktarda
-karboksiglutamik
asit bulunur. Bu amino asidin Ca'ya karfl> afinitesi yüksektir ve mine-
ralizasyonun erken evreleri osteokalsinin iyon tafl>nmas>ndaki önemli
fonksiyonunu yerine getirmesini sa¤l>yor olabilir. Yüksek derecede
anyonik olan glikoproteinler ve proteoglikanlar dahil olmak üzere
Ca'a karfl> yüksek afinitesi olan di¤er matriks molekülleri de s>n>flar>
da kalsifikasyonda ve apatit kristallerinin kolajen fibrillerine yap>flma-
s>nda rol oynayabilir.
Kemi¤in mekanik özellikleri apatit kristallerinin da¤>l>m>, boyutu
ve yo¤unlu¤undan etkilenir. Mekanik a¤>rl>k yüklenici kuvvetin ida-
mesi için apatit boyut ve içeri¤inin optimal olmas> gerekir. Kristal sa-
y>s>nda art>fla veya büyük kristallere neden olan hastal>klar k>r>lgan
kemiklere neden olurken, kristal da¤>l>m>nda azalmaya veya çok kris-
tallere neden olan hastal>klar ise kemi¤in mekanik gücünü bozar.
Hücresel Elementler
Kemik yeniden yap>lanmas> veya kemikte yer de¤ifltirme prosesi
kemi¤in yüzeyleri boyunca, primer olarak endosteal yüzeyde gerçek-
leflir. Kemi¤in internal (endosteal) ve eksternal (periosteal) yüzeyleri-
nin her ikisi de s>ra ile endosteum ve periosteum olarak adland>r>lan
hücre tabakalar> ile döflelidir. Kortikal ve trabeküler kemikler yetiflkin
iskeletini oluflturan iki kemik tipidir. Her ikisi de ayn> hücreler ve ke-
mik matriksince oluflturulmas>na ra¤men yap>sal ve fonksiyonel ola-
rak birbirinden farkl>d>r. Kortikal kemik hacminin %80-90'> minerali-
zedir, trabeküler kemi¤in ise %15-25'i mineralizedir. Yap>sal farklar
%70-85'li endosteol yüzde yer olan büyük bir arayüzey oluflturur. Bu-
nun sonucunda trabeküler kemik daha genifl yüzey alan> ile daha faz-
la metabolik fonksiyona sahipken, kortikal kemik daa çok mekanik ve
koruyucu görev görür.
Kemi¤in oluflum, rezorpsiyon ve yeniden yap>lanmas>ndan üç
major hücre tipi sorumludur. Osteoblastlar kemik yüzeylerini döfler ve
tip I kolajeni, efllik eden proteinleri ve matriksi oluflturan küçük mole-
külleri sentezler ve salg>lar. Osteoblastlar, kemik morfojenik proteinler
ve FGFler gibi lokal büyüme faktörlerine yan>t olarak ilikte bulunan
mezenkimal kök hücrelerinden differensiye olur. Öncül hücreler daha
sonra ço¤al>r ve preosteoblastlara ve nihai olarak olgun osteoblastlara
differensiye olur. Yeni sentez edilmifl, mineralize olmam>fl matrikse sa-
hip kemi¤in yüzeyi boyunca osteoblast kümeleri bulunur. Matriks
sekresyonu ile mineralizasyonun bafllamas> aras>nda 7-10 günlük bir
ara vard>r. Yeni salg>lanm>fl bir matriks alan>nda tam mineralizasyo-
nun tamamlanmas> 3-4 ay sürebilir.
Osteositler matriks protein sekresyonunu, mineralizasyonu ta-
mamlam>fl, kortikal kemik ile çevrilmifl olgun osteoblastlard>r. Her ne
kadar olgun ve art>k kemik formasyonu yapam>yor olsalar da osteosit-
ler kendilerini çevreleyen kanall> duvardan kemik rezorpsiyonu yap-
mak üzere uyar>labilirler.
Osteoklastlar kemik rezorpsiyonundan sorumlu, trabeküler yü-
zeylerde bulunan, büyük, çok çekirdekli hücrelerdir. Mononükleer ve
fagositik hücre dizileri ço¤al>r, preosteoklastlara dönüflür. Daha sonra
ise monosit koloni stimüle edici faktör, osteoblast taraf>ndan salg>la-
nan RANKL'> ba¤layan RANK yüzey reseptörünün ekspresyonu ve
Bölüm 263
Mineral ve Kemik Homeostazi
1872
K>s>m XX
Kemik Hastal>klar>
TABLO 263-1
KALS
FOSFORUN
Kemik 99
54
85
Ekstraselüler 0.1
1.0
0.3
s>v> bofllu¤u
intraselüler
1.0
45
15
*De¤erler 70 kg a¤>rl>¤>ndaki sa¤l>kl> bir erke¤in toplam vücut içeri¤inin yüzdesine
göre verilmifltir. Fosfor en yayg>n olarak fosfat formunda bulunur; ekstraselüler s>v>
bofllu¤u kan> da kapsamaktad>r.
Kalsiyum
Magnezyum
Fosfor
Kompartman
%
%
%
TABLO 263-2
KALS
FOSFORUN
Toplam 2.1-2.55
0.65-1.05
0.87-1.45
1.18(48)
0.52(62
1.89(54)
Proteine ba¤l>
1.14(46)
0.26(31)
0.14(12)
Kompleks halinde
0.08(3)
0.6(7)
0.40(34)§
Bilinmeyen 0.08(3)
0
0
*De¤erler mmol/L (mM) olarak verilmifltir ve normal s>n>rlar> temsil etmektedir.
De¤erler göbek ba¤> kan>nda ve çocuklukta daha yüksektir.
Serbest iyonik fosfat (PO
4
) 7.4 pH'da 4.4:1.0 oran>ndaki HPO
4
2-
ve H
2
PO
4
'den
oluflmaktad>r.
§Kompleks halindeki PO4 11.0:1.33:1.0 oran>ndaki NaHPO
4
, CaHPO
4
ve
MgHPO
4
'den oluflmaktad>r.
Kalsiyum
Magnezyum
Fosfor
Kandaki Durumu
%
%
%