Kemik Hastalıklarının Biyokimyasal Değerlendirilmesi

1. Kemik Hastalıklarının Biyokimyasal Değerlendirilmesi Prof.Dr.Hafize Uzun

2. Bütün kemiklerin dış koruyucu yüzeylerini ve uzun kemiklerin esas bileşenini kortikal kemik oluşturur • Trabeküler kemiğin sadece %5-20’si kalsifiye olduğu için kortikal kemikten daha az yoğundur

3. Kemiğin ana fonksiyonları • Hareket için mekanik • Organlar için koruyucu • Başta Ca,PO4 olmak üzere mineraller için depo • Kemik,kortikal ve trabekularkemikten oluşur • Kortikal kemik hacımca %80-90 oranında mineralize olmuştur ve tüm iskeletin %80 nini oluşturur

4. Kollajenmetabolize olduğunda hidroksiprolin içeren oligopeptitler idrarla atılırlar.

5. Solid mineral faz Ca ve PO4 içerir ve zayıf hidroksi apatit kristali halındedir • Osteokalsin(kemik GLA prot) • Hidroksiapatite bağlı γkarboksiglutamatkalintıları içerir,kemiğe spesifik • kollajenöz değildir • Osteonectin :Sisteinden zengin asidik prot • Osteopontin:Kemiğe spesifik değildir glikozile ve fosporile olmuştur

6. Osteoklastlar,Kemik matriksidemineralize eden ve sindiren enzimler • kemiğin yeniden yapılanması sürecinde erken dönemde harekete geçip var olan kemiği rezorpsiyona uğratarak yeni kemik matriksine zemin hazırlarlar

7. Kemik döngüsü (turnover) süreçi, dinamik ve süreklilik gösteren bir süreçtir; eski ve hasarlı kemiğin yıkımı ile yeni kemiğin yapımı arasında sıkı bir denge vardır.

8. Remodeling ;aktivasyon,yıkım (rezorpsiyon) geri dönme,yapım ve dinlenme evrelerini içerir

9. Dolaşımda osteoklast öncülleri, ilgili bölgede toplanır, çoğalır ve ve birleşerek osteoklastları oluşturur • Osteoklastlar hidrojen iyonları oluşturarak mineralleri hareketlendirir ve organik matriksi sindirmek için lizozomalenz sentezler ve kemiği rezorbe ederler • Yıkım sonlandıktan sonra yıkım boşluğunda yapışma hattı oluşur

10. Stromal hat hücreleri osteoblastlara dönüşür • OsteoblastlartipIkollajeni içeren organik matriksi sentezler ve yeni oluşan matrikstemineralizasyonu başlatarak kemik yapımını sağlarlar. Dinlenme fazı ile devam eder

11. Kemik büyümesi ve dönüşümü Kalsiyum, fosfat ve magnezyum metabolizması Paratiroid hormon (PTH)1-25 dihidroksivitaminD(Kalsitriol) D (1-25 (OH)2D) olmak üzere bir çok hormon tarafından düzenlenir

12. Ayrıca ,tiroidhormları,ostrojenlerandrojenler,kortizol, insülin,buyüme hor • IGFı, İGFII, transforme edici büyüme faktβ(TGF β) ,fibroblast büyüme fakt(FGF), trombositlerden türeyen büyüme fakt(PDGF) kemik yıkım ve yapımından sorumludur

13. Yıkımı uyararak kemiğin yeniden yapılanmasını sağlayanlar (I+IL) I, 4, 6,11, makrofaj ve granulosit/ makrofaj koloni stimüle edici faktörler tümornekrozisfaktor (TNFα)

14. Kemik turnoverinin biyokimyasal markerleri • Osteoblastik aktivite belirteçleri: • Kemik alkalenfosfataz (BALP) • Kemik matriks proteinleri (Osteokalsin, prokollajen, osteonektin, kemik sialoprotein veya osteopontin) • Osteoklastik aktivite belirteçleri: • Kollajen çapraz bağlarının amino asitleri (piridinolin ve deoksipiridinolin) • Hidroksiprolin (Hyp)

15. Mineral metabolizması Vücutta kalsiyum, fosfat ve magnezyumun dağılımı DokuKalsiyumFosforMagnezyum İskelet 9985 55 Yumuşakdoku1 1545 Ekstrasellülersıvı< 0,2 < 0,11 Total g (mol)1000 (25) 600 (19,4)25(1,0)

16. Normal plazmada kalsiyum,fosfat ve magnezyumun fizikokimyasal durumları DurumKalsiyum Fosfat Magnezyum Serbest 50 55 55 Proteine Bağlı 40 10 30 Kompleks Halde 10 35 15 TOPLAM (mg/dL) 8,6-10,3 2.5-4,5 1,7-2,4 (mmol/L) 2,15-2,57 0,81-1,45 0,7-0,99

17. Kalsiyum • İskelet sistemi çoğunlukla hidroksiapatit (Ca10 [PO4]6[OH]2) olmak üzere vücut kalsiyumunun %99’ unu içerir • Kalsiyumun proteinlere bağlanmasında ortamın pH’sının önemi vardır • Alkaloz, negatif yüklerde ve bağlanmada artışa neden olur ve serbest kalsiyum miktarı azalır • Asidoz, negatif yüklerde ve bağlanmada azalmaya neden olur ve serbest kalsiyum miktarı artar

19. Kompleks kalsiyum bikarbonat,laktat,fosfat, ve sitrat gibi anyonlarla kompleks şeklinde bulunur • Ca 3 fizikokimyasal havuz arasında taşınabilmektedir • 1.serbest kalsiyum • 2.prot bağlı Kalsiyum • 3.Kompleks kalsiyum • Total kalsiyum ölçen yöntemler le diğer 3 havuzdaki Calar da ölçülür, ancak serbest Ca ölçen yöntemler de bulunmakta dır

20. Fizyolojik olarak Ca,hücre içi ve hücre dışı Ca olarak sınıflandırılır • İskelet,hücre dışı ve hücre içi havuzlar için Casağlıyan ana depo olarak fonksiyonel • Hücre içi Ca ‘un kas kasılması, hormon salınımı,glikojen metabolizması ve hücre bölünmesini de içeren fizyolojik işlevleri vardır

21. Hücre dış Ca, hücre içi Ca, kemik mineralizasyonu Kan koagülasyonu ve plmembran potansiyelinin devamlılığı için gereken Ca iyon gereksinimi karşılar Serbest Cakonsdakiazalma ,nöromüskülereksitabilite de artış ve tetaniye artış ise nörömüskülereksitabilitede azalmaya neden olur Ca aynı zamanda kas kasılması,hormon salınımı enzim aktivitesini etkileyen hücre içi 2. haberci olarakta fonksiyoneldir

22. Klinik önem • Kan Ca da düşme (hipokalsemi) • Kan Ca yükselme (hiperkalsemi) • Hipokalsemi; düşük total serum Caalb ne bağlı veya serbest fraksiyondaki azalmaya bağlı olabilir • 1 gr/dLalb 0.8 mg/dLCa bağladığından hipoalbuminemihipokalsemi nedeni olabilir

23. Kronik böb yetmezliği hipoproteinemi, • Hiperfosfatemi • Serum 1,25(OH)2D (düşük) • Kemikte PTH ya karşı direnç hipoposfatemıyeneden olabilir

24. Hipokalseminin sık görülen nedenleri • Hipoalbuminemi • Kronik renel yetmezlik • Mg eksikliği • Hipoparatiroidizm • Pseudohipoparaidoizm • Vit D eksikliği veya direnç nedeniyle osteomalasi,raşitizm • Akut hemorajik ve ödematozpankreatit • Tedavi edilen hiperparatiroidizm,hipertiroidizm,hematolojik malignenciler

25. Klinik olarak hipokalsemiTetani,parestezi,nöbet gibi hipereksitabiliteye neden olabilir • Serum Cadaki hızlı düşüş,hipotansiyon ile ilişkili olabilir • Lab bulgusu olarak ilk serum alb,Mg düzeyleri renal fonksiyonlar bakılmalı

26. Hiperkalsemi; • Kemik,barsak ve böbreklerden ekstrasellular kompartımana Ca girişinin artışı ile karakterize • Primerhiperparatiodism, malignensihiperkalsemi için en önemli nedendir • Malignansiye bağlı hiper kalsemide hiperkelsemi bulguları belirgindir. Ca düzeyleri primerhiperparatiroizmde görülen değerlerden daha yüksektir

28. Analitik yöntem • Total Ca ve serbest(iyonize) ca ölçmek için değişik yöntemler bulunmakta • Serbest Ca (biyolojik olarak aktif form),PTH ve 1,25 (OH)2D tarafından sıkı kontrol edildiğinden,Ca durumunu en iyi belirler • Ancak henüz total Ca ölçümünün yerini almamıştır

29. Total Ca ölçümü • Serum ve idr da Caölçümü için fotometrik ve atomik absyöntleri kullanılmakta • Fotometrik yöntemler • Fotometri veya spektrofo kullanılır • Değişik metallokromik indikatörler ve ya boyalar Cabağlıyarak renk olştururlarCa bağlayıcı boyalar ; o-krezolkfitalin(CPC)ve arsenazo III dır

30. Alkali ortamada CPC ,Ca ile kırmızı kromofor oluşturur ve 570-580 nm de okunur • Örnek prot bağlı ve kompleks Ca ‘u uzaklaştırmak için asit ile dilue edilir • Mg iyonları ile girişim; • 8hidroksikinolin ilavesi ile • Reaks karışımını pH 12 de tamponlayarak • 580 nm de abs ölçerek önlenebilir

31. Lipemik örneklerde, bulanıklığı azaltmak ve kompleks oluşumunu artırmak için üre kullanılır • ArsenazoIII ,hafif asidik pHdaCa için Mg den daha yüksek afiniteye sahiptir • CanınArsenazo ya bağlanması tampon,pH,ve Na konsantrasyonu tarafından etkilenir • Atomik absorbsiyonspekrofotometresi • klinik labstd komitesi total Ca ölçümündeatomik absorbsiyonspekrofotometresini referans yöntem olarak kabul etmiştir

32. Örnek gerekliliği • Total Ca ölçümü için serum tercih edilir ,ancak heparinlipl de kabul görür • Sitrat,okzalat, EDTA gibi antikoagülanlarCa ile kompleks oluşturacaklarından kullanılmamalı • T Ca +40 de günlerce ,dondurulduğunda aylarca dayanıklı kalabilir • İdr örnekleri için Ca tuzlarını çökmesini önlemek için 24 stlikidr içine 20-30 ml,spot örnek içine ise 2-3 ml 6mol/lt HCL ilave edilir

33. Kullanılan cam ve plastik malzemeler HCL ile yıkanmalı ve çok iyi durulanmalıdır • Hemoliz,ikter, lipemi,paraproteinler ve Mg girişim oluşturabilirler • Lipemikörnekler yüksek hızda santrifüj ile temizlenmeli • Hemoliz,eritlerde serumdan daha az Ca olması nedeniyle negatif hataya neden olabilir

34. Serbest Ca ölçümü için iyon seçiçi analizörler kullanılır

36. Girişim oluşturanlar • ISE ler ile iyon aktivitesi ölçülür,bu nedenle ISE ler örnekteki iyonik güçten etkilenirler • Serbest Ca analizörleri ve kalibratörler serum pl ve kan için optimize edilirler • Bazı kimyasallar,Ca ölçen ISEler de girişim yaparlar ve serbest Ca düzeyine değiştirirler

37. PH ın etkileri • Protein ve küçük anyonlar tarafından Ca un bağlanması invivo ve invitropH dan etkilenir • İnvitro ,örneğin pHdaki artış ,alb ve diğer prot üzerindeki negatif yükleri ve iyonizasyonu artırır, bu da proteinlere bağlı Ca u artırırveserbestCa un azalmasına neden olur • İnvitro azalan pHiyonizasyonu ve negatif yükleri azaltır prot bağlı Ca azalır ve serbest Ca artar

38. pH da 0,1 unitelik değişiklik, Cakons unu %5 değiştirir • Örnek gerekliliği • Serbest Ca için örnekler, CO2 kaybı nedeniyle pH artışını önlemek için anaerobik şartlarda alınmalı ve taşınmalı • Enjektör ve tüpler CO2 kaybını önlemek için tamamen doldurulmalı ve sıkıca kapatılmalı

39. Serbest Caheparinli tam kan, serum ve pl da ölçülmeli • Referans aralıkları • Fotometrik ölçümde yetişkin de total Ca referans aralığı • 8,6-10,3mg/dL • 2,15-2,56 mmol/L • yetişkin de serbest Ca referans aralığı 4,64-5,28 mg/dL • 1,16-1,32mmol/L

40. Ca ölçümünde preanalitik hatanın en önemli nedeni venözoklüzyon ile ilişkili serbest form değil de total form dakiartıştır • Total Ca da 0,5-1,0 mg/dL arası hata ,staz sırasında suyun vaskularkompatman dışına çıkması ile protbaglıCa miktarında artışa neden olmakta • Primerhiperparatiroidizm ve malignansili hastalarda hiperkalsemi değerlendirilmesinde serbest Ca total Ca dan daha değerlidir

41. Hormonlar ve kalsiyum homeostasisi • Plazmada Ca2+ azaldığında PTH sekresyonustimule edilerek • Kemikte, Ca2+reabsorpsiyonunda artışı • Böbrekte, Ca2+reabsorpsiyonunda ve 1,25 (OH)2 D3 sentezi artışı • 1,25 (OH)2 D3barsaktanCa2+absorpsiyonu artışı sağlanır Bu şekilde plazma Ca2+ da artış sağlanır

42. Plazmada Ca2+ arttığında; Kalsitoninsekresyonu artarak • BarsaktanCa2+absorpsiyonu • KemiktenCa2+reabsorpsiyonunuinhibe ederek plazma Ca2+ azalmasını sağlar

43. Fosfat • İnorganik P ve organik fosfat insan vücudunda yaygın olarak bulunur • Yumuşak dokuda PO4 ün çoğu organik formda • veya hücrelerde makromoleküller içinde bulunur

44. Hiperfosfatemi sebepleri Azalmış renal fosfat atılımı 1. Azalmış glomerülerfiltirasyon hızı (Renalyetmezlik- kronik ve akut) 2. Artmış tubulerreabsorbsiyon Hipoparatiroidizm Pseudohipoparatiroidizm Akromegali Disodyumetidronat

45. Artmış fosfat alımı Oral veya intravenöz verilmesi Fosfat içeren laksatifler • Artmış ekstrasellüler fosfat Transsellüler kayma Laktik asidozRespiratuarasidozDiyabetik ketoasidoz

46. İntestinal fosfat absorbsiyonunun azalması Artmış kayıp Kusma Diyare Fosfat bağlayıcı antiasitler Azalmış absorbsiyon Malabsorbsiyon sendromu Vitamin D eksikliği

47. 1, 25 (OH)2 D vitamini anormal seviyeleri Azalmış 1, 25 (OH)2 D vitamini Renalyetmezlik Hiperfosfatemi Hipomagnezemi Hipoparatiroidizm Pseudohipoparatiroidizm Vitamin D bağımlı raşitizm(tip I) Maligniteyebaglıhiperkalsemi

48. Kalsitonin artışı • C- hücre artışı • TiroidMedüllerkarsinomu • Tiroid dışı kanserler Küçük hücreli karsinom Diğer maligniteler • Akut ve kronik renal yetmezlik • Hiperkalsemi • Hipergastrinemi ve diğer G İ hastalıklar • Pulmoner hastalıklar

49. Analitik yöntem • Fotometrik ölçüm • En sık kullanılan yöntem • Fosfomolibdat kompleksi oluşturmakiçin amonyum molibdat ile PO4 iyonlarının reksiyonlaşması temeline dayanır.Oluşan fosfomolibdat ölçülür

50. Girişim oluşturanlar • Hemoliz • İkter • Lipemik serumlar • Referans aralıkları • Yetişkinde 2,5-4,5 mg/dL(0,81-1,45mmol/L) • Çocuklarda 4,0-7,0 mg/dL(1,29-2,26 mmol/L)