Sperling Nội tiết học Nhi khoa, Ấn bản thứ 5 – Biên dịch: Ths.Bs. Lê Đình Sáng
Sperling Pediatric Endocrinology, Fifth Edition
Tác giả: Sperling, Mark A., MD – Nhà xuất bản: Elsevier Inc.

---

PHẦN II: CÁC RỐI LOẠN NỘI TIẾT Ở TRẺ SƠ SINH

---

Chương 9. Rối loạn Chuyển hóa Khoáng chất: Cân bằng Nội môi Bình thường

Allen W. Root

[Sperling Pediatric Endocrinology], 9, 220-278

---

Canxi

---

Canxi có mặt trong dịch ngoại bào, bào tương của tế bào, và xương; đây là một chất thiết yếu cho chức năng của mọi tế bào trong cơ thể. Canxi và phosphat cùng nhau tạo thành tinh thể hydroxyapatit [Ca₁₀(PO₄)₁₀(OH)₂] của xương; hydroxyapatit chiếm 65% trọng lượng xương, quyết định độ bền cơ học và khả năng chịu lực của xương, đồng thời cũng là một nguồn dự trữ canxi có thể được huy động nhanh chóng khi cần cho các mục đích cân bằng nội môi và chức năng. Mặc dù 99% tổng lượng canxi của cơ thể hiện diện ở dạng khó trao đổi, lắng đọng sâu trong tinh thể xương, nhưng chính 1% lượng canxi có khả năng trao đổi nhanh chóng ở phần xương bề mặt mới được tích lũy và trong các khoang mạch máu, ngoại bào và nội bào (mô mềm) mới là yếu tố tham gia điều hòa biểu hiện gen, giao tiếp giữa các tế bào và truyền tín hiệu nội bào, dẫn truyền thần kinh, kết dính tế bào, co cơ vân, cơ trơn và cơ tim, nhịp tim, hoạt động của enzym, tổng hợp và bài tiết các yếu tố nội tiết và ngoại tiết, quá trình thụ tinh, cũng như sự tăng sinh và chết theo chương trình của tế bào.⁴⁵ Khoảng 50% tổng lượng canxi huyết thanh liên kết với albumin và globulin; 5% ở dạng phức hợp/càng hóa với citrat, phosphat, lactat, bicarbonat và sulfat; và 45% tồn tại dưới dạng canxi ion hóa (Ca²⁺) có hoạt tính sinh học và được điều hòa chặt chẽ ở ngoại bào. Nồng độ canxi toàn phần và canxi ion hóa trong huyết thanh có liên quan đến nồng độ albumin, creatinin, hormon cận giáp (PTH), phosphat và pH huyết thanh. Cứ mỗi 1 g/dL nồng độ albumin huyết thanh giảm xuống dưới 4 g/dL, nồng độ canxi toàn phần trong huyết thanh sẽ giảm 0,8 mg/dL. Nồng độ Ca²⁺ đo được phụ thuộc vào pH huyết thanh (khoảng tham chiếu ở người trưởng thành là 1,1–1,3 mmol/L tại pH 7,4); tình trạng kiềm hóa (pH cao hơn) làm tăng liên kết của canxi với albumin, do đó làm giảm nồng độ Ca²⁺ huyết tương, trong khi tình trạng toan hóa (pH thấp hơn) làm giảm liên kết, qua đó làm tăng nồng độ Ca²⁺. Mối quan hệ giữa pH và Ca²⁺ được mô tả chính xác nhất bằng một hàm bậc ba có dạng chữ S ngược. Nồng độ Ca²⁺ trong huyết thanh được duy trì trong một giới hạn hẹp bởi một hệ thống tích hợp bao gồm thụ thể cảm nhận Ca²⁺ (CaSR) trên màng tế bào; PTH và thụ thể của nó (PTH/protein liên quan đến PTH [PTHrP]-1R); calcitonin, một sản phẩm của tế bào C cận nang tuyến giáp, và thụ thể của nó; và hệ thống hormon vitamin D tác động lên đường ruột, xương và thận. Cụ thể, sự hấp thu canxi ở ruột non được tăng cường bởi 1,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol); ống lượn gần của thận tái hấp thu canxi được lọc qua cầu thận; PTH và calcitriol huy động canxi từ tinh thể hydroxyapatit, và calcitonin do tế bào C cận nang của tuyến giáp tiết ra sẽ ức chế bài tiết PTH (xem Hình 9.1).⁶

Danh sách viết tắt (Abbreviations) 1,25(OH)₂D₃: 1,25-Dihydroxyvitamin D₃ (Calcitriol) 24R,25(OH)₂D₃: 24,25-Dihydroxyvitamin D₃ 25OHD₃: 25-Hydroxyvitamin D₃ (Calcidiol) AA: Amino acid (Axit amin) ADHR: Còi xương hạ phosphat máu di truyền trội (Autosomal Dominant Hypophosphatemic Rickets) ARHR: Còi xương hạ phosphat máu di truyền lặn (Autosomal Recessive Hypophosphatemic Rickets) ATP: Adenosine triphosphate (năng lượng tế bào) BMD: Bone Mineral Density (Mật độ khoáng xương) BMP: Bone Morphogenetic Protein (Protein tạo xương) Ca²⁺: Canxi ion hóa CaSR: Calcium Sensing Receptor (Thụ thể cảm nhận canxi) ECF: Extracellular Fluid (Dịch ngoại bào) FGF: Fibroblast Growth Factor (Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi) FGFR: Fibroblast Growth Factor Receptor (Thụ thể FGF) GH: Growth Hormone (Hormone tăng trưởng) IGF: Insulin-like Growth Factor (Yếu tố tăng trưởng giống insulin) IL: Interleukin (Cytokine miễn dịch) Na⁺: Natri PTH: Parathyroid Hormone (Hormone tuyến cận giáp) PTHrP: Parathyroid Hormone-related Protein (Protein liên quan PTH) RANK: Receptor Activator of Nuclear Factor κB (Thụ thể hoạt hóa NF-κB) RANKL: RANK Ligand (ligand của RANK) TR: Thyroid Hormone Receptor (Thụ thể hormon tuyến giáp) VDR: Vitamin D Receptor (Thụ thể vitamin D)

Nồng độ Ca²⁺ tự do trong bào tương (khoảng 100 nM) thấp hơn 10.000 lần so với nồng độ trong huyết thanh và dịch ngoại bào (ECF), một gradien được duy trì bởi sự trao đổi Ca²⁺ qua màng tế bào và qua màng của các cấu trúc nội bào. Bên trong tế bào, Ca²⁺ chủ yếu (99%) được dự trữ trong lưới nội chất (lưới cơ tương ở tế bào cơ) và ty thể, cũng như trong các endosome, lysosome, bộ máy Golgi, các hạt bài tiết và liên kết với mặt trong của màng tế bào; từ những vị trí này, Ca²⁺ có thể được giải phóng bởi các tín hiệu hóa học, ví dụ như inositol-1,4,5-trisphosphat (IP₃).⁷ Inositol-1,4,5-trisphosphat tác động lên các thụ thể IP₃ (được mã hóa bởi gen ITPR1 – xem Bảng 9.1) nằm trên màng lưới nội chất để giải phóng nhanh Ca²⁺ từ kho dự trữ, qua đó làm tăng nhanh nồng độ Ca²⁺ nội bào.⁸ Ca²⁺ đóng vai trò là một “chất truyền tin thứ hai” để kiểm soát nhiều hoạt động của tế bào, bao gồm phiên mã gen, phân chia và tăng trưởng tế bào, di chuyển tế bào và bài tiết các sản phẩm được tổng hợp. Ca²⁺ đi vào tế bào qua các “lỗ” protein xuyên màng, chẳng hạn như các kênh canxi phụ thuộc điện thế và kênh canxi hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ. Các kênh Ca²⁺ phụ thuộc điện thế hoạt động trong các tế bào có khả năng bị kích thích điện, như tế bào cơ tim, cơ xương và cơ trơn, tế bào thần kinh, niêm mạc dạ dày và tế bào β của tụy; các kênh này “mở” ra khi màng tế bào bị khử cực, cho phép Ca²⁺ ồ ạt đi vào tế bào, dẫn đến khử cực màng tế bào nhiều hơn và kích hoạt chức năng tế bào.⁹ Các kênh phụ thuộc điện thế có thể được kích hoạt bởi điện thế cao hoặc thấp. Ví dụ, kênh canxi hoạt hóa bởi điện thế cao ở cơ xương bao gồm năm tiểu đơn vị: α₁, α₂, β, γ, và δ (một tiểu đơn vị α₁ hoạt hóa bởi điện thế được mã hóa bởi gen CACNA1C). Tiểu đơn vị α₁ cảm nhận điện thế, tạo lỗ và gắn Ca²⁺ có bốn miền lặp lại, mỗi miền có sáu vùng xuyên màng (hay chuỗi xoắn) và các đầu tận cùng amino và carboxyl nằm trong bào tương; chuỗi xoắn xuyên màng số 4 đóng vai trò là bộ cảm biến điện thế; và tiểu đơn vị α₁ cũng có một chuỗi axit amin nằm giữa chuỗi xoắn xuyên màng 5 và 6, được chèn một phần vào màng để đóng vai trò là một “bộ lọc chọn lọc”.⁹ Sự lắp ráp, di chuyển nội bào, tương tác với các protein khác, sự hoạt hóa và các đặc tính động học của tiểu đơn vị α₁ được điều chỉnh bởi tiểu đơn vị α₂ ngoại bào được glycosyl hóa, tiểu đơn vị β (một protein hình cầu trong bào tương), một tiểu đơn vị δ nhỏ xuyên màng được liên kết disulfide để tạo thành phức hợp α₂δ, và một tiểu đơn vị γ xuyên màng thứ hai. Các kênh canxi phụ thuộc điện thế được đặt tên theo các tiểu đơn vị α₁ đặc hiệu đã được nhân bản và được gọi là Cav1.1, Cav1.2, Cav1.3,…, Cav3.3. Các kênh canxi Cav1.1 đến Cav1.4 phụ thuộc điện thế cao có mặt trong các tế bào cơ xương, cơ tim và cơ trơn mạch máu; các tế bào nội tiết, tế bào thần kinh; và nguyên bào sợi. Các kênh canxi này được kích hoạt bởi tiểu đơn vị αq gắn guanin triphosphat (GTP) của protein Gαq thông qua việc kích thích phospholipase C (PLC), dẫn đến sự phosphoryl hóa của protein kênh. Các kênh canxi Cav1.1 đến Cav1.4 điều hòa sự tăng trưởng và tăng sinh của nguyên bào sợi và tế bào cơ trơn, sự tổng hợp các protein collagen của chất nền ngoại bào, và sự hoạt hóa của các yếu tố phiên mã đặc hiệu.

Bảng 9.1. Các gen người liên quan đến cân bằng khoáng chất và chuyển hóa xương

Ca²⁺ cũng đi vào bào tương thông qua kênh Ca²⁺ hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ trên màng tế bào—ORAI1 (được mã hóa bởi gen ORAI1).⁸ ¹⁰ ¹¹ Các kênh Ca²⁺ hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ hoạt động trong các tế bào không bị kích thích điện, chẳng hạn như tế bào lympho và các tế bào miễn dịch khác.⁵ Cả kênh Ca²⁺ phụ thuộc điện thế và kênh hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ thường cùng tồn tại trong cùng một tế bào. Loại kênh Ca²⁺ được sử dụng trong một tế bào cụ thể được quyết định bởi sự biểu hiện của gen STIM1 (xem Bảng 9.1), mã hóa cho phân tử tương tác chất nền 1 (stromal interaction molecule 1)—một protein xuyên qua màng của lưới nội chất. Khi lượng Ca²⁺ (ví dụ: “kho dự trữ”) của lưới nội chất bị cạn kiệt, STIM1 ξετυλίγεται và bắc cầu qua khoảng cách trong bào tương giữa lưới nội chất và màng tế bào, nơi nó gắn vào và mở kênh ORAI1, qua đó cho phép Ca²⁺ đi vào bào tương và phục hồi kho dự trữ Ca²⁺ trong các bào quan.¹⁰ Đồng thời với việc kích hoạt kênh Ca²⁺ ORAI1, STIM1 ức chế kênh Ca²⁺ phụ thuộc điện thế.⁵ ¹² ¹³ Các đột biến mất chức năng ở gen ORAI1 đã được xác định ở những bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch kết hợp nặng và bệnh cơ ống.¹⁴ ¹⁵

Ngoài việc đi qua màng tế bào một cách nhanh chóng thông qua các kênh phụ thuộc điện thế và kênh hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ, Ca²⁺ còn đi vào bào tương, nhưng với tốc độ chậm hơn đáng kể, thông qua các thụ thể IP₃ đa chức năng trên màng tế bào, chúng cũng đóng vai trò là kênh canxi.⁸ ¹⁶ Được mã hóa bởi gen ITPR1, thụ thể IP₃ dạng tetramer có sáu miền xuyên màng và một vòng tạo lỗ giữa đoạn xuyên màng thứ năm và thứ sáu. Trong khi nhiều thụ thể/kênh IP₃ được biểu hiện trên màng của lưới nội chất, nơi sự hoạt hóa của IP₃ dẫn đến sự cạn kiệt Ca²⁺ dự trữ trong lưới nội chất, từ đó kích hoạt kênh canxi hoạt hóa bởi sự cạn kiệt kho dự trữ, thì chỉ có một đến hai kênh như vậy được biểu hiện trên màng tế bào của mỗi tế bào. Ca²⁺ không chỉ được vận chuyển qua các kênh Ca²⁺ đặc hiệu mà còn qua các kênh vận chuyển cạnh tế bào (paracellular). Ca²⁺ được đẩy ra khỏi bào tương của tế bào bởi các bơm canxi phụ thuộc canxi và năng lượng adenosin triphosphat (ATP) và thông qua trao đổi với natri (Na⁺) nhờ các chất trao đổi H⁺/ATPase và Na⁺/Ca²⁺.⁴ Các bơm Ca²⁺-ATPase được mã hóa bởi bốn gen: ATP2B1 mã hóa một protein màng gồm 1220 axit amin (AA) có một miền kinase phụ thuộc adenosin monophosphat vòng (AMP) và một miền carboxyl nơi calbindin (một protein liên kết canxi) gắn vào, liên kết quá trình thủy phân ATP với việc vận chuyển các cation qua màng. Các bơm Ca²⁺-ATPase có khả năng vận chuyển Ca²⁺ ngược lại gradien nồng độ cao. Các chất trao đổi Na⁺/Ca²⁺ là các protein xuất Ca²⁺ khỏi màng tế bào được phân bố rộng rãi.¹⁷ Một protein tương đồng với chất trao đổi Na⁺/Ca²⁺ của người bao gồm 10 miền xuyên màng, gồm hai bộ năm chuỗi xoắn xuyên màng theo thứ tự ngược đảo, với các đầu tận cùng amino và carboxyl nằm trong bào tương.¹⁷ ¹⁸ Các chuỗi xoắn xuyên màng 2, 3, 7 và 8 tạo thành một túi liên kết ion với ba vị trí liên kết Na⁺ ái lực thấp và một vị trí liên kết Ca²⁺ ái lực cao được sắp xếp đối xứng theo hình thoi. Thông qua những thay đổi về cấu trúc của chất trao đổi Na⁺/Ca²⁺, các vị trí liên kết Na⁺ và Ca²⁺ được tiếp xúc luân phiên với bề mặt nội bào hoặc ngoại bào của màng tế bào. Khi Na⁺ từ không gian ngoại bào chiếm ba vị trí liên kết của nó, ái lực liên kết đối với Ca²⁺ giảm đi, do đó giải phóng cation này vào bào tương và đảo ngược hướng của kênh Na⁺/Ca²⁺; vì nồng độ Na⁺ trong bào tương thấp, các cation này sau đó được giải phóng vào bào tương, phục hồi ái lực của chất trao đổi đối với Ca²⁺. Chất trao đổi Na⁺/Ca²⁺ ở tim người được mã hóa bởi gen SLC8A1 và chất trao đổi Na⁺/Ca²⁺ ở cơ xương người bởi gen SLC8A2.¹⁷ Bên trong tế bào, Ca²⁺ bào tương được vận chuyển qua màng vào lưới nội chất của tế bào cơ thông qua các kênh Ca²⁺-ATPase được mã hóa bởi gen ATP2A2; việc liên kết của chất biến đổi tương tự ubiquitin nhỏ loại 1 (sumoylation) với bơm Ca²⁺-ATPase này kéo dài thời gian bán hủy và tăng hoạt tính nội tại của nó.¹⁹

Nồng độ Ca²⁺ lưu hành được phát hiện bởi CaSR, được mã hóa bởi gen CASR, một thụ thể bảy xoắn xuyên màng cặp đôi với protein G (GPCR) được biểu hiện trên màng tế bào của các tế bào chính tiết PTH của tuyến cận giáp, các tế bào biểu mô của ống thận, nguyên bào xương và các mô khác. Khi nồng độ Ca²⁺ xung quanh giảm xuống, tín hiệu của CaSR trong tuyến cận giáp thông qua Gq₁₁α (được mã hóa bởi gen GNA11) sẽ kích hoạt con đường truyền tín hiệu nội bào phosphatidylinositol 4,5 bisphosphat, dẫn đến sự giải phóng nhanh chóng Ca²⁺ từ các kho dự trữ nội bào và sau đó là sự gia tăng tổng hợp và bài tiết PTH. Đổi lại, PTH (và PTHrP) có thể hoạt động thông qua việc liên kết với GPCR kích thích của nó (được mã hóa bởi gen PTH1R) có trên màng tế bào của nguyên bào xương để tăng cường biểu hiện của gen TNFSF11 mã hóa cho phối tử của yếu tố hoạt hóa thụ thể của yếu tố hạt nhân kappa-B (NF-κB) (RANK-ligand), do đó kích thích sự tạo thành hủy cốt bào và tăng tốc độ tiêu xương, từ đó giải phóng canxi và làm tăng nồng độ của nó ở ngoại bào. PTH cũng tác động lên các tế bào biểu mô lót ống lượn xa của thận để tăng cường tái hấp thu Ca²⁺ đã được lọc và tổng hợp calcitriol (qua đó làm tăng hấp thu Ca²⁺ ở ruột), đồng thời ức chế tái hấp thu phosphat đã được lọc ở ống lượn gần một cách trực tiếp và gián tiếp bằng cách tăng cường sự tổng hợp yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-23 (FGF23) của tế bào xương. Nồng độ Ca²⁺ huyết thanh tăng lên sẽ ức chế ngược lại hoạt động của CaSR và sự tổng hợp PTH. Tín hiệu nội bào gây ra bởi PTH chủ yếu diễn ra thông qua protein liên kết guanosin phosphat kích thích, bao gồm các tiểu đơn vị alpha (Gsα), beta và gamma.²⁰ Sau khi GTP thay thế cho guanosin diphosphat (GDP) trên tiểu đơn vị α, Gsα tách ra khỏi các tiểu đơn vị βγ liên kết của nó. Gsα sau đó kích thích adenylyl cyclase nội bào (được mã hóa bởi gen ADCY3), enzyme này chuyển đổi ATP thành AMP vòng và giải phóng nó khỏi bề mặt bào tương của màng tế bào của tế bào đáp ứng với PTH. AMP vòng lần lượt liên kết với tiểu đơn vị alpha điều hòa của protein kinase A (được mã hóa bởi gen PRKAR1A), do đó khởi đầu tín hiệu nội bào.²⁰ Các tiểu đơn vị xúc tác của protein kinase A phosphoryl hóa một số protein nội bào, bao gồm cả protein liên kết yếu tố đáp ứng AMP vòng (được mã hóa bởi gen CREB1), protein này lần lượt khởi đầu phiên mã các gen mục tiêu của AMP vòng. CREB1 bị bất hoạt bởi một trong một số phosphodiesterase, bao gồm cả những enzyme được mã hóa bởi gen PDE4D và PDE3A. Bằng cách tăng hoạt động của 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase, PTH kích thích thận tổng hợp calcitriol, chất chuyển hóa có hoạt tính của vitamin D; calcitriol làm tăng hấp thu canxi ở đoạn đầu ruột non và ống lượn xa của thận, hấp thu phosphat ở ruột và thận, và huy động canxi từ kho dự trữ ở xương bằng cách tăng cường sự tạo thành hủy cốt bào; calcitriol điều hòa giảm (downregulate) sự tổng hợp và bài tiết PTH (xem Hình 9.1).

Trong đường tiêu hóa, canxi được hấp thu bằng cả hai quá trình: vận chuyển chủ động xuyên tế bào (transcellular) và thụ động cạnh tế bào (paracellular).²¹ ²² Ở trẻ em đang trong giai đoạn phát triển và khi lượng canxi ăn vào thấp dẫn đến nồng độ canxi trong lòng ruột thấp, quá trình hấp thu canxi chủ động xuyên tế bào chiếm ưu thế; khi lượng canxi ăn vào đủ hoặc cao, quá trình hấp thu canxi thụ động cạnh tế bào ở đoạn đầu ruột non chiếm ưu thế.¹² ¹²³ Hấp thu canxi xuyên tế bào qua đường tiêu hóa là một quá trình chủ động và có thể bão hòa, chủ yếu được kích thích bởi chất chuyển hóa có hoạt tính của vitamin D₃ (calcitriol) bằng cách điều hòa sự hiện diện của các “bơm” và kênh canxi xuyên màng trên màng tế bào ở phía lòng ruột/đỉnh và phía đáy-bên của tế bào ruột ở tá tràng.²²² Calcitriol, thông qua thụ thể vitamin D (VDR), làm tăng biểu hiện protein vận chuyển canxi-1 (được mã hóa bởi kênh cation tiềm năng thụ thể tạm thời 6 [TRPV6]) ở tá tràng—một kênh canxi ở phía lòng ruột có sáu miền xuyên màng và các đầu tận cùng amino và carboxyl nằm trong bào tương, cùng một vùng tạo lỗ giữa miền xuyên màng thứ năm và thứ sáu, tạo thành một homotetramer hoặc heterotetramer kết hợp với TRPV5; TRPV5 và TRPV6 đặc biệt cho phép Ca²⁺ thấm qua ở nồng độ sinh lý của cation này.²³ Canxi cũng được hấp thu chủ động trong đường ruột bởi các cơ chế không phụ thuộc vào VDR.²⁴ Do đó, sự biểu hiện của TRPV6 được tăng lên bởi cả estrogen và prolactin; prolactin làm tăng hấp thu canxi xuyên tế bào một cách độc lập với calcitriol.²⁵ Sau khi vào bào tương của tế bào ruột, Ca²⁺ di chuyển từ màng đỉnh đến màng đáy-bên của nó, hoặc bên trong một túi lysosome liên kết với calbindin D₉ₖ phụ thuộc vitamin D (được mã hóa bởi gen S100G), một protein có hai vị trí liên kết canxi ái lực cao, hoặc trong bào tương liên kết với calmodulin (được mã hóa bởi gen CALM1). Calmodulin 1 là một protein gồm 149 AA với một “thùy” đầu tận cùng amino liên kết với một “thùy” đầu tận cùng carboxyl, có thể có hơn 30 cấu dạng ba chiều.⁹ Mỗi thùy có hai miền liên kết canxi hình cầu bao gồm hai mô-típ chuỗi xoắn-vòng-chuỗi xoắn được nối với nhau bằng một liên kết xoắn α; việc liên kết với canxi làm lộ ra các “túi” kỵ nước cho phép calmodulin liên kết và điều hòa hoạt động của các protein đích.²⁶ Khi liên kết với một protein đích, calmodulin có thể có vô số cấu dạng. Sự linh hoạt này cho phép calmodulin hoạt động như một cảm biến canxi cho nhiều protein khác nhau phục vụ các quá trình riêng biệt trong một tế bào duy nhất, bao gồm các kênh canxi phụ thuộc điện thế và các protein kinase phụ thuộc canxi/calmodulin. Tại màng đáy-bên, Ca²⁺ tách ra khỏi calbindin và calmodulin và sau đó được đẩy ra ngoài không gian ngoại bào qua màng đáy-bên thông qua một kênh canxi ATPase phụ thuộc Ca²⁺-Mg²⁺ ở màng đáy-bên (được mã hóa bởi gen ATP2B1). Khi lượng canxi ăn vào đủ hoặc cao, phần lớn canxi được hấp thu thụ động qua các kênh cạnh tế bào giữa các tế bào ruột ở hỗng tràng và hồi tràng. Calcitriol điều hòa sự tổng hợp của một số protein liên kết chặt (tight junction), bao gồm claudin-2 và -12, cadherin-17, và aquaporin 8.²¹ ²² ²⁷

Sự hấp thu canxi ở ruột bị ảnh hưởng bởi tình trạng vitamin D, nguồn thực phẩm của nó (khả dụng sinh học của canxi trong sữa công thức là 38%, trong sữa mẹ là 58%); dạng muối canxi trong các chất bổ sung; và sự hiện diện của các chất ức chế hấp thu canxi trong thực phẩm, chẳng hạn như phytat, oxalat hoặc phosphat (ví dụ: nước giải khát cola).²⁸ Hấp thu canxi ở ruột tăng lên trong giai đoạn thanh thiếu niên, mang thai và cho con bú, và giảm ở những bệnh nhân thiếu vitamin D do dinh dưỡng hoặc chức năng, bệnh thận mạn tính và suy cận giáp. Lượng canxi ăn vào ảnh hưởng đến lượng canxi thực hấp thu; lượng canxi ăn vào càng thấp thì hiệu quả hấp thu càng lớn. Ở người trưởng thành, khi lượng canxi ăn vào dưới 200 mg/ngày, lượng canxi bài tiết qua phân vượt quá lượng ăn vào; do đó, sự hấp thu canxi chủ động không thể bù đắp cho lượng ăn vào rất thấp. Khi lượng canxi trong chế độ ăn tăng từ 200 lên 1000 mg/ngày, sự hấp thu canxi chủ động tăng lên nhưng với tốc độ giảm dần. Khi lượng canxi trong chế độ ăn vượt quá 1000 mg/ngày, sự hấp thu canxi chủ động vẫn tương đối ổn định ở mức 400 mg/ngày, nhưng sự hấp thu canxi thụ động qua các kênh cạnh tế bào tiếp tục tăng.² Do đó, tăng canxi máu có thể là kết quả của việc dư thừa canxi trong chế độ ăn như trong hội chứng sữa-kiềm. PTH gián tiếp làm tăng hấp thu canxi ở ruột bằng cách tăng cường hoạt động của 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase ở thận và do đó làm tăng tổng hợp calcitriol. Hormon tăng trưởng (GH) và estrogen cũng làm tăng hấp thu canxi ở ruột; glucocorticoid và hormon tuyến giáp ức chế quá trình này. Canxi được bài tiết vào đường ruột ở hồi tràng và trong dịch tụy và dịch mật.

Lượng canxi ăn vào thấp có liên quan đến việc tăng tỷ lệ gãy xương ở trẻ em và thanh thiếu niên, và do đó, việc cung cấp đủ canxi trong chế độ ăn ở giai đoạn sơ sinh, thời thơ ấu và thanh thiếu niên là cần thiết để đạt được khối lượng xương đỉnh, điều này có thể làm giảm nguy cơ gãy xương và sự phát triển của bệnh loãng xương.²⁹ Để đảm bảo quá trình khoáng hóa tối ưu cho bộ xương đang phát triển, các khuyến nghị về lượng canxi nguyên tố trong chế độ ăn theo độ tuổi cho trẻ sơ sinh, trẻ em và thanh thiếu niên đã được đưa ra (Bảng 9.2).³⁰ ³¹ Là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho quá trình khoáng hóa xương, lượng canxi ăn vào được xem là tối ưu khi hàm lượng canxi trong xương đạt mức tối đa theo tuổi và giới tính của đối tượng.³ Ở thanh thiếu niên có cân nặng bình thường, lượng canxi ăn vào từ 1600 mg mỗi ngày trở lên sẽ giúp đạt được sự lưu giữ canxi tối đa (khoảng 35%).³² Sự lưu giữ canxi và khối lượng xương tăng lên khi chỉ số khối cơ thể (BMI) tăng, với điều kiện lượng canxi ăn vào là đủ. Sự lưu giữ canxi đường uống không chỉ phụ thuộc vào mức độ hấp thu dinh dưỡng mà còn phụ thuộc vào giới tính và chủng tộc: nam thanh thiếu niên da trắng giữ lại nhiều canxi hơn nữ da trắng (37% so với 30%); nữ thanh thiếu niên da đen giữ lại nhiều canxi hơn nữ da trắng (38% so với 30%). Bên cạnh lượng canxi và tình trạng vitamin D trong chế độ ăn, yếu tố quyết định có thể thay đổi quan trọng nhất đối với quá trình khoáng hóa xương là hoạt động thể chất chịu trọng lực.³³

Bảng 9.2. Khẩu phần khuyến nghị canxi và vitamin D ở trẻ sơ sinh, trẻ em và thanh thiếu niên

(theo Golden, N.H., Abrams, S.A., AAP, 2014)

Canxi chủ yếu được bài tiết qua thận. Sau khi phần có thể siêu lọc (ion hóa, phức hợp, càng hóa) của canxi huyết tương đi qua màng đáy cầu thận, hơn 98% lượng canxi đã lọc được tái hấp thu—chủ yếu ở ống lượn gần (60%) nhưng cũng có ở nhánh lên dày của quai Henle (TALH) (20%), ống lượn xa (10%), ống nối (3%) và ống góp (10%).¹ Ở ống lượn gần, phần lớn canxi được tái hấp thu thụ động qua các kênh cạnh tế bào; một lượng nhỏ canxi được tái hấp thu chủ động, một quá trình được điều hòa bởi cả PTH và calcitonin. Ở nhánh lên dày của quai Henle vùng vỏ, sự tái hấp thu canxi đã lọc được điều hòa một phần thông qua ảnh hưởng của các kênh ion Na⁺-K⁺-2Cl⁻ và CaSR lên tính thấm của các kênh cạnh tế bào đối với canxi. Sự di chuyển canxi chủ động xuyên tế bào ở nhánh lên dày của quai Henle được kích thích bởi PTH và calcitonin.¹ ³⁴ Ở ống lượn xa của thận, sự tái hấp thu chủ động xuyên tế bào của 5% đến 10% canxi đã lọc xảy ra thông qua một kênh canxi được mã hóa bởi gen TRPV5, được biểu hiện trên màng đỉnh của tế bào biểu mô ống thận, một quá trình được điều hòa bởi calcitriol và PTH.²³ Trong bào tương, calbindin D₉ₖ sau đó vận chuyển Ca²⁺ qua tế bào để được đẩy ra ngoài bởi các kênh ATP2B1 và chất trao đổi Na⁺-Ca²⁺ loại 1 (được mã hóa bởi gen SLC8A1) trên màng đáy-bên của tế bào ống thận. Calcitriol, PTH, chế độ ăn ít canxi, estrogen và androgen, và cân bằng axit-bazơ làm tăng biểu hiện của TRPV5 và do đó tăng tái hấp thu canxi ở ống thận. PTH cũng tăng cường sự phosphoryl hóa sau dịch mã của TRPV5 và do đó làm tăng sự di chuyển và chèn của nó vào màng đỉnh của tế bào ống thận và ức chế sự nhập bào của nó, các tác động kép này dẫn đến việc tăng số lượng kênh TRPV5 trên bề mặt đỉnh của tế bào ống thận.²³ FGF23 và αklotho (được mã hóa bởi gen KL), các yếu tố cần thiết cho cân bằng nội môi phosphat bình thường, làm tăng sự giữ lại trong tế bào và do đó làm giảm sự phong phú và hoạt động của kênh canxi TRPV5 trên bề mặt đỉnh của tế bào ống thận.² ²³⁵ ³⁶ Calmodulin, một protein liên kết Ca²⁺ nội bào cũng liên kết và ức chế hoạt động của TRPV5, điều hòa sự tái hấp thu Ca²⁺ ở ống thận, một quá trình bị đảo ngược bởi sự phosphoryl hóa vị trí liên kết calbindin của TRPV5 qua trung gian PTH.³⁷

Ở nhánh lên dày của quai Henle, canxi và magie được tái hấp thu qua các kênh cạnh tế bào điều khiển bằng điện thế (một phần thông qua paracellin-1, một protein kênh của liên kết chặt). Vận chuyển chất tan cạnh tế bào bao gồm sự di chuyển thụ động của các ion dọc theo các kênh trong các liên kết chặt giữa các tế bào liền kề tiếp xúc hoàn toàn với nhau. Claudin là các protein có mặt trong màng tế bào của các tế bào liền kề của nhánh lên dày quai Henle đã hình thành các liên kết chặt; claudin có bốn miền ngoại bào liên kết với nhau và ảnh hưởng có chọn lọc đến tính thấm và sự di chuyển của chất tan cạnh tế bào.³⁸ Claudin-14, -16 và -19 (được mã hóa bởi các gen CLDN14, –16, –19, tương ứng) được biểu hiện trong các liên kết chặt của các tế bào lót nhánh lên dày của quai Henle; sự biểu hiện của CLDN14 được điều hòa một phần bởi CaSR.¹ ³⁴ Các tế bào của nhánh lên dày của quai Henle cũng biểu hiện CASR trên màng đáy-bên của chúng; khi được kích hoạt bởi Ca²⁺ quanh ống thận, CaSR làm giảm tái hấp thu canxi ở ống thận qua các kênh cạnh tế bào bằng cách ức chế hoạt động của chất vận chuyển Na⁺-K⁺-2Cl⁻ và làm giảm điện thế dương trong lòng ống. Tăng lọc cầu thận và/hoặc giảm tái hấp thu ở ống thận làm tăng bài tiết canxi, phosphat và magie qua nước tiểu. Bài tiết canxi qua nước tiểu được tăng cường bởi việc tăng lượng ăn vào, tăng canxi máu do nhiều nguyên nhân sinh lý bệnh khác nhau (ngoại trừ trường hợp liên quan đến tăng canxi máu giảm canxi niệu gia đình), tăng thể tích ngoại bào, nhiễm toan chuyển hóa và thuốc lợi tiểu quai (ví dụ: furosemide).² PTH và PTHrP làm tăng tái hấp thu Ca²⁺ ở ống thận, trong khi glucocorticoid, mineralocorticoid và chính Ca²⁺ lại ức chế tái hấp thu Ca²⁺ (xem Hình 9.1).

Hình 9.1: Điều hòa cân bằng nội môi canxi.Canxi (Ca²⁺) được hấp thu từ đường ruột, ống thận và xương để đáp ứng với calcitriol [1,25(OH)₂D₃] và/hoặc hormon cận giáp (PTH). Thụ thể cảm nhận Ca²⁺ (CaSR) điều chỉnh hoạt động qua trung gian Ca²⁺ của các tuyến cận giáp và các ống thận. Cả tình trạng hạ canxi máu và hạ phosphat máu đều tăng cường sản xuất calcitriol ở ống thận, làm tăng hấp thu canxi và phosphat ở ruột. PTH làm tăng tái hấp thu canxi ở ống thận trong khi ức chế tái hấp thu phosphat ở ống thận. Nồng độ canxi huyết thanh tăng sẽ ức chế bài tiết PTH. Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-23 (FGF23), một phosphatonin được bài tiết bởi các nguyên bào xương và tế bào xương, ức chế tái hấp thu phosphat ở ống thận và tổng hợp calcitriol. Calcitonin, một sản phẩm của các tế bào C tuyến giáp, ức chế sự tiêu canxi từ xương. (Vui lòng xem Hình 9.2 và văn bản để biết thêm chi tiết.)

Hình 9.2: Điều hòa cân bằng nội môi phosphat. Phosphat ăn vào được hấp thu từ đường tiêu hóa bằng các cơ chế cạnh bào thụ động và thông qua các chất đồng vận chuyển phosphat chủ động (NP2B, NHE3, PIT1, PIT2). Nồng độ phosphat trong huyết thanh bị giảm bởi hormon cận giáp (PTH) và yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-23 (FGF23), cả hai đều làm tăng bài tiết cation này qua nước tiểu bằng cách giảm biểu hiện của các protein đồng vận chuyển phosphat ở ống thận (NPT2A, NPT2C). Sự tổng hợp FGF23, một sản phẩm của các nguyên bào xương và tế bào xương, bị giảm bởi nồng độ phosphat trong huyết thanh thấp và bởi gen điều hòa phosphat có tương đồng với các endopeptidase trên nhiễm sắc thể X (PHEX), protein chất nền ngà 1 (DMP1), và ectonucleotid pyrophosphat-phosphodiesterase 1 (ENPP1), cả ba protein này cũng được tổng hợp bởi các tế bào xương. PTH làm tăng trong khi FGF23 làm giảm sự tổng hợp calcitriol (1,25 dihydroxyvitamin D). (Xem văn bản để biết chi tiết.)

Nồng độ Ca²⁺ huyết tương được theo dõi bởi CaSR, một GPCR bảy xoắn xuyên màng gồm 1078 AA được mã hóa bởi gen CASR, có miền ngoại bào nhận biết và liên kết với Ca²⁺, Mg²⁺, gadolinium, các AA thơm, kháng sinh và các hợp chất khác.³⁹ ⁴⁰ CaSR được biểu hiện trên màng tế bào dưới dạng một homodimer được liên kết bởi các cầu nối disulfide giữa các gốc cystein 129 và 131 của mỗi CaSR; miền ngoại bào gồm 612 AA của nó liên kết với Ca²⁺.³⁴ Sự hình thành homodimer của CaSR diễn ra trong lưới nội chất sau khi được glycosyl hóa liên kết N ở lõi; homodimer CaSR sau đó được đóng gói trong bộ máy Golgi, nơi nó được glycosyl hóa thêm và vận chuyển đến màng tế bào.⁴¹ Miền ngoại bào đầu tận cùng amino của CaSR bao gồm 612 AA với năm vị trí liên kết Ca²⁺ được cấu tạo theo kiểu “bẫy ruồi Venus”; có 250 AA trong miền xuyên màng bao gồm bảy chuỗi xoắn xuyên màng và ba vòng ngoại bào và nội bào xen kẽ, và 216 AA trong miền nội bào đầu tận cùng carboxyl.⁴⁰ Vòng ngoại bào thứ hai chứa các vị trí (Asp758, Glu759, Glu767) điều chỉnh “độ nhạy” của CaSR đối với Ca²⁺. Trong miền nội bào của CaSR có ba vị trí phosphoryl hóa của protein kinase C; sự phosphoryl hóa Thr888 sẽ ức chế quá trình truyền tín hiệu nội bào của CaSR qua trung gian Ca²⁺.³⁹ Thông qua việc liên kết với Ca²⁺, CaSR điều chỉnh một cách tinh vi nồng độ ngoại bào của cation này bằng cách điều chỉnh sự bài tiết của PTH và sự tái hấp thu canxi đã lọc ở ống thận. CaSR là một thành viên của họ C của GPCRs với các miền ngoại bào cực dài (500–600 gốc AA) và có sự tương đồng với các thụ thể liên kết với glutamat, axit γ-amino butyric (GABA), và pheromon, cũng như với các thụ thể vị giác. Miền ngoại bào rất dài được glycosyl hóa nhiều, một sự biến đổi sau dịch mã cần thiết để thụ thể di chuyển hiệu quả đến bề mặt tế bào. CaSR nằm trên màng tế bào của các tế bào chính của tuyến cận giáp, tại màng đỉnh hoặc màng đáy-bên của hầu hết các tế bào ống thận—đặc biệt là các tế bào ở nhánh lên dày của quai Henle và các ống góp, trên màng tế bào của các tế bào C cận nang tổng hợp calcitonin của tuyến giáp, trong sụn và xương, phổi, tuyến thượng thận, vú, ruột, da, thủy tinh thể, hợp bào nuôi nhau thai và mô thần kinh.⁴² Sự biểu hiện của CASR được điều hòa một phần bởi yếu tố tương đồng 2 của tế bào thần kinh đệm thiếu (GCM2), mã hóa một yếu tố phiên mã cần thiết cho sự hình thành của tuyến cận giáp, và được tăng cường bởi calcitriol, nồng độ Ca²⁺ cao, và interleukin-1β.⁴³ Việc chèn CaSR vào màng tế bào được trung gian bởi một con đường chèn do chất chủ vận điều khiển, bị đối kháng bởi sự tương tác hợp tác của β-arrestin 1 (được mã hóa bởi ARRB1) và một phức hợp protein liên quan đến adaptor 2 (AP2S1), phức hợp sau tạo điều kiện cho sự di chuyển ngược (nhập bào) của CaSR từ bề mặt tế bào và sự trở lại của nó vào bào tương.³⁴ ⁴⁴

Tín hiệu nội bào của CaSR được truyền bởi họ Gαq và Gα/11 (GNA11) của GPCRs, chúng kích hoạt PLCβ-1 (được mã hóa bởi PLCB1), enzyme này sau đó cắt phosphatidylinositol 4,5-bisphosphat thành diacylglycerol (DAG) và IP₃. Trong tuyến cận giáp, IP₃ huy động canxi nội bào dự trữ, trong khi DAG kích hoạt con đường truyền tín hiệu kinase protein hoạt hóa bởi mitogen (MAPK), dẫn đến giảm bài tiết PTH. Sự hoạt hóa của CaSR cũng kích thích hoạt động của phospholipase A₂ và D và PKB (AKT) và PKC nhưng ức chế hoạt động của adenylyl cyclase, tác động sau thông qua sự kích thích hoạt động của Gαi ức chế adenylat cyclase.⁴⁰ Sự gia tăng Ca²⁺ huyết tương và nồng độ Ca²⁺ bào tương tăng lên trong các tế bào chính của tuyến cận giáp sẽ ức chế biểu hiện của gen PTH và tăng sự phân hủy của ARN thông tin (mRNA) của PTH, do đó hạn chế sự tổng hợp và bài tiết PTH; tín hiệu của CaSR cũng ức chế sự tăng sinh của các tế bào chính. Sự sụt giảm Ca²⁺ dẫn đến giảm hoạt động của CaSR, giảm nồng độ Ca²⁺ nội bào, và từ đó dẫn đến tăng bài tiết PTH, do đó cho phép CaSR kiểm soát từng phút việc giải phóng PTH và do đó kiểm soát nồng độ Ca²⁺ huyết tương.

Nồng độ Ca²⁺ huyết thanh có liên quan đến các biến thể đa hình của CaSR; 70% cá nhân đồng hợp tử alanin tại AA 986 trong miền nội bào, 3% đồng hợp tử serin, và phần còn lại dị hợp tử cho hai axit amin này. Ở những đối tượng dị hợp tử Arg986Ser và đồng hợp tử Ser986, nồng độ Ca²⁺ cao hơn đáng kể so với những người đồng hợp tử Ala986.⁴⁵ CaSR cũng đóng vai trò là một cảm biến Mg²⁺ và điều chỉnh sự tái hấp thu của cation này ở ống thận, làm giảm sự tái hấp thu của nó khi nồng độ Mg²⁺ tăng lên. Bằng cách liên kết với CaSR, các axit amin thơm L dường như “làm nhạy cảm” thụ thể với một nồng độ Ca²⁺ nhất định.³⁹

Ở thận, các CaSR có mặt trên màng vi nhung mao ở phía lòng ống (đỉnh) của các tế bào ở ống lượn gần, nơi chúng tiếp xúc với Ca²⁺ trong lòng ống, trên màng tế bào đáy-bên của các tế bào ở nhánh lên dày của quai Henle, và trên bề mặt đỉnh của các tế bào ở các ống góp xa của thận.⁴⁰ Hoạt động thông qua việc liên kết với các CaSR tại chỗ, nồng độ Ca²⁺ và Mg²⁺ quanh ống thận tăng lên sẽ ức chế sự tái hấp thu ở ống thận của Ca²⁺ và Mg²⁺ đã lọc, tương ứng. Ở thận, việc liên kết của Ca²⁺ với CaSR không chỉ làm giảm vận chuyển xuyên tế bào của Ca²⁺ đã lọc mà còn giảm cả vận chuyển cạnh tế bào của nó ở nhánh lên dày của quai Henle. Các đột biến mất chức năng ở gen CASR dẫn đến tăng canxi máu giảm canxi niệu gia đình, trong khi các đột biến tăng chức năng ở gen CASR có liên quan đến suy cận giáp trội trên nhiễm sắc thể thường (“giảm canxi máu tăng canxi niệu gia đình”). Sự kích thích của CaSR ức chế sự tái hấp thu Ca²⁺ ở ống thận qua trung gian PTH.⁴⁰ ⁴⁶ Ngoài các tác động lên sự vận chuyển cation ở ống thận, phức hợp Ca²⁺/CaSR còn ức chế tính thấm nước ở ống thận do hormon chống bài niệu gây ra bằng cách làm giảm số lượng kênh nước aquaporin-2 ở đỉnh trong các ống góp tủy trong, do đó dẫn đến đa niệu. Sự kích thích của CaSR được biểu hiện trong các tế bào của ống góp xa của thận cũng làm tăng hoạt động của H⁺-ATPase tại chỗ, dẫn đến toan hóa nước tiểu.⁴⁶

Thông qua CaSR, nồng độ Ca²⁺ huyết thanh tăng lên sẽ kích thích giải phóng calcitonin từ các tế bào C của tuyến giáp. CaSR được biểu hiện khắp đường ruột, nơi nó có thể điều chỉnh những thay đổi về nhu động ruột đi kèm với nồng độ Ca²⁺ huyết thanh thấp (tăng nhu động) và cao (giảm nhu động).³⁹ Ngoài ra, trong các tế bào dạ dày, sự kích thích hoạt động của CaSR làm tăng giải phóng gastrin vào tuần hoàn và do đó làm tăng độ axit trong dạ dày.⁴⁰ Sự biểu hiện của CaSR trong não cho thấy một cơ chế mà qua đó Ca²⁺ có thể ảnh hưởng đến chức năng thần kinh tại chỗ bằng cách điều chỉnh chức năng của chất dẫn truyền thần kinh và thụ thể thần kinh. CaSR có mặt trên màng tế bào của nguyên bào xương, tế bào xương và hủy cốt bào, và sự hoạt hóa của CaSR bởi chất chủ vận (Ca²⁺, neomycin, gadolinium) sẽ kích thích truyền tín hiệu nội bào trong các tế bào này. Sự gia tăng hoạt động của CaSR trong nguyên bào xương sẽ tăng cường sự tăng sinh của chúng.⁴⁰ CaSR có thể làm trung gian cho việc tuyển mộ các tế bào tiền thân của nguyên bào xương đến các vị trí có nồng độ Ca²⁺ cao, là phần còn lại của hoạt động hủy cốt bào tại chỗ, một trong những yếu tố liên kết các quá trình tái tạo xương là tiêu xương và tạo xương.⁴²

Thuốc tương tự canxi (calcimimetics) là các loại thuốc chủ vận kích hoạt CaSR; thuốc ly giải canxi (calcilytics) là các chất đối kháng của CaSR.⁴⁷ CaSR không chỉ liên kết và đáp ứng với Ca²⁺ mà còn với Mg²⁺, một số axit amin L chọn lọc, và một số loại kháng sinh; nhóm sau được gọi là thuốc tương tự canxi loại I. Các hợp chất tổng hợp (ví dụ: phenylalkylamin) liên kết với vòng ngoại bào thứ hai và thứ ba của miền xuyên màng của CaSR và điều chỉnh dị lập thể (tăng hoặc giảm) độ nhạy của CaSR với Ca²⁺ xung quanh được gọi là chất chủ vận tương tự canxi loại II hoặc chất đối kháng ly giải canxi, tương ứng.³⁹ ⁴⁰ Một loại thuốc tương tự canxi được sử dụng rộng rãi là cinacalcet [N-[1-(R)-(-)-(1-naphthyl)ethyl]-3-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-1-aminopropane hydrochloride]; tác nhân này đã có hiệu quả trong việc giảm bài tiết PTH ở những bệnh nhân bị cường cận giáp nguyên phát hoặc thứ phát.⁴⁸ Thuốc ly giải canxi làm giảm độ nhạy của CaSR đối với Ca²⁺ và do đó làm tăng bài tiết PTH và giảm tái hấp thu Ca²⁺ ở ống thận. Các biến thể của CASR có thể ngăn cản quá trình sinh tổng hợp bình thường của nó (loại I), làm rối loạn sự di chuyển của protein CaSR đến màng tế bào (loại II), cản trở sự liên kết của phối tử với CaSR (loại III), làm suy giảm sự hoạt hóa của CaSR (loại IV), hoặc phá vỡ chức năng của thụ thể bởi một cơ chế hiện chưa rõ (loại V).

Phosphat

---

Là nguyên tố dồi dào thứ hai sau canxi, phospho có mặt trong cơ thể người ở các dạng hữu cơ liên kết với chất béo, đường và protein, và ở các dạng vô cơ tạo phức với natri, canxi hoặc magie.⁴⁹ ⁵⁰ Đây là một thành phần thiết yếu của các nucleotit trong axit deoxyribonucleic (DNA) và RNA, có vai trò quan trọng trong việc tạo ra, lưu trữ và sử dụng năng lượng dưới dạng ATP, và không thể thay thế như một phần của màng tế bào, các con đường truyền tín hiệu và khoáng chất của xương. Nồng độ phosphat trong huyết thanh phản ánh sự cân bằng giữa lượng anion này được ăn vào và hấp thu bởi tá tràng và hỗng tràng của đường tiêu hóa; lượng được lọc qua cầu thận và sau đó được tái hấp thu bởi ống lượn gần hoặc bài tiết qua nước tiểu; sự di chuyển của nó giữa không gian nội bào và ngoại bào; và động lực học tương tác trong xương của canxi, phosphat, cùng sự hình thành và tiêu hủy của hydroxyapatit.

Khoảng 85% lượng phosphat của cơ thể được lắng đọng trong xương dưới dạng hydroxyapatit. Khoảng 14% phosphat ở trong tế bào (trong bào tương hoặc ty thể dưới dạng các este hoặc muối phosphat vô cơ, phospholipid của màng tế bào và bào quan, và các hợp chất trung gian chuyển hóa được phosphoryl hóa tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng và hình thành ATP, cũng như trong truyền tín hiệu; và trong bào tương và nhân tế bào như một thành phần thiết yếu của RNA và DNA) hoặc trong dịch kẽ hoặc huyết thanh (khoảng 1%). Trong huyết thanh, phosphat lưu hành dưới dạng các anion orthophosphat tự do HPO₄²⁻ và H₂PO₄⁻ (55%), liên kết với protein (10%), hoặc tạo phức với canxi, magie, hoặc natri (35%).² ⁵¹ Ở pH 7,4, HPO₄²⁻ và H₂PO₄⁻ trong huyết thanh có tỷ lệ mol là 4:1; trong tình trạng kiềm hóa, tỷ lệ này tăng lên, còn trong tình trạng toan hóa thì giảm xuống (ở pH 7,4, 1 mmol/L orthophosphat = 1,8 mEq/L = 3,1 mg/dL). Nồng độ canxi và phosphat trong huyết thanh có mối quan hệ nghịch đảo trong điều kiện bình thường, và tích số canxi × phosphat xấp xỉ 30. Trong tế bào, nồng độ phosphat tự do trong bào tương xấp xỉ nồng độ trong huyết thanh—từ 3 đến 6 mg/dL.

Nồng độ phosphat huyết thanh được quyết định bởi lượng ăn vào, sự hấp thu và bài tiết ở ruột, sự tái hấp thu và bài tiết phosphat đã lọc ở ống thận, và sự giải phóng từ xương do sự hòa tan hydroxyapatit bởi PTH và calcitriol; nồng độ này biến động theo tuổi, giới tính, tốc độ tăng trưởng, chế độ ăn và nồng độ canxi huyết thanh (xem Hình 9.2).¹² ⁵⁰ ⁵² ⁵³ ⁵⁴ Vì phosphat có trong tất cả các tế bào và thực phẩm, nên tình trạng thiếu hụt do chế độ ăn là không phổ biến. Phosphat trong chế độ ăn được hấp thu qua bờ bàn chải của ruột dưới dạng HPO₄⁻² theo tỷ lệ thuận với lượng ăn vào, chủ yếu ở tá tràng và hỗng tràng. Phosphat được hấp thu qua màng đỉnh của các tế bào lót ruột non và ống lượn gần bằng cả con đường vận chuyển thụ động và chủ động.⁴⁹ ⁵⁰ Vận chuyển cạnh tế bào là một phương thức di chuyển thụ động của phosphat từ lòng ống vào không gian ngoại bào thông qua các liên kết chặt giữa các mặt bên của tế bào biểu mô lót ruột non và ống lượn gần. Phosphat được vận chuyển chủ động qua màng đỉnh của tế bào biểu mô lót ruột non thông qua kênh natri/phosphat có tên NPT2b được mã hóa bởi gen SLC34A2 (một trong ba chất đồng vận chuyển natri/phosphat loại II), chất trao đổi natri-hydro 3 (NHE3 được mã hóa bởi SLC9A3), và chất vận chuyển phosphat phụ thuộc natri được mã hóa bởi SLC20A2—các thành viên của họ chất đồng vận chuyển natri/phosphat loại III. Sự biểu hiện của SLC34A2 được tăng lên bởi chế độ ăn ít phosphat và calcitriol và bị ức chế bởi PTH. Tuy nhiên, PTH cũng làm tăng hấp thu phosphat (và canxi) ăn vào ở ruột bằng cách tăng biểu hiện của gen CYP27B1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase ở thận, do đó tăng cường tổng hợp calcitriol, trong khi FGF23 có tác dụng ngược lại. Khi lượng phosphat ăn vào ở người trưởng thành giảm xuống dưới 310 mg/ngày, sự hấp thu phosphat thực là âm. Ở mức ăn vào phosphat thấp, sự hấp thu là chủ động ở tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng xa, trong khi ở mức ăn vào cao, 60% đến 80% phosphat ăn vào được hấp thu chủ yếu bằng khuếch tán. Sự hấp thu phosphat có thể bị suy giảm do sự kết tủa trong lòng ruột dưới dạng muối nhôm hoặc canxi và do các rối loạn kém hấp thu ở ruột.

Thận điều hòa cân bằng nội môi phosphat từng phút. Sau khi đi qua màng cầu thận, 85% phosphat đã lọc được tái hấp thu bằng vận chuyển chủ động ngược gradien điện hóa qua màng đỉnh của các tế bào lót ống lượn gần thông qua các chất đồng vận chuyển natri/phosphat loại II được mã hóa bởi gen SLC34A1 (NPT2a) và SLC34A3 (NPT2c) với sự trợ giúp của một bơm Na⁺, K⁺-ATPase.² ⁵¹ ⁵⁵ Phosphat cũng được tái hấp thu ở một mức độ hạn chế ở quai Henle (10%), ống lượn xa (3%) và ống nối (2%). Sự biểu hiện của SLC34A1 được tăng lên bởi tình trạng giảm phosphat máu và bị ức chế bởi tình trạng tăng phosphat máu. PTH, PTHrP, FGF23 và glucocorticoid làm giảm tái hấp thu phosphat đã lọc ở ống lượn gần bằng cách làm giảm biểu hiện của SLC34A1 (NPT2a) và SLC34A3 (NPT2c).⁴⁹ ⁵⁶ Ở chuột, NPT2a vận chuyển chủ động khoảng 70% và NPT2c vận chuyển 30% lượng phosphat được tái hấp thu ở ống lượn gần; tuy nhiên, ở người, NPT2c có thể là chất vận chuyển phosphat chính ở ống thận. Yếu tố điều hòa chất trao đổi Na⁺-H⁺ 1 (NHERF1—được mã hóa bởi SLC9A3R1) là một protein khung cần thiết cho việc vận chuyển NPT2a và NPT2c đến màng lòng ống của các tế bào ở ống lượn gần; NHERF1 cũng tương tác với PTH1R.⁵⁵ Họ các chất vận chuyển phosphat được mã hóa bởi SLC20A2 (được gọi là PiT2) cũng đã được xác định ở ống lượn gần của thận. Phosphat đi ra khỏi tế bào ống lượn gần cùng với natri bằng cách trao đổi cation với kali thông qua các kênh (được mã hóa bởi XPR1) nằm trên màng đáy-bên của tế bào. Tái hấp thu phosphat tối đa ở ống thận xấp xỉ tải lượng được lọc. Tái hấp thu phosphat ở ống thận được tăng lên bởi chế độ ăn ít phosphat và giảm phosphat máu (do giảm tải lượng được lọc), tăng canxi máu (do giảm tốc độ lọc cầu thận), giảm thể tích dịch ngoại bào và nhiễm kiềm chuyển hóa. Tái hấp thu phosphat ở ống thận bị suy giảm bởi chế độ ăn nhiều phosphat, PTH (và PTHrP), và phosphatonin FGF23—và được gây ra bởi sự nhập bào nhanh chóng và sau đó là sự phá hủy của các protein đồng vận chuyển phosphat NPT2a và NPT2c.⁵¹ Các quá trình phân hủy phụ thuộc PTH được trung gian thông qua thụ thể PTH/PTHrP loại 1 và được truyền tín hiệu bởi các hệ thống tín hiệu nội bào sử dụng protein kinase A, protein kinase C và MAPK. Phosphat được lắng đọng trong xương dưới dạng hydroxyapatit phụ thuộc vào nồng độ canxi, phosphat và hoạt độ phosphatase kiềm tại chỗ, và được tái hấp thu bởi các hủy cốt bào có hoạt động được kích thích bởi PTH, calcitriol và các yếu tố hoạt hóa hủy cốt bào khác. Có sự thay đổi nồng độ phosphat huyết thanh (mg/dL) theo tuổi: dưới 5 ngày, 4,8–8,2; 1–3 tuổi, 3,8–6,5; 4–11 tuổi, 3,7–5,6; 12–15 tuổi, 2,9–5,4; 16–19 tuổi, 2,7–4,7; người trưởng thành, 2,5–4,5.

Phosphatonin

---

Phosphatonin là một nhóm các protein ức chế tái hấp thu phosphat ở ống thận. Nồng độ phosphat và calcitriol trong huyết thanh tăng lên sẽ kích thích tế bào xương/nguyên bào xương sản xuất phosphatonin chủ yếu—FGF23—chất này sau đó làm giảm tổng hợp các chất đồng vận chuyển phosphat NPT2a và NPT2c và làm giảm biểu hiện của gen CYP27B1 (mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase) ở thận, và do đó làm giảm sự hình thành calcitriol và theo đó là sự hấp thu canxi và phosphat ở ruột. Đồng thời, FGF23 tăng cường biểu hiện của gen CYP24A1 ở thận (mã hóa 25-hydroxyvitamin D 24-hydroxylase) và do đó làm tăng tổng hợp và bài tiết qua nước tiểu của 24,25-dihydroxyvitamin D và 1,24,25-trihydroxyvitamin D tan trong nước.⁴⁹ FGF23 được tạo ra dưới dạng một protein gồm 251 AA với một chuỗi tín hiệu 24 AA; để có chức năng sinh học tối ưu, FGF23 phải được glycosyl hóa sau dịch mã bởi UDP-N-acetyl-alpha-D-galactosamine:Polypeptide N-acetylgalactosylaminyltransferase 3 (được mã hóa bởi GALNT3). GALNT3 là một enzym O-glycosyl hóa các gốc threonin-178 và serin-180 của FGF23; việc không glycosyl hóa vị trí threonin-178 dẫn đến sự phân hủy nhanh chóng (và do đó là bất hoạt) của FGF23. FGF23 bị phân giải protein bởi proprotein convertase giống subtilisin nội bào, hoạt động giữa AA 179 và 180 (… Arg¹⁷⁶-His¹⁷⁷-Thr¹⁷⁸-Arg¹⁷⁹-Ser¹⁸⁰…) để tách miền giống FGF đầu tận cùng amino khỏi đuôi đầu tận cùng carboxyl. Các đột biến tăng chức năng xảy ra tự nhiên trong chuỗi này của FGF23 làm chậm quá trình bất hoạt FGF23, do đó kéo dài đời sống sinh học của nó, dẫn đến bệnh còi xương giảm phosphat máu di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường (ADHR). FGF23 được biểu hiện chủ yếu bởi các tế bào tiền thân của nguyên bào xương, nguyên bào xương và tế bào xương, và ở mức độ thấp hơn bởi tuyến ức, não, tuyến giáp, tuyến cận giáp, cơ tim, gan và ruột non. Trong nguyên bào xương và tế bào xương, sự biểu hiện của FGF23 được kích thích bởi nồng độ phosphat trong huyết thanh cao hoặc lượng phosphat ăn vào nhiều, PTH, và calcitriol hoạt động thông qua VDR.⁵¹ ⁵⁷ ⁵⁸ Vì calcitriol thúc đẩy tổng hợp FGF23 trong khi FGF23 ức chế sản xuất calcitriol, nên có một mối quan hệ phản hồi ngược giữa calcitriol và FGF23.

FGF23 liên kết với dạng “c” của các thụ thể tyrosine kinase FGF (FGFR) 1, 2 và 3. Các gen mã hóa FGFR bao gồm 19 exon có thể được ghép nối luân phiên để bao gồm hoặc loại trừ exon 8 hoặc 9 (mã hóa miền giống immunoglobulin ngoại bào thứ ba của FGFR, miền này một phần xác định phối tử được thụ thể liên kết); khi exon 8 được bao gồm trong bản phiên mã mRNA, dạng “b” của FGFR được hình thành; khi exon 9 được bao gồm trong bản phiên mã, dạng “c” được tạo ra. FGF23 hoạt động thông qua phức hợp đồng thụ thể bốn thành phần—FGF23/αKlotho/FGFR1(IIIc)/heparan sulfat—được biểu hiện trên màng tế bào của tế bào đích để làm giảm tái hấp thu phosphat ở ống thận, hấp thu phosphat ở ruột, tổng hợp calcitriol và bài tiết PTH.⁴⁹ ⁵⁹ ⁶⁰ Mặc dù có khả năng FGF23 liên kết với nhiều dạng “c” của FGFR, nhưng chính protein xuyên màng đa chức năng αKlotho (được mã hóa bởi KL) đóng vai trò là một đồng thụ thể, do đó chuyển đổi FGFR thành các thụ thể FGF23 đặc hiệu trong tuyến cận giáp và thận.⁵⁴ ⁵⁵ ⁶¹

αKlotho là một protein gồm 1012 AA (được mã hóa bởi KL, gen có sự biểu hiện được tăng lên bởi calcitriol) với các miền ngoại bào, xuyên màng và nội bào, được tổng hợp bởi các tế bào ống thận và đóng vai trò là một đồng thụ thể với FGFR1(cIII) cho FGF23.⁶² Klotho được đặt tên như vậy vì sự mất mát của nó ở chuột có liên quan đến một kiểu hình lão hóa sớm. Có các dạng αKlotho liên kết màng và dạng tiết hòa tan; αKlotho hòa tan là một protein gồm 549 AA bao gồm miền ngoại bào của protein nguyên vẹn và có mặt trong tuần hoàn và được bài tiết bởi thận.⁵⁹ Dạng αKlotho xuyên màng liên kết với FGF23, FGFR1(IIIc) và heparan sulfat để tạo thành một phức hợp bốn thành phần truyền tín hiệu FGF23 làm giảm biểu hiện trên màng tế bào ống thận của các gen mã hóa các chất vận chuyển phosphat NPT2a (SLC34A1) và NPT2c (SLC34A3), do đó hạn chế tái hấp thu phosphat đã lọc ở ống thận và tăng bài tiết qua nước tiểu. Phức hợp FGF23/FGFR3,4/αKlotho/heparan sulfat làm giảm phiên mã của gen CYP27B1 ở thận, gen mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase cần thiết cho sự tổng hợp calcitriol, đồng thời tăng cường biểu hiện của CYP24A1 mã hóa vitamin D-24 hydroxylase, do đó làm tăng độ hòa tan và bài tiết calcitriol qua thận và làm giảm nồng độ của nó trong huyết thanh.⁵⁹ ⁶⁰ ⁶² ⁶³

KL cũng được biểu hiện trong tuyến cận giáp; ở đó, FGF23 tương tác với αKlotho và FGFR3,4 làm giảm phiên mã của PTH và do đó làm giảm tổng hợp và bài tiết PTH.⁶² Ngược lại, cả calcitriol và PTH đều làm tăng tổng hợp FGF23 bởi các tế bào xương, thiết lập một vòng phản hồi điều hòa sự tổng hợp và bài tiết FGF23.⁶⁴ Sau khi phối tử FGF liên kết với FGFR, các thụ thể dimer hóa, tự phosphoryl hóa, và sau đó phosphoryl hóa các protein nội bào tham gia vào quá trình truyền tín hiệu, bao gồm PLCγ, protein liên kết thụ thể yếu tố tăng trưởng (GRB)-14, son of sevenless, chất nền thụ thể FGF (FRS)-2—một protein gắn kết liên kết FGFR đã hoạt hóa với các con đường tín hiệu phosphoinositide-3-kinase (PI3K) và MAPK.⁶⁵ Sự biểu hiện của FGF23 được tăng lên do thiếu sắt bằng cách làm gián đoạn tác động phản hồi âm của tình trạng giảm phosphat máu lên sự tổng hợp FGF23.⁵⁶ Dạng αKlotho bị cắt ngắn, được ghép nối luân phiên với 549 AA được tiết vào tuần hoàn, dịch não tủy và nước tiểu.⁶³ αKlotho hòa tan điều hòa sự truyền tín hiệu bởi các yếu tố tăng trưởng (insulin, yếu tố tăng trưởng giống insulin-1) một cách độc lập với FGF23 thông qua việc liên kết với sialogangliosid—các thành phần của các bè lipid trong màng. αKlotho hòa tan tăng cường hấp thu canxi ở thận bởi các tế bào lót ống lượn xa và ống nối của thận bằng cách tăng số lượng các kênh vận chuyển canxi được mã hóa bởi TRPV5 được biểu hiện trên màng đỉnh của các tế bào này.⁶³

Nồng độ FGF23 trong huyết thanh tăng ở những bệnh nhân bị còi xương giảm phosphat máu liên kết nhiễm sắc thể X, còi xương giảm phosphat máu di truyền lặn và trội trên nhiễm sắc thể thường, nhuyễn xương do khối u và loạn sản xơ liên quan đến giảm phosphat máu.⁶⁶ Ở những bệnh nhân bị còi xương giảm phosphat máu di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường, các đột biến tăng chức năng (ví dụ: Arg179Trp) trong FGF23 dẫn đến sự đề kháng với sự phân hủy của FGF23, một protein thường bị cắt giữa Arg179 và Ser180, trong khi ở những đối tượng bị nhuyễn xương do khối u, tốc độ sản xuất FGF23 tăng lên rất nhiều. Trong bệnh vôi hóa dạng khối u gia đình (OMIM 211900), các đột biến mất chức năng trong FGF23 dẫn đến sự phân hủy nội bào nhanh chóng của FGF23, ngăn cản sự bài tiết của protein nguyên vẹn, dẫn đến giảm bài tiết phosphat qua thận, tăng phosphat máu, nồng độ calcitriol tăng tương đối và vôi hóa lạc chỗ lan tỏa.⁵⁴ ⁶⁷

Các phosphatonin lần đầu tiên được xác định bằng cách phân tích các khối u liên quan đến nhuyễn xương giảm phosphat máu.⁵⁴ ⁶⁸ Trong số các phosphatonin khác có phosphoglycoprotein ngoại bào của chất nền (được mã hóa bởi MEPE) và protein 4 liên quan đến Frizzled tiết ra (được mã hóa bởi SFRP4).⁶⁹ MEPE được biểu hiện bởi nguyên bào xương, tế bào xương và nguyên bào ngà. Sự biểu hiện của MEPE bị ức chế bởi calcitriol. MEPE là một protein 58-kDa gồm 525 AA, là một thành viên của họ glycoprotein tương tác với phối tử, liên kết integrin ngắn, có các gen được tập trung trên nhiễm sắc thể 4q22.1. MEPE điều chỉnh chức năng của nguyên bào xương và hủy cốt bào và có thể vừa ức chế vừa hỗ trợ quá trình khoáng hóa xương.⁵⁴ MEPE tăng cường bài tiết phosphat qua nước tiểu bằng cách tăng biểu hiện của FGF23.⁶⁴ MEPE (và các phosphatonin khác) chứa trong cấu trúc của nó một peptid liên quan đến MEPE giàu serin và aspartat có tính axit (ASARM) có thể được giải phóng khỏi cấu trúc mẹ của nó bởi cathepsin B và K ở dạng được phosphoryl hóa hoặc không được phosphoryl hóa. ASARM và MEPE được phosphoryl hóa liên kết chặt chẽ với hydroxyapatit và ngăn chặn sự lắng đọng thêm của canxi và phosphat; ASARM cũng ức chế sự hấp thu phosphat bởi đường ruột và ống thận (MEPE cũng tham gia vào phản ứng của tế bào xương đối với tải trọng cơ học). MEPE và ASARM là cơ chất cho endopeptidase điều hòa phosphat liên kết nhiễm sắc thể X (được mã hóa bởi PHEX); các biến thể mất chức năng của PHEX dẫn đến bệnh còi xương giảm phosphat máu liên kết nhiễm sắc thể X.⁶⁴ ⁷⁰

Các protein chất nền không collagen khác thuộc họ SIBLING bao gồm phosphoprotein axit của chất nền ngà 1 (được mã hóa bởi DMP1), sialo-phosphoprotein ngà (DSPP), osteopontin (còn được gọi là protein phosphoprotein tiết ra 1 [SPP1]), và sialoprotein liên kết integrin (IBSP).⁶⁴ Ngoài việc có chung chuỗi ASARM gần đầu tận cùng carboxyl, các protein này còn có chung một mô-típ tripeptid Arg-Gly-Asp (RGD) tương tác và liên kết với các integrin trên bề mặt của các tế bào tương tác. Mô-típ ASARM cơ bản bao gồm 23 AA; một số gốc serin của nó được phosphoryl hóa đặc hiệu bởi casein serin kinase. Các ASARM được phosphoryl hóa và không được phosphoryl hóa được giải phóng bởi DMP1, DSPP và SPP1 cũng có khả năng chống lại sự phân giải protein, ngoại trừ bởi metalloendopeptidase kẽm PHEX. Các đột biến mất chức năng của PHEX dẫn đến bệnh còi xương giảm phosphat máu liên kết nhiễm sắc thể X, một phần do không thể phân hủy lớp phủ peptid ASARM của hydroxyapatit.⁶⁴ PHEX cũng có thể liên quan đến sự biểu hiện của FGF23 và sự ổn định của FGF23. Về phía đầu tận cùng carboxyl của mô-típ ASARM của DMP1 là một chuỗi bổ sung gồm 35 AA được gọi là mô-típ minfostin; một đột biến trong vùng này của DMP1 dẫn đến một dạng còi xương giảm phosphat máu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường. Vùng ASARM của DMP1 liên kết với PHEX nằm trên màng tế bào của tế bào xương bình thường, ức chế sự biểu hiện của PHEX; sự dịch chuyển liên kết bởi các peptid ASARM tự do dư thừa (như ở những bệnh nhân bị còi xương giảm phosphat máu) làm tăng thêm sự biểu hiện của FGF23.⁶⁴ Ngoài những bệnh nhân bị nhuyễn xương do khối u và còi xương giảm phosphat máu liên kết nhiễm sắc thể X, nồng độ FGF23 trong huyết thanh tăng còn được tìm thấy ở những đối tượng bị còi xương giảm phosphat máu di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường do các đột biến hoạt hóa trong FGF23 và còi xương giảm phosphat máu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường loại 1 và 2 do các đột biến mất chức năng trong DMP1 hoặc ENPP1, tương ứng.⁵² ⁵⁴

Protein 4 liên quan đến Frizzled tiết ra (FRP4) là một protein được glycosyl hóa gồm 346 AA có chung cấu trúc của miền ngoại bào của GPCR Frizzled xuyên màng. Các phối tử tự nhiên của thụ thể Frizzled là các protein wingless (WNT), và các đồng thụ thể của chúng là các protein liên quan đến thụ thể lipoprotein mật độ thấp trên bề mặt tế bào; các phức hợp dị tam phân này ổn định β-catenin nội bào và các hệ thống truyền tín hiệu đi kèm, những yếu tố cần thiết cho nhiều quá trình biến đổi bao gồm sự hình thành sụn và xương. FRP4 tiết ra đóng vai trò là một thụ thể “mồi” cho các protein WNT và do đó cạnh tranh với thụ thể Frizzled để liên kết với WNT và bằng cách đó ức chế chức năng của thụ thể Frizzled. FRP4 được biểu hiện trong các tế bào xương và với số lượng lớn bởi các khối u có liên quan đến nhuyễn xương. FRP4 ức chế tái hấp thu phosphat ở ống thận phụ thuộc natri bằng cách ức chế tín hiệu WNT, dẫn đến giảm phosphat máu; nó cũng làm giảm biểu hiện của CYP27B1, gen mã hóa 25-hydroxyvitamin D₃-1α-hydroxylase.⁷¹

Các dạng FGF23 có phản ứng miễn dịch có thể đo được trong huyết thanh người trưởng thành bình thường nhưng giá trị thay đổi tùy thuộc vào các epitop được nhận biết bởi các kháng thể được sử dụng, tức là liệu chúng có đặc hiệu cho protein FGF23 toàn phần hay chỉ cho đoạn đầu tận cùng carboxyl của nó, và tùy thuộc vào phương pháp xét nghiệm (ví dụ: xét nghiệm miễn dịch hấp phụ liên kết với enzym hoặc xét nghiệm miễn dịch hóa phát quang).⁷² ⁷³ ⁷⁴ Trong các xét nghiệm nhận biết FGF23 toàn phần và các đoạn đầu tận cùng carboxyl của FGF23, giá trị FGF23 nguyên vẹn thay đổi theo nhịp ngày đêm và có sự thay đổi đáng kể giữa các cá nhân về nồng độ FGF23.⁷³ Nồng độ FGF23 trong huyết thanh có mối quan hệ nghịch đảo với nồng độ phosphat, và giá trị tăng lên khi lượng phosphat trong chế độ ăn tăng (hoặc trong khi truyền phosphat) và giảm khi hạn chế phosphat.⁵⁴

Magie

---

Magie (Mg²⁺) là cation dồi dào thứ tư trong cơ thể. Nó là một cation hóa trị hai nội bào và ngoại bào, có vai trò quan trọng đối với quá trình tổng hợp DNA và protein, tính kích thích thần kinh, truyền tín hiệu nội bào, phosphoryl hóa oxy hóa và phát triển hydroxyapatit của xương.¹ Trong huyết thanh, magie có ở dạng liên kết và dạng tự do. Khoảng 1% lượng magie của cơ thể có mặt trong khoang dịch ngoại bào, 14% trong cơ và mô mềm, và 85% trong xương, nơi nó được tìm thấy trên bề mặt của tinh thể hydroxyapatit và 50% trong số đó có thể trao đổi tự do.²⁴ ⁷⁵ Trong máu, magie (1,7–2,4 mg/dL = 0,7–1,0 mmol/L) một phần liên kết với protein (khoảng 30%), tạo phức với phosphat và các anion khác (15%), và ở dạng Mg²⁺ tự do (55%). Tương tự như canxi, nồng độ magie tăng khi pH giảm (khi độ axit tăng). Trong tế bào, magie (0,5 mmol/L) liên kết với ATP và các phân tử khác; 10% ở dạng ion và 60% ở trong ty thể. Mg²⁺ là một đồng yếu tố trong nhiều phản ứng enzym, bao gồm cả những phản ứng tiêu thụ hoặc sản xuất ATP. Magie làm thay đổi các gốc tự do và ảnh hưởng đến nitric oxide synthase, tạo ra guanosin monophosphat vòng, sản xuất endothelin và chức năng miễn dịch. Magie làm giảm tính kích thích màng ở tế bào thần kinh và cơ và ngăn chặn thụ thể N-methyl D-aspartat kích thích. Nó là một đồng yếu tố cần thiết để điều hòa tính kích thích thần kinh cơ, dẫn truyền thần kinh, chuyển hóa oxy hóa bởi ty thể, đường phân, phosphoryl hóa, và phiên mã và dịch mã DNA. Nó cần thiết cho sự bài tiết (nhưng không phải tổng hợp) của PTH bởi tế bào chính của tuyến cận giáp.

Sự hấp thu magie thực ở ruột có liên quan trực tiếp đến lượng ăn vào và không phụ thuộc vào calcitriol.² Phần lớn magie ăn vào được hấp thu ở ruột non (và đại tràng) theo tỷ lệ với nồng độ của cation này trong lòng ruột thông qua các kênh cạnh tế bào phụ thuộc điện thế trong các liên kết chặt giữa các tế bào, một quá trình được hỗ trợ bởi các claudin. Có một thành phần nhỏ của sự hấp thu magie chủ động, xuyên tế bào qua các kênh ion được mã hóa bởi kênh cation tiềm năng thụ thể tạm thời, phân họ M, thành viên 6 (TRPM6) liên kết với bản phiên mã của TRPM7, một kênh cation thấm magie. Phức hợp dị đa phân TRPM6/TRPM7 được biểu hiện trên bề mặt của các tế bào lót đường ruột.²³ ⁷⁶ Các đột biến mất chức năng ở TRPM6 dẫn đến giảm magie máu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường với giảm canxi máu thứ phát do suy giảm hấp thu cation này ở ruột (và ống thận). Sự hấp thu magie ở ruột có thể bị suy giảm do lượng phosphat ăn vào cao, rối loạn chức năng ruột, hoặc lạm dụng thuốc nhuận tràng mãn tính. Magie cũng được bài tiết vào đường ruột.

Khoảng 70% magie huyết thanh có thể siêu lọc và đi qua màng cầu thận; khoảng 95% magie đã lọc được tái hấp thu—15% ở ống lượn gần, 70% ở nhánh lên dày của quai Henle vùng vỏ, và 10% ở ống lượn xa.² ⁷⁵ Do đó, 3% đến 5% magie đã lọc được bài tiết qua nước tiểu. Ở ống lượn gần và nhánh lên dày của quai Henle, sự tái hấp thu magie chủ yếu là thụ động thông qua các kênh liên kết chặt cạnh tế bào sử dụng claudin 10, 16 và 19. Ở ống lượn gần, sự tái hấp thu nước làm tăng nồng độ magie trong lòng ống, do đó tạo điều kiện cho sự tái hấp thu cạnh tế bào của nó. Các protein claudin của liên kết chặt bắc cầu qua các khoảng gian bào và điều hòa sự di chuyển của các ion qua một lớp biểu mô. Claudin 10 (được mã hóa bởi CLDN10) là một protein gồm 226/228 AA. Các đột biến mất chức năng trên cả hai alen ở CLDN10 dẫn đến hội chứng HELIX (OMIM 617671) bao gồm không tiết mồ hôi, không tiết nước mắt, khô miệng, răng dị dạng, tăng magie máu, mất natri và clorua qua thận, và cường cận giáp thứ phát. Paracellin-1 (được mã hóa bởi CLDN16) là một protein 305 AA được biểu hiện ở nhánh lên dày của quai Henle vùng vỏ và ống lượn xa; paracellin-1 có bốn miền xuyên màng với các đầu tận cùng carboxyl và amino nội bào. Paracellin-1 cũng được sử dụng để tái hấp thu canxi cạnh tế bào ở nhánh lên dày của quai Henle. Các đột biến mất chức năng đồng hợp tử hoặc dị hợp tử phức hợp của CLDN16 dẫn đến giảm magie máu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường ở thận (loại 3), đặc trưng bởi sự mất magie qua thận kết hợp với tăng canxi niệu và nhiễm canxi thận (OMIM 248250).⁷⁷ Claudin 19 là một protein liên kết chặt 224 AA. Các đột biến mất chức năng trên cả hai alen ở CLDN19 dẫn đến mất magie qua thận, giảm magie máu, tăng canxi niệu và nhiễm canxi thận, dẫn đến suy thận (giảm magie máu loại 5—OMIM 248190); ngoài ra, vì CLDN19 được biểu hiện ở mắt, nên các đối tượng bị ảnh hưởng bị giảm thị lực do dị tật võng mạc.

Ở nhánh lên dày của quai Henle, sự tái hấp thu magie xảy ra thông qua một con đường cạnh tế bào không thấm nước và được thúc đẩy bởi một gradien điện thế xuyên biểu mô có điện thế dương ở lòng ống và được tạo ra bởi một Na⁺-K⁺-ATPase.⁶⁷ Gradien điện thế đòi hỏi sự hoạt động tích hợp của một chất đồng vận chuyển cặp đôi Na⁺-K⁺-Cl⁻ (NKCC2 được mã hóa bởi SLC12A1), một kênh Cl⁻ (CLC-Kb được mã hóa bởi CLCNKB), và một kênh K⁺ (ROMK được mã hóa bởi KCNJ1). Barttin, được mã hóa bởi BSND, là một tiểu đơn vị beta thiết yếu của kênh Cl⁻ CLCNKB. Sự di chuyển magie chủ động xuyên tế bào qua nhánh lên dày của quai Henle được thực hiện bằng cách sử dụng chất đồng vận chuyển NKCC2, một con đường bị ức chế bởi sự hoạt hóa của CaSR.¹ Ở ống lượn xa của thận, magie được tái hấp thu chủ động thông qua một kênh bao gồm một phức hợp dị đa phân của TRPM6 liên kết với TRPM7 được biểu hiện trên bề mặt của các tế bào lót đoạn thận này.²³ ⁷⁵ ⁷⁸ Chủ yếu ở ống lượn xa, magie được vận chuyển chủ động qua các kênh TRPM6 ở màng đỉnh (lòng ống). Sự biểu hiện ở ống thận của TRPM6 và sự di chuyển nội bào của TRPM6 được điều hòa bởi lượng magie trong chế độ ăn, estrogen, cân bằng axit-bazơ và yếu tố tăng trưởng tiền biểu bì (pro-EGF). TRPM7 cũng được biểu hiện trên bề mặt lòng ống của các tế bào thận ở ống lượn xa, nơi nó cũng tạo điều kiện cho sự tái hấp thu magie.⁷⁸ Các protein điều hòa magie khác được biểu hiện ở ống lượn xa là chất đồng vận chuyển Na⁺:Cl⁻ nhạy cảm với thiazid, các kênh kali Kv1.1 và Kir4.1, và yếu tố hạt nhân tế bào gan 1B (HNF1B). Các đột biến mất chức năng trên cả hai alen ở TRPM6 dẫn đến giảm magie máu loại 1 với giảm canxi máu thứ phát (OMIM 602014); rối loạn này biểu hiện ở giai đoạn sơ sinh sớm với co cứng và co giật và được gây ra bởi cả sự suy giảm hấp thu magie ở ruột và tái hấp thu magie ở ống thận. Pro-EGF điều hòa sự sẵn có và hoạt động của TRPM6 bằng cách cho phép nó di chuyển từ các vị trí lưu trữ nội bào đến màng tế bào lòng ống của các tế bào ống lượn xa của thận và các tế bào biểu mô đại tràng; sự mất mát trên cả hai alen của EGF dẫn đến giảm magie máu loại 4 (OMIM 611718). Sự mất mát của SLC12A3 và sản phẩm được mã hóa của nó—chất đồng vận chuyển Na⁺:Cl⁻ nhạy cảm với thiazid—dẫn đến giảm hoạt động hoặc số lượng của TRPM6 và hội chứng Gitelman (OMIM 263800) gồm giảm magie máu, giảm canxi niệu và nhiễm kiềm chuyển hóa giảm kali máu. Sự mất mát của kênh K⁺ phụ thuộc điện thế Kv1.1 (được mã hóa bởi KCNA1) đồng định vị với TRPM6 làm thay đổi sự phân cực của tế bào biểu mô thận của ống lượn xa, một bất thường chức năng làm suy giảm hoạt động của TRPM6 và do đó làm suy giảm vận chuyển magie, dẫn đến giảm magie máu di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường với thất điều từng cơn, co cứng, chuột rút và giật cơ (rung giật không tự chủ, cục bộ của một vài sợi cơ trong một cơ) (OMIM 160120). Sinh bệnh học của giảm magie máu (OMIM 612780) là kết quả của các đột biến mất chức năng trong KCNJ10 mã hóa kênh K⁺ chỉnh lưu vào trong—Kir4.1—tương tự như được mô tả cho sự mất mát của KCNA1. Các đột biến mất chức năng của KCNJ10 không chỉ dẫn đến giảm magie máu mà còn liên quan đến hội chứng SESAME (co giật, điếc thần kinh giác quan, thất điều, chậm phát triển tâm thần, mất cân bằng điện giải; OMIM 612780).

PTH làm tăng tái hấp thu magie ở nhánh lên dày của quai Henle và ống lượn xa của thận; tăng magie máu và tăng canxi máu (hoạt động thông qua CaSR) làm giảm tái hấp thu magie ở ống thận cũng như việc tăng thể tích dịch ngoại bào, nhiễm kiềm chuyển hóa, cạn kiệt phosphat, thuốc lợi tiểu quai, kháng sinh aminoglycosid và suy giảm chức năng thận.²

Phosphatase kiềm

---

Phosphatase kiềm là một nhóm các glycoprotein xuyên màng được gắn vào màng tế bào, có chức năng loại bỏ các nhóm phosphat khỏi các cơ chất hữu cơ; miền ngoại bào (ecto) có thể được giải phóng khỏi màng tế bào vào tuần hoàn bởi một phospholipase. Có ba loại phosphatase kiềm đặc hiệu cho mô (rau thai, tế bào mầm, ruột) và một loại phosphatase kiềm không đặc hiệu cho mô (TNSALP) (được mã hóa bởi gen ALPL), loại sau bao gồm một số dạng đồng phân (isoform) có thành phần protein tương tự nhau gồm 507 đến 524 AA nhưng khác nhau về cấu hình carbohydrate, có mặt trong xương, răng, gan và thận.⁷⁹ TNSALP của xương được tạo ra bởi nguyên bào sụn và nguyên bào xương thông qua quá trình xử lý luân phiên của gen ALPL, sử dụng một trong hai exon khởi đầu trong quá trình phiên mã và dịch mã, cho phép nguyên bào xương tổng hợp và giải phóng một dạng đồng phân đặc hiệu của xương. Hoạt động dưới dạng một homodimer, TNSALP loại bỏ các gốc phosphat (liên kết hữu cơ với một gốc serin) khỏi nhiều cơ chất phosphoprotein bao gồm pyrophosphat vô cơ (một chất ức chế sự khoáng hóa của chất nền hữu cơ của xương), phosphoethanolamin, và pyridoxyl 5′-phosphat, tiền chất của pyridoxin mà nếu thiếu có thể phát triển các cơn co giật kháng trị.

Mặc dù TNSALP lưu hành dưới dạng homodimer, nhưng trong mô, nó là một ectoenzym (ectophosphatase) dạng homotetramer nằm trên bề mặt tế bào của nguyên bào xương, được neo giữ thông qua đầu tận cùng carboxyl vào phosphatidylinositol-glycan của màng tế bào. Trong xương, phosphatase kiềm: (1) liên kết với collagen loại I và chuẩn bị chất nền xương cho quá trình khoáng hóa; (2) vận chuyển phosphat vô cơ và canxi tự do vào trong tế bào; và (3) thủy phân các phosphat hữu cơ, chủ yếu là pyrophosphat và phosphoethanolamin, do đó làm tăng nồng độ phosphat tại chỗ lên các giá trị vượt quá tích số canxi × phosphat, khuyến khích sự lắng đọng canxi phosphat dưới dạng hydroxyapatit trên các sợi collagen loại I. Việc bất hoạt pyrophosphat và các chất ức chế khoáng hóa khác (ví dụ: ASARM được phosphoryl hóa có nguồn gốc từ các protein SIBLING bằng cách loại bỏ các gốc phosphat của chúng bởi PHEX) cho phép sự hình thành của hydroxyapatit. Dạng TNSALP của gan được hình thành bởi sự ghép nối luân phiên của các exon 1 kép của gen ALPL. Phosphatase kiềm ở gan chuyển đổi pyridoxyl-5′-phosphat (dạng lưu hành chính của vitamin B₆) thành pyridoxal, một hợp chất cần thiết cho sự tổng hợp bình thường của GABA thần kinh, một chất dẫn truyền thần kinh ức chế; nếu không có pyridoxal-5′-phosphat, nồng độ GABA trong hệ thần kinh trung ương sẽ thấp và có thể xảy ra co giật. Các đột biến mất chức năng ở gen ALPL dẫn đến các dạng bệnh giảm phosphatase máu (hypophosphatasia) ở trẻ sơ sinh, trẻ nhỏ và người lớn. Ba gen mã hóa các isoenzym phosphatase kiềm đặc hiệu cho mô ở ruột, rau thai và tế bào mầm được tập trung trên nhiễm sắc thể 2q34-q37.

Hormon cận giáp; protein liên quan đến hormon cận giáp; các thụ thể PTH/PTHRP

---

Hormon Cận Giáp

PTH làm tăng nồng độ Ca²⁺ huyết tương, làm giảm nồng độ phosphat huyết thanh, kích thích tổng hợp calcitriol, và có cả tác dụng đồng hóa và dị hóa đối với xương. Các tế bào chính của bốn tuyến cận giáp đi cặp đôi có nguồn gốc từ nội bì của các đoạn lưng của túi hầu thứ ba (các tuyến dưới đi cặp đôi) và thứ tư (các tuyến trên đi cặp đôi); đôi khi, có thể có một tuyến cận giáp thứ năm nằm trong chất của tuyến giáp hoặc trong trung thất.⁸⁰ Tuyến ức được hình thành từ nội bì của túi hầu thứ ba và các tế bào C cận nang tổng hợp calcitonin của tuyến giáp được hình thành từ nội bì của túi hầu thứ tư. Các yếu tố phiên mã cần thiết cho sự phát triển của các túi hầu và sự biệt hóa và tổ chức của các tuyến cận giáp bao gồm T-box 1 (được mã hóa bởi TBX1), yếu tố/protein liên kết GATA 3 (được mã hóa bởi GATA3), yếu tố tương đồng 2 của tế bào thần kinh đệm thiếu ở ruồi giấm (được mã hóa bởi GCM2), và protein B thuộc họ oncogene sarcoma xơ cơ-cân V-MAF (được mã hóa bởi MAFB), một yếu tố hỗ trợ sự di chuyển của các tuyến cận giáp đến các vị trí ở ngoại vi của tuyến giáp⁶ (Hình 9.3). GATA3, GCM2 và MAFB là cần thiết cho sự biểu hiện của gen PTH và sự tổng hợp PTH sau khi sinh.⁶ ⁸¹ Các biến thể của GATA3 có liên quan đến hội chứng suy cận giáp, điếc thần kinh cảm giác và bệnh thận (OMIM 146255), trong khi các đột biến ở GCM2 dẫn đến suy hoặc cường cận giáp gia đình (OMIM 146200/617413, tương ứng). Ngoài ra, gen bốn-và-một-nửa miền Lim (được mã hóa bởi FHL1) cũng là một gen cần thiết cho sự hình thành tuyến cận giáp vì một biến thể mất chức năng của gen này có liên quan đến bất sản của các cấu trúc này.⁸² Gen PTH bao gồm ba exon; exon 1 được phiên mã nhưng không được dịch mã; exon thứ hai và thứ ba của PTH mã hóa chuỗi prepro-PTH gồm 115 AA, chuỗi này được xử lý thành PTH nguyên vẹn 84 AA được giải phóng từ các tuyến cận giáp để đáp ứng với nồng độ Ca²⁺ huyết thanh giảm, được phát hiện bởi CaSR biểu hiện trên màng tế bào của tế bào chính tuyến cận giáp.

Hình 9.3 Sự điều hòa di truyền của sự phát triển và chức năng của các tuyến cận giáp ở chuột. Các tuyến cận giáp phát triển cùng với tuyến ức từ túi hầu thứ ba ở chuột (trong khi ở người, các tuyến cận giáp phát triển từ túi hầu thứ ba và thứ tư) dưới sự hướng dẫn tuần tự của nhiều yếu tố phiên mã. GCM2 là cần thiết cho sự biệt hóa ban đầu của mô cận giáp có thể nhận biết được. Protein liên kết GATA 3 (GATA3), yếu tố tương đồng 2 của tế bào thần kinh đệm thiếu (GCM2), và protein B thuộc họ oncogene sarcoma xơ cơ-cân V-Mak (MAFB) phối hợp gây ra sự biểu hiện của PTH. (Từ Mannstadt, M., Bilezikian, J.P., Thakker, R.V., và cộng sự. (2017). Hypoparathyroidism. Nat Rev Dis Primers, 3, 17055. Với sự cho phép).

PTH được nhận biết bởi GPCR PTH1R bảy xoắn biểu hiện trên màng tế bào của các tế bào mô đích, bao gồm cả những tế bào lót đường ruột và ống thận. Ở ống lượn xa và ống góp của thận, PTH làm tăng tái hấp thu canxi đã lọc. PTH ức chế tái hấp thu phosphat đã lọc ở ống lượn gần. PTH cũng kích thích biểu hiện của CYP27B1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1-alpha hydroxylase ở thận và do đó làm tăng tổng hợp calcitriol ở thận. Trong đường ruột, calcitriol làm tăng hấp thu canxi. PTH kích thích sự hình thành nguyên bào xương và gián tiếp kích thích sự hình thành hủy cốt bào, tác động sau bằng cách tăng cường biểu hiện của TNFSF11 ở nguyên bào xương, gen mã hóa phối tử của yếu tố hoạt hóa thụ thể của NF-κB (RANK-ligand) và ức chế biểu hiện của TNFRSF11B mã hóa osteoprotegerin, một thụ thể mồi cho RANK-ligand.⁸³ Thông điệp nội bào của PTH được truyền đi bằng cách kích hoạt các hệ thống truyền tín hiệu, bao gồm các con đường AMP vòng–protein kinase A, protein kinase C liên quan đến canxi, và MAPK và những con đường sử dụng phospholipase A và C.

Sự tổng hợp và bài tiết PTH bởi các tế bào chính của tuyến cận giáp được điều hòa bởi nồng độ Ca²⁺ hoạt động thông qua CaSR, CaSR này hoặc tăng cường (khi nồng độ Ca²⁺ thấp) hoặc ức chế (khi chúng cao) sự phiên mã của PTH và sự bài tiết PTH; nồng độ Ca²⁺ cũng điều chỉnh tốc độ tăng sinh của tế bào chính, một phản ứng cũng được trung gian bởi CaSR. Các loại thuốc tương tự canxi có tác dụng ức chế bài tiết PTH, một đặc tính đã làm cho những tác nhân này hữu ích trong việc quản lý bệnh nhân tiết PTH quá mức, chẳng hạn như cường cận giáp nhẹ và tăng canxi máu giảm canxi niệu gia đình di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường. Nồng độ phosphat huyết thanh thấp ức chế phiên mã PTH, trong khi nồng độ phosphat huyết thanh tăng làm tăng sản xuất PTH không chỉ gián tiếp bằng cách làm giảm nồng độ Ca²⁺ mà còn bằng cách ổn định mRNA của PTH, cho phép dịch mã PTH nhiều hơn và bằng cách kích thích sự nhân lên của tế bào chính.⁸⁰ Calcitriol ức chế phiên mã PTH, bài tiết PTH và tăng sinh của tế bào chính; FGF23 cũng làm giảm bài tiết PTH. Để đáp ứng với tình trạng hạ canxi máu cấp tính, PTH được lưu trữ trong các túi bài tiết được giải phóng nhanh chóng. Khi tình trạng hạ canxi máu kéo dài, sự bài tiết PTH¹⁻⁸⁴ được tăng cường do giảm tốc độ phân hủy nội bào và tăng tốc độ phiên mã của PTH; khi tình trạng hạ canxi máu kéo dài, sự tổng hợp và bài tiết PTH được khuếch đại bởi sự gia tăng số lượng tế bào chính. Khi nồng độ Ca²⁺ tăng, sự bài tiết PTH giảm cấp tính do sự phân hủy của PTH¹⁻⁸⁴ được lưu trữ bởi các protease đáp ứng với canxi trong tuyến cận giáp; nếu kéo dài, tăng canxi máu dẫn đến giảm biểu hiện của PTH và giảm số lượng tế bào chính.⁸⁰

Chuỗi tín hiệu 25 AA đầu tận cùng amino (được mã hóa bởi exon 2) của prepro-PTH 115 AA được loại bỏ bởi furin, một prohormone convertase, khi polypeptide rời khỏi lưới nội chất, tạo thành pro-PTH 90 AA (được mã hóa bởi exon 3), sau đó được xử lý thêm trong bộ máy Golgi bởi furin thành PTH¹⁻⁸⁴ 84 AA trưởng thành của người, được lưu trữ trong các túi và hạt bài tiết và từ đó nó được bài tiết bằng cơ chế xuất bào hoặc bị phân hủy bởi các protease nhạy cảm với canxi (cathepsin B và H cùng định vị trong các túi) thành các mảnh PTH nhỏ hơn ở đầu tận cùng amino và carboxyl. Sự phân hủy PTH đại diện cho một cơ chế quan trọng điều chỉnh việc giải phóng PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn có hoạt tính sinh học và được tăng tốc khi nồng độ Ca²⁺ huyết tương tăng cao. Hoạt tính sinh học đầy đủ của PTH¹⁻⁸⁴ được tìm thấy trong chuỗi 34 AA đầu tiên của nó và tất cả các ảnh hưởng của nó lên xương và thận (xem bên dưới) đều nằm trong đoạn PTH¹⁻³¹. Các axit amin số 1 và 2 (ser-val) tạo thành một chuỗi hoạt hóa cần thiết cho hoạt tính sinh học của phần đầu tận cùng amino của PTH¹⁻⁸⁴. Các axit amin từ 20 đến 26 tạo thành một chuỗi lõi cần thiết để liên kết với miền ngoại bào đầu tận cùng amino của PTHR1; trong chuỗi bảy AA này, Arg²⁰ và Trp²³ là cực kỳ quan trọng để phối tử PTH liên kết với thụ thể của nó.⁸⁴ Ngoài PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn, các tuyến cận giáp còn tiết ra một dạng PTH¹⁻⁸⁴ được phosphoryl hóa và các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl có độ dài khác nhau, nhưng chúng không tiết ra các mảnh PTH¹⁻⁸⁴ đầu tận cùng amino.⁸⁵ ⁸⁶ Thời gian bán hủy của PTH¹⁻⁸⁴ lưu hành là khoảng 2 phút; nó được chuyển hóa nhanh chóng bởi gan và bài tiết bởi thận. Trong các tế bào Kupffer của gan, PTH¹⁻⁸⁴ thường được cắt giữa AA 33 và 34 hoặc giữa AA 36 và 37 thành các peptid PTH đầu tận cùng carboxyl với thời gian bán hủy khoảng 15 đến 20 phút. Ở thận, các mảnh PTH nguyên vẹn và đầu tận cùng carboxyl được lọc bởi cầu thận, tái hấp thu qua màng đỉnh của các tế bào ống lượn gần, và sau đó bị phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn. Megalin, một thụ thể đa chức năng liên quan đến lipoprotein mật độ thấp (được mã hóa bởi LRP2) biểu hiện trong các hố lõm có áo trên bề mặt lòng ống/đỉnh (cũng như các túi không bào nội bào và lysosome) của các tế bào ống lượn gần, nhận biết đặc hiệu PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn và các mảnh PTH và làm trung gian cho sự nhập bào ở ống thận của PTH¹⁻⁸⁴ đã được lọc qua cầu thận.

Các chức năng cổ điển của PTH¹⁻⁸⁴, cũng như các dẫn xuất peptid amino ngắn hơn của nó là PTH¹⁻³⁴ và PTH¹⁻³¹ đối với việc điều hòa cân bằng nội môi canxi và phosphat được thực hiện thông qua thụ thể PTH/PTHrP loại 1 cặp đôi với protein G, bảy xoắn xuyên màng, nằm trên màng tế bào ở ống thận và nguyên bào xương. Do đó, với hiệu lực bằng nhau, PTH¹⁻⁸⁴, PTH¹⁻³⁴ và PTH¹⁻³¹: (1) ức chế tái hấp thu phosphat ở ống thận, do đó làm tăng bài tiết qua nước tiểu; (2) tăng tái hấp thu Ca²⁺ ở ống thận; (3) tăng cường tổng hợp calcitriol ở thận bằng cách tăng biểu hiện của CYP27B1 (mã hóa 25-hydroxyvitamin D₃-1α hydroxylase), do đó khuếch đại sự hấp thu canxi ở ruột; (4) kích thích sản xuất RANK-ligand của nguyên bào xương, do đó tăng cường sự hình thành hủy cốt bào và tái hấp thu canxi của hủy cốt bào; và (5) làm trung gian cho các tác dụng đồng hóa của PTH đối với thể tích và vi kiến trúc của xương.⁸⁷ PTH¹⁻⁸⁴, PTH¹⁻³⁴ và PTH¹⁻³¹ kích thích truyền tín hiệu nội bào thông qua một số con đường cặp đôi với protein G, bao gồm các con đường truyền tín hiệu Gsα-adenylyl cyclase-AMP vòng-PKA và Gq/11-PLC-β-inositol triphosphat (IP₃)/DAG-Ca²⁺-protein kinase C (PKC)-MAPK.⁸⁸ PTH¹⁻⁸⁴ và PTH¹⁻³⁴ cũng gây ra chức năng tế bào thông qua β-arrestin không liên quan đến protein G, β-arrestin này lần lượt kích hoạt các con đường tín hiệu nội bào được trung gian bởi MAPK, protein kinase B (PKB) và PI3K.⁸⁶ ⁸⁹

Nhiều peptid đầu tận cùng carboxyl có nguồn gốc từ PTH¹⁻⁸⁴ hoặc được bài tiết trực tiếp bởi các tế bào chính của tuyến cận giáp hoặc quay trở lại tuần hoàn sau khi chuyển hóa PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn bởi các tế bào Kupffer của gan.⁸⁶ Thật vậy, các mảnh PTH¹⁻⁸⁴ đầu tận cùng carboxyl được bài tiết từ các tuyến cận giáp với số lượng nhiều hơn so với PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn, và tỷ lệ các mảnh đầu tận cùng carboxyl được bài tiết tăng lên khi nồng độ Ca²⁺ xung quanh tăng. Các mảnh đầu tận cùng amino được tạo ra bởi quá trình dị hóa của PTH¹⁻⁸⁴ ở gan bị phân hủy thêm trong gan và không tái tuần hoàn. PTH¹⁻⁸⁴ và các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl được lọc bởi thận; các mảnh đầu tận cùng carboxyl được tái hấp thu bởi các ống thận và bị phân hủy thêm trong tế bào. Trong số các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl lưu hành có PTH⁷⁻⁸⁴, ²⁴⁻⁸⁴, ³⁴⁻⁸⁴, ³⁷⁻⁸⁴, ⁴¹⁻⁸⁴, ⁴³⁻⁸⁴.

Ngoài các tác dụng cổ điển của chúng đối với cân bằng nội môi khoáng chất, một số tác động phi cổ điển của PTH¹⁻⁸⁴ đã được xác định bao gồm: (1) kích thích nhanh chóng và trực tiếp sự hấp thu canxi ở ruột độc lập với tác dụng của nó đối với chuyển hóa vitamin D, (2) kích thích tân tạo glucose ở gan, (3) bài niệu natri và canxi cấp tính, và (4) tăng cường sự di chuyển của bạch cầu trung tính trong ống nghiệm.⁸⁶ Vì nhiều tác dụng sinh học phi cổ điển này của PTH nguyên vẹn không được sao chép bởi mảnh đầu tận cùng amino PTH¹⁻³⁴, nên người ta cho rằng chúng có thể liên quan đến phần đầu tận cùng carboxyl của protein. Thật vậy, các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl có thể có các chức năng sinh học đối lập với các chức năng của phần đầu tận cùng amino của PTH, cụ thể là các đặc tính gây hạ canxi máu có lẽ được trung gian bởi các tác dụng gây chết theo chương trình đối với cả hủy cốt bào và tế bào xương.⁴⁵

Bởi vì có nhiều dạng PTH lưu hành, việc đo lường miễn dịch của nó phụ thuộc vào tính đặc hiệu của (các) kháng thể được sử dụng trong xét nghiệm. Khi sử dụng xét nghiệm miễn dịch phóng xạ PTH đa dòng “thế hệ đầu tiên”, cả mảnh PTH nguyên vẹn và mảnh đầu tận cùng carboxyl thường được đo. Việc sử dụng các xét nghiệm miễn dịch phóng xạ và miễn dịch hóa phát quang “thế hệ thứ hai” sử dụng các kháng thể đơn dòng kép, kháng thể thứ nhất hướng đến một epitop trong đầu tận cùng amino của PTH (AA 20–25) và kháng thể thứ hai đặc hiệu cho một epitop ở đầu tận cùng carboxyl của PTH (ví dụ: AA 59–78), cải thiện tính đặc hiệu của các xét nghiệm miễn dịch đối với PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn. Tuy nhiên, hầu hết các xét nghiệm này đều phát hiện cả mảnh PTH nguyên vẹn và các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl được chọn lọc và do đó các giá trị PTH đo được có thể cao một cách không phù hợp, đặc biệt là ở những bệnh nhân bị suy thận mạn tính, những người có nồng độ các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl lưu hành cao.⁹⁰ Hơn nữa, khả năng so sánh của các xét nghiệm PTH từ các nguồn thương mại khác nhau thường bị hạn chế.⁹¹ Sử dụng xét nghiệm miễn dịch hóa phát quang hai vị trí, nồng độ PTH huyết thanh trung bình khoảng 11 đến 13 pg/mL và dao động trong khoảng từ 2,3 đến 24,5 pg/mL ở trẻ em và thanh thiếu niên từ 2 đến 16 tuổi; các giá trị không thay đổi theo tuổi nhưng ở nữ cao hơn một chút so với nam.⁹² Sự phát triển của các xét nghiệm PTH “thế hệ thứ ba” sử dụng các kháng thể hướng đến một epitop của bốn axit amin đầu tiên của PTH đã cải thiện tính đặc hiệu và độ ổn định của các xét nghiệm đối với PTH¹⁻⁸⁴.⁹³ ⁹⁴ Một “thế hệ thứ tư” của các xét nghiệm PTH sử dụng ái lực miễn dịch, tiêu hóa tại chỗ, sắc ký lỏng và khối phổ song song để tách PTH¹⁻⁸⁴ khỏi các mảnh PTH nhỏ hơn.⁹⁰

Sự tổng hợp và bài tiết của PTH¹⁻⁸⁴ và các mảnh khác nhau của nó được điều chỉnh phần lớn bởi nồng độ Ca²⁺ huyết thanh hoạt động thông qua CaSR được biểu hiện trên màng tế bào của tế bào chính tuyến cận giáp. Nồng độ Ca²⁺ huyết thanh giảm nhanh, cũng như nồng độ thấp ở trạng thái ổn định, làm tăng bài tiết PTH bằng cách tăng tốc độ giải phóng nó từ các vị trí lưu trữ trong các túi bài tiết; hạ canxi máu cũng làm tăng nồng độ mRNA PTH nội bào bằng cách tăng tốc độ phiên mã của PTH và tăng cường sự ổn định của mRNA PTH bằng cách liên kết sau phiên mã của nó với các protein bào tương.⁴ ⁸⁰ Tăng canxi máu làm giảm phiên mã PTH và làm mất ổn định và do đó làm giảm nồng độ mRNA PTH trong tế bào. Nồng độ Ca²⁺ huyết thanh cũng quyết định dạng PTH được giải phóng bởi tuyến cận giáp; trong tình trạng hạ canxi máu, PTH¹⁻⁸⁴ là dạng được bài tiết chủ yếu; trong các trạng thái tăng canxi máu, các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl được giải phóng với số lượng lớn.

Nồng độ phosphat huyết thanh thấp có tác dụng ức chế trực tiếp và độc lập đối với sự phiên mã của PTH, sự ổn định của mRNA PTH sau phiên mã, sự bài tiết PTH và sự tăng sinh của các tế bào chính tuyến cận giáp; tăng phosphat máu làm tăng bài tiết PTH bằng cách làm giảm nồng độ Ca²⁺ huyết tương và bằng cách tăng cường sự ổn định của mRNA PTH.⁸⁰ Tăng phosphat máu kéo dài góp phần vào sự tăng sản của các tuyến cận giáp thường gặp ở những bệnh nhân bị bệnh thận mạn tính. Calcitriol ức chế trực tiếp phiên mã PTH hoạt động thông qua VDR hạt nhân. Calcitriol cũng kiểm soát sự biểu hiện của CASR và VDR và làm giảm sự tăng sinh của các tế bào cận giáp. Tuy nhiên, hạ canxi máu mạn tính vượt qua các tác dụng ức chế của calcitriol đối với phiên mã PTH bằng cách làm giảm số lượng VDR trong tế bào chính của tuyến cận giáp. FGF23 được giải phóng bởi các tế bào xương và nguyên bào xương trực tiếp cản trở sự tổng hợp và bài tiết PTH. Cả giảm magie máu và tăng magie máu đều ức chế sự giải phóng nhưng không ức chế sự tổng hợp PTH. Các tác nhân khác làm tăng giải phóng PTH bao gồm: các chất chủ vận β-adrenergic, dopamin, prostaglandin E, kali (bằng cách làm giảm nồng độ Ca²⁺ bào tương trong tế bào chính của tuyến cận giáp), prolactin, liti (bằng cách “thiết lập lại” điểm đặt cho việc giải phóng PTH), glucocorticoid, estrogen và progestin. Prostaglandin F₂α, các chất chủ vận α-adrenergic và florua ức chế giải phóng PTH bằng cách làm tăng nồng độ Ca²⁺ bào tương.

PTH điều chỉnh nồng độ canxi huyết thanh bằng cách kích thích sự tái hấp thu của nó ở ống lượn xa của thận và từ bộ xương và gián tiếp bằng cách tăng cường sự hấp thu canxi ở ruột bằng cách tăng tổng hợp calcitriol. Trong xương, PTH tăng cường sự biệt hóa và trưởng thành của hủy cốt bào một cách gián tiếp bằng cách tác động lên và thông qua các tế bào đệm và nguyên bào xương để tăng tổng hợp RANK-ligand, một chất hoạt hóa sự hình thành hủy cốt bào, và để ức chế tổng hợp osteoprotegerin, một thụ thể mồi cho RANK-ligand. Tuy nhiên, khi được dùng ngắt quãng, PTH¹⁻⁸⁴ và PTH¹⁻³⁴ có tác dụng đồng hóa đối với khối lượng xương bằng cách tăng số lượng nguyên bào xương bằng cách tăng tốc độ biệt hóa của chúng từ các tế bào tiền thân và từ các tế bào lót xương không hoạt động. Chúng làm như vậy một phần bằng cách làm giảm các tác dụng kích thích của thụ thể hoạt hóa tăng sinh peroxisome gamma (PPARγ) đối với sự biệt hóa của tế bào gốc trung mô thành tế bào mỡ, cho phép chúng biệt hóa thành nguyên bào xương, bằng cách tăng tốc độ tăng sinh của nguyên bào xương, và bằng cách giảm tốc độ chết theo chương trình của nguyên bào xương.⁸⁷ Các tác dụng đồng hóa của PTH đối với sự hình thành xương được trung gian thêm bởi việc tăng cường tổng hợp và giải phóng các yếu tố tăng trưởng gắn trong chất nền, chẳng hạn như yếu tố tăng trưởng giống insulin-I (IGF-I) được tạo ra tại chỗ, có tác động tích cực đến sự biệt hóa và tồn tại của nguyên bào xương, bằng cách kích thích con đường WNT-Frizzled-β-Catenin của sự hình thành nguyên bào xương, và bằng cách ức chế các chất đối kháng với sự hình thành xương, chẳng hạn như sclerostin. Ngoài ra, thông qua việc thúc đẩy truyền tín hiệu nội bào qua trung gian β-arrestin, PTH làm tăng số lượng và thể tích xương bè.⁸⁷ ⁸⁹ Do đó, PTH kích thích sự đồng hóa của quá trình khoáng hóa xương trong khi bisphosphonat có tác dụng chống tiêu xương.⁹⁵ PTH kích thích tổng hợp calcitriol bằng cách tăng biểu hiện ở ống thận của CYP27B1, gen mã hóa 25-hydroxyvitamin D₃-1α-hydroxylase, enzym xúc tác quá trình tổng hợp calcitriol từ calcidiol. PTH làm giảm tái hấp thu phosphat ở ống lượn gần và xa của thận bằng cách làm giảm biểu hiện của SLC34A1, mã hóa một chất đồng vận chuyển Na⁺-HPO₄, do đó làm tăng bài tiết anion này qua nước tiểu. Ngoài ra, PTH trực tiếp kích thích bài tiết FGF23 có nguồn gốc từ xương, do đó làm tăng thêm bài tiết phosphat qua nước tiểu; PTH cũng gián tiếp kích thích giải phóng FGF23 bằng cách làm giảm nồng độ phosphat huyết thanh và tăng nồng độ calcitriol.⁹⁶

Protein Liên quan đến Hormon Cận Giáp

PTHrP còn được gọi là protein giống PTH (PTHLP) (được mã hóa bởi PTHLH) ban đầu được xác định là một nguyên nhân chính gây tăng canxi máu thể dịch do bệnh ác tính. PTH và PTHrP đã tiến hóa từ một gen tổ tiên chung thông qua sự nhân đôi gen, và chúng có liên quan về cấu trúc và chức năng.⁹⁷ Do đó, chuỗi AA trong phần tiền-pro của các sản phẩm được dịch mã và tám trong số 13 AA đầu tiên ở đầu exon mã hóa đầu tiên của chúng là giống hệt nhau; mặc dù chuỗi AA của chúng khác nhau sau đó, cấu trúc ba chiều được dự đoán của 21 AA tiếp theo của cả hai peptid là tương tự, cũng như PTH1R mà hai protein này liên kết và qua đó chúng truyền tín hiệu nội bào của mình. Tuy nhiên, PTH liên kết chặt chẽ hơn với PTHR1 và gây ra phản ứng tăng canxi máu lớn hơn so với PTHrP.⁹⁷ Sau khi phiên mã, PTHLH được dịch mã thành các dạng đồng phân bao gồm 139, 141 và 178 AA đầu tiên. PTHrP truyền thông điệp của nó cả ở xa như một hormon nội tiết và tại chỗ như một chất truyền tin cận tiết và nội tiết. Các phần khác nhau của PTHrP cũng được bài tiết bởi các tế bào sừng, tế bào biểu mô của vú và các mô khác theo các chuỗi bao gồm: AA 1 đến 36 (liên kết và kích hoạt PTH1R), AA 38 đến 94, và AA 107 đến 138. Hoạt động thông qua thụ thể hạt nhân vitamin D, calcitriol ức chế phiên mã PTHLH và làm giảm sự ổn định của mRNA PTHrP, do đó làm tăng tốc độ phân hủy nội bào của protein PTHrP.

Bởi vì phiên mã của PTHLH có thể bắt đầu ở một exon phía sau exon mã hóa peptid tín hiệu của nó, sau khi tổng hợp, PTHrP có thể vẫn còn trong bào tương và được nhập trực tiếp vào nhân.⁹⁷ Một chuỗi định vị hạt nhân có mặt giữa AA 84 và 93 trong phân tử PTHrP. Sau khi tổng hợp, PTHrP được giữ lại trong bào tương của tế bào tổng hợp sẽ liên kết với importin β1 và được vận chuyển qua lại giữa bào tương và nhân, nơi nó liên kết và điều chỉnh sự di chuyển của (m)RNA mục tiêu vào ribosome và sự dịch mã của (các) gen được chọn, do đó đóng vai trò là một chất truyền tín hiệu nội tiết. PTHrP cũng truyền thông điệp của nó theo kiểu cận tiết giữa các tế bào trong các mô. PTHrP được tổng hợp bởi nhiều mô của thai nhi và người trưởng thành (sụn, xương, cơ trơn, cơ tim và cơ xương, da, vú, ruột, tuyến cận giáp, tiểu đảo tụy, tuyến yên, nhau thai và hệ thần kinh trung ương) và đóng một vai trò quan trọng trong sự biệt hóa và trưởng thành của tế bào sụn, sự hình thành của tuyến vú và sự mọc răng, và sự phát triển của biểu bì và nang lông. Ở thai nhi, các tế bào sụn quanh khớp nằm ở đầu các xương dài tổng hợp PTHrP để đáp ứng với Indian hedgehog (được mã hóa bởi IHH), một protein được bài tiết bởi các tế bào sụn tăng sinh muộn-tiền phì đại sớm, hoạt động thông qua thụ thể của nó—Patched 1 (được mã hóa bởi PTCH1).⁹⁸ PTHrP đi vào và khuếch tán qua đĩa tăng trưởng và truyền tín hiệu cho các tế bào sụn tiền phì đại thông qua PTH1R để làm chậm tốc độ biệt hóa của chúng thành các tế bào sụn phì đại—do đó kéo dài giai đoạn tăng sinh của tế bào sụn và trì hoãn quá trình cốt hóa, qua đó làm tăng chiều dài của đĩa tăng trưởng sụn và xương dài.⁹⁷ Ngoài việc kích thích bài tiết PTHrP, tốc độ tăng sinh của tế bào sụn đĩa tăng trưởng được tăng lên bởi IHH, IHH cũng chỉ đạo sự biệt hóa của các tế bào màng sụn thành nguyên bào xương. PTHrP còn ảnh hưởng đến sự hình thành xương do nguyên bào xương và sự mọc răng. PTHrP được bài tiết bởi tuyến cận giáp của thai nhi và mảnh giữa PTHrP³⁷⁻⁹⁴ được tổng hợp bởi nhau thai làm tăng vận chuyển canxi qua nhau thai⁹⁷ ⁹⁹ (Bảng 9.3). Cả PTH và PTHrP đều cần thiết cho cân bằng nội môi khoáng chất bình thường ở thai nhi.

Bảng 9.3. Protein liên quan hormon cận giáp (PTHrP): vị trí biểu hiện và tác động

(Chỉnh sửa từ Wysolmerski, J.J. (2008). Parathyroid hormone-related protein. Trong: Rosen, C.J. (chủ biên). Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism, ấn bản lần thứ 7, Hiệp hội Chuyển hóa Xương và Khoáng chất Hoa Kỳ, Washington DC, trang 127–133; Wysolmerski, J.J. (2012). Parathyroid hormone-related protein: an update. J Clin Endocrinol Metab, 97, 2947–2956.)

Sự hình thành núm vú và tuyến vú bình thường phụ thuộc vào sự tổng hợp PTHrP tại chỗ. Trong tử cung, protein này thúc đẩy sự biệt hóa của mô trung mô xung quanh các ống dẫn sữa biểu mô đang nảy mầm; PTHrP cũng quan trọng cho sự biệt hóa cuối cùng của hệ thống tuyến vú trong tuổi dậy thì.⁹⁷ Trong thời kỳ cho con bú, sự biểu hiện của PTHLH ở vú và sự bài tiết PTHrP tăng lên trong khi sản xuất estrogen giảm, cho phép sự huy động canxi từ xương của mẹ do PTHrP gây ra mà không bị cản trở, điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu canxi của trẻ bú mẹ nhưng làm giảm đáng kể hàm lượng khoáng chất trong xương của mẹ, một quá trình được đảo ngược khi ngừng cho con bú.¹⁰⁰

Sự mất PTHrP trên cả hai alen ở những con chuột “knock-out” là gây chết do các dị tật xương. Ở những con chuột Pthlh⁻/⁻, có sự giảm số lượng các tế bào sụn nghỉ và tăng sinh; tổ chức cột của đĩa tăng trưởng bị phá vỡ, có sự tăng tốc sớm của sự trưởng thành và chết theo chương trình của tế bào sụn, và sự cốt hóa không phù hợp dẫn đến một kiểu hình còi cọc (một hộp sọ hình vòm và ngắn, các chi ngắn, lồng ngực nhỏ) tương tự như của loạn sản sụn Blomstrand (OMIM 215045), một rối loạn liên quan đến các đột biến mất chức năng của PTH1R. Những con chuột mà sự biểu hiện của Pthlh chỉ được duy trì ở các tế bào sụn vẫn sống sót nhưng bị lùn với loạn dưỡng sụn sọ và không mọc răng. Ở trạng thái dị hợp tử (Pthlh⁺/⁻), sự phát triển của thai nhi chuột là bình thường nhưng đến 3 tháng tuổi, các bè xương của các xương dài bị loãng xương; một kiểu hình xương tương tự được ghi nhận khi sự mất biểu hiện của Pthlh chỉ giới hạn ở các nguyên bào xương.⁹⁹ Để so sánh, ở những con chuột mà gen Pth đã bị “knock-out”, có sự giảm khoáng hóa của chất nền sụn, giảm biểu hiện của yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) và tân tạo mạch, giảm số lượng nguyên bào xương và giảm thể tích xương bè.¹⁰¹ Do đó, cả PTH và PTHrP đều cần thiết cho sự phát triển xương nội sụn bình thường của thai nhi. Độ dày vỏ của các xương dài tăng ở cả hai mô hình chuột null Pth và Pthlh, cho thấy rằng sự điều hòa chức năng của nguyên bào xương nội sụn và màng xương là khác nhau.

Nồng độ PTHrP trong huyết thanh thấp ngoại trừ khi nó được bài tiết bởi các khối u, dẫn đến tăng canxi máu thể dịch do ung thư. Có nồng độ PTHrP cao trong sữa mẹ và nồng độ PTHrP thấp có thể đo được trong huyết thanh của phụ nữ cho con bú.

Các Thụ Thể của Hormon Cận Giáp/Protein Liên quan đến Hormon Cận Giáp

PTH và PTH-rP liên kết với thụ thể PTH, PTH1R.⁸⁸ PTH1R là một protein gồm 585 AA, là một thành viên của họ GPCRs loại B, có các phối tử bao gồm calcitonin, hormon giải phóng GH, secretin, glucagon, peptid giống glucagon 1, polypeptid ức chế dạ dày, polypeptid vận mạch ruột, hormon giải phóng corticotropin, và protein hoạt hóa adenylat cyclase tuyến yên, được đặc trưng bởi các miền đầu tận cùng amino ngoại bào dài (~ 160 gốc AA) với nhiều gốc cystein tạo thành các cầu nối disulfide. PTH1R có một miền ngoại bào, bảy đoạn xuyên màng được nối với nhau bởi ba vòng ngoại bào và ba vòng nội bào, và một miền nội bào mà protein G truyền tín hiệu tương tác. PTH1R bao gồm 15 exon; có ba promoter điều hòa sự biểu hiện của PTH1R. Do sự ghép nối luân phiên của mRNA của nó, có một số dạng đồng phân của thụ thể PTH/PTHrP.

Các đầu tận cùng amino của cả PTH¹⁻³⁴ và PTHrP¹⁻³⁶ đều liên kết với các chuỗi xuyên màng và vòng ngoại bào của các đoạn xuyên màng của PTH1R, trong khi các đầu tận cùng carboxyl của chúng liên kết với phần ngoại bào đầu tận cùng amino của PTH1R.⁴ ⁸⁶ ⁸⁸ ¹⁰² PTH1R liên kết với phối tử truyền thông điệp của nó thông qua một số con đường truyền tín hiệu nội bào, bao gồm hệ thống Gsα-adenylyl cyclase-AMP vòng-PKA, con đường Gq/11-PLCβ-inositol trisphosphat-Ca²⁺ bào tương-PKC, hệ thống G12/13-phospholipase D-protein biến đổi RhoA, và con đường β-arrestin-MAPK.⁸⁹ Sự tương tác của phối tử PTH1R đặc hiệu và PTH1R quyết định con đường tín hiệu và thời gian đáp ứng của hai thành phần này; do đó PTH có ái lực với PTH1R lớn hơn so với PTHrP và sự kết hợp của PTH với PTH1R dẫn đến một phản ứng tín hiệu ổn định, kéo dài và mạnh mẽ hơn so với sự tương tác của PTHrP và PTH1R. Thật vậy, ngay cả sau khi nhập bào, tín hiệu PTH-PTH1R vẫn tiếp tục.⁸⁸

Sau khi gây ra tín hiệu nội bào, PTH1R được phosphoryl hóa bởi một kinase GPCR (GRK) và liên kết với β-arrestin-1 (được mã hóa bởi ARBB21), dẫn đến sự nhập bào của nó, và sau đó là sự phá hủy hoặc tái sử dụng.⁸⁹ Một khi đã được nhập bào, PTH1R có thể bị phân hủy, tái chế đến màng tế bào, hoặc được hướng đến nhân bởi các importin-α₁ và -β, nơi nó có mặt trong chất nhân.¹⁰³ Các chức năng sinh lý của PTH1R hạt nhân và các phối tử của nó là PTH và PTHrP vẫn chưa được biết.

Ở thận, PTH1R được biểu hiện trên các bề mặt đỉnh và đáy-bên của các tế bào ở ống lượn gần; sự liên kết của PTH với PTH1R ở đỉnh ưu tiên truyền tín hiệu thông qua AMP vòng-PKA, trong khi sự tương tác của PTH với PTH1R ở đáy-bên kích hoạt con đường truyền tín hiệu PLC-PKC. Thông qua cả PKA và PLC, PTH/PTH1R kích hoạt hệ thống truyền tín hiệu MAPK của các kinase điều hòa tín hiệu ngoại bào (ERK)-1,2, cho phép điều hòa sự biệt hóa, phân chia, tăng trưởng và chết theo chương trình của tế bào. Ngoài việc tham gia vào sự nhập bào của phức hợp PTH-PTH1R, β-arrestin còn cho phép nó kích thích truyền tín hiệu nội bào theo một cách độc lập với các protein G; các dạng phosphoryl hóa prolin của PTH1R và β-arrestin qua trung gian GRK có khả năng quyết định các cấu dạng và hoạt động chức năng của chúng.¹⁰⁴ Do đó, sự tương tác của PTH-PTH1R với β-arrestin cũng có thể kích hoạt hệ thống tín hiệu MAPK và tạo điều kiện cho các con đường truyền tín hiệu nội bào PI3K và PKB (AKT).⁸⁹ Sự hoạt hóa của con đường MAPK bởi PTH-PTH1R thông qua GPCR của nó diễn ra nhanh chóng nhưng tương đối ngắn, chỉ kéo dài vài phút, trong khi sự hoạt hóa thông qua con đường β-arrestin thì chậm và kéo dài hàng giờ. Một cơ chế khác mà qua đó tương tác PTH/PTH1R ảnh hưởng đến chức năng tế bào là do sự liên kết của PTH1R với yếu tố điều hòa chất trao đổi Na⁺-H⁺ 2 (NHERF2—được mã hóa bởi SLC9A3R2) với hậu quả là kích thích hoạt động của PLC và ức chế hoạt động của adenylyl cyclase.¹⁰⁵ Ở thận, PTH1R liên kết với NHERF1 (được mã hóa bởi SLC9A3R1), một yếu tố cần thiết để vận chuyển kênh phosphat NPT2a đến màng lòng ống của các tế bào ở ống lượn gần.⁵⁴ Ở ống lượn gần, việc liên kết của PTH với PTH1R làm tăng sản xuất AMP vòng, dẫn đến giảm sự nhập bào và biểu hiện của các chất đồng vận chuyển natri-phosphat và tăng bài tiết phosphat qua nước tiểu; sự kết hợp của PTH1R với NHERF1 làm giảm tác dụng thải phosphat của PTH. Do đó, sự phá vỡ tương tác PTH1R-NHERF1 dẫn đến mất phosphat qua thận. Các chất chủ vận của PTH đã được tổng hợp có thể “làm lệch” sự lựa chọn của con đường truyền tín hiệu được sử dụng; một chất chủ vận “lệch” có thể ổn định một cấu dạng thụ thể kích thích một chuỗi truyền tín hiệu cụ thể hoặc kích hoạt một con đường trong khi đồng thời ức chế một con đường khác.⁸⁸ ⁸⁹ ¹⁰⁴

PTH1R được biểu hiện trong các tế bào ống thận và nguyên bào xương, da, vú, tim và tụy cùng các mô khác—các vị trí sau phản ánh các mục tiêu cận tiết của PTHrP. PTH, PTHrP và calcitriol làm giảm biểu hiện của PTH1R. Sự mất mát có chủ đích của PTH1R đi kèm với sự suy giảm tăng sinh của các tế bào sụn và sự tăng tốc của sự trưởng thành và vôi hóa của tế bào sụn, một kết quả được bắt chước bởi sự mất mát có chủ đích của Gsα trong các tế bào sụn.⁸⁶ ⁹⁹ Về mặt lâm sàng, các đột biến mất chức năng ở PTH1R dẫn đến hạ canxi máu và loạn sản sụn Blomstrand (OMIM 215045), trong khi các đột biến hoạt hóa cấu thành của PTH1R dẫn đến tăng canxi máu và loạn sản sụn hành xương Jansen (OMIM 156400).

Một thụ thể PTH thứ hai (PTH2R) được kích hoạt có chọn lọc bởi PTH nhưng không nhận biết PTHrP; tính đặc hiệu của PTH được quyết định bởi Ile⁵ và Trp²³ trong PTH tự nhiên, các vị trí này ảnh hưởng đến sự hoạt hóa và liên kết, tương ứng.⁸⁶ PTH2R mã hóa một GPCR 539 AA có 50% tương đồng với PTH1R, có chức năng hoạt hóa adenylyl cyclase; nó được biểu hiện chủ yếu ở não, tinh hoàn, nhau thai và tụy, nhưng không có ở xương hoặc thận; vai trò sinh lý của nó chưa chắc chắn. Để đáp ứng với PTH¹⁻⁸⁴, PTH2R tăng cường cả việc tạo AMP vòng và huy động Ca²⁺. Tuy nhiên, phối tử nội sinh tự nhiên cho PTH2R không phải là PTH mà là peptid 39 AA liên quan đến PTH của vùng dưới đồi-phễu (TIP39); protein này cũng được biểu hiện ở tinh hoàn và các vùng khác nhau của hệ thần kinh trung ương.⁹⁷

Mặc dù chưa được mô tả về mặt phân tử, các thụ thể cho các mảnh đầu tận cùng carboxyl của PTH¹⁻⁸⁴ đã được xác định về mặt chức năng là các vị trí liên kết của tế bào thận và xương đối với PTH¹⁻⁸⁴, từ đó hormon nguyên vẹn chỉ có thể bị dịch chuyển một phần bởi PTH¹⁻³⁴ nhưng có thể bị dịch chuyển thêm bởi PTH⁵³⁻⁸⁴ và PTH⁶⁹⁻⁸⁴.⁸⁶ Ngoài ra, trong các tế bào xương, nguyên bào xương và tế bào sụn mà thụ thể PTH/PTHrP đã bị “knock-out” và PTH¹⁻⁸⁴ nguyên vẹn liên kết nhưng PTH¹⁻³⁴ không liên kết, PTH¹⁻⁸⁴ được đánh dấu có thể bị dịch chuyển bởi các mảnh PTH¹⁹⁻⁸⁴, ²⁸⁻⁸⁴, ³⁹⁻⁸⁴ đầu tận cùng carboxyl. Các yếu tố quyết định quan trọng cho sự liên kết của PTH với (các) thụ thể chọn lọc đầu tận cùng carboxyl dường như là AA 24 đến 27 (Leu-Arg-Lys-Lys) và 53 đến 54 (Lys-Lys). Hơn nữa, các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl có tác dụng sinh học trong các tế bào nguyên vẹn và tế bào null-PTH1R, chẳng hạn như điều hòa hoạt động của phosphatase kiềm trong các tế bào sarcoma xương và nguyên bào xương (nhưng không tạo ra collagen loại I), kích thích hấp thu Ca²⁺ bởi các tế bào sarcoma xương và tế bào sụn, và sự sống sót của tế bào trong ống nghiệm. Do đó, các hoạt động sinh lý của PTH có khả năng phản ánh tổng hợp tích hợp của các chức năng riêng lẻ của hormon nguyên vẹn và các mảnh đầu tận cùng carboxyl của nó. Các mảnh PTHrP đầu tận cùng carboxyl không được nhận biết bởi các vị trí liên kết các mảnh PTH đầu tận cùng carboxyl.

Calcitonin

Calcitonin, một peptid 32 AA được mã hóa bởi CALCA, được tổng hợp và giải phóng bởi các tế bào C cận nang có nguồn gốc từ mào thần kinh của tuyến giáp để đáp ứng với nồng độ Ca²⁺ tăng (một phản ứng được trung gian bởi sự hoạt hóa của CaSR có trên màng tế bào của tế bào C) và để đáp ứng với một số hormon đường tiêu hóa, bao gồm gastrin.⁴ ¹⁰⁶ Gen CALCA là một gen có sáu exon, bằng cách phiên mã và dịch mã luân phiên, tạo thành một protein 141 AA từ đó calcitonin (exon 4) và katacalcin, một peptid hạ canxi máu 21 AA liền kề với đầu tận cùng carboxyl của calcitonin, được tạo ra, và một protein 128 AA từ đó peptid liên quan đến gen calcitonin (CGRP)-α 37 AA (exon 5) được tạo ra, một chất giãn mạch và dẫn truyền thần kinh cũng tương tác với thụ thể calcitonin. Calcitonin làm giảm nồng độ canxi huyết thanh bằng cách ức chế tiêu xương qua trung gian hủy cốt bào và bằng cách tăng bài tiết canxi qua thận. Sau khi calcitonin liên kết với GPCR của nó được biểu hiện trên màng tế bào hủy cốt bào, hình thái của màng diềm của hủy cốt bào đang hoạt động trở nên phẳng, khiến nó rút khỏi vị trí tiêu xương, do đó làm giảm quá trình này và theo đó làm giảm nồng độ canxi ngoại vi.¹⁰⁷ Calcitonin cũng làm giảm tái hấp thu canxi đã lọc ở ống thận. Tuy nhiên, calcitonin tăng cường tổng hợp calcitriol ở ống lượn gần và do đó làm tăng hấp thu canxi ở ruột. Ngược lại, calcitriol ức chế tổng hợp và bài tiết calcitonin; do đó calcitriol có mối quan hệ tương hỗ giống như với PTH và FGF23.

Calcitonin được sản xuất quá mức bởi ung thư biểu mô tuyến giáp thể tủy và, đôi khi, bởi các khối u thần kinh nội tiết khác. Các calcitonin của nhiều loài có chung các cấu trúc tương tự bao gồm: năm trong số bảy AA đầu tận cùng amino đầu tiên, một cầu nối disulfide giữa AA 1 và 7, glycin ở gốc AA 28, và một gốc prolin amid ở đầu tận cùng carboxyl AA 32. Ở phần bên trong của peptid, các loài khác ngoài người có một số AA cơ bản làm cho chúng ổn định hơn và dễ dàng được nhận biết bởi thụ thể calcitonin của người và do đó có hiệu lực sinh học mạnh hơn, ví dụ, calcitonin cá hồi hữu ích trong điều trị.

Sự bài tiết calcitonin được kích thích chủ yếu bởi nồng độ Ca²⁺ tăng, được truyền tín hiệu bởi CaSR biểu hiện trên màng tế bào của tế bào C.⁴ Các thành viên của họ hormon peptid đường ruột gastrin-cholecystokinin (gastrin, glucagon, pancreozymin), glucocorticoid và các chất chủ vận β-adrenergic cũng là những chất kích thích bài tiết calcitonin mạnh.⁴ ¹⁰⁷ Canxi, pentagastrin và glucagon là những chất kích thích hiệu quả được sử dụng để đánh giá sự bài tiết calcitonin trên lâm sàng. Somatostatin, calcitriol và chromogranin A¹⁻⁴⁰ ức chế và chromogranin A⁴⁰³⁻⁴²⁸ kích thích bài tiết calcitonin. Sự bài tiết calcitonin giảm khi nồng độ Ca²⁺ giảm. Thời gian bán hủy của calcitonin ngắn; nó được chuyển hóa chủ yếu bởi thận và cũng bởi gan, xương và tuyến giáp. Nồng độ calcitonin huyết thanh cao ở thai nhi (khi nồng độ canxi toàn phần huyết thanh thường là 12–13 mg/dL) và trẻ sơ sinh, giảm nhanh sau khi sinh khi nồng độ Ca²⁺ giảm và sau đó chậm hơn cho đến 3 tuổi, duy trì tương đối ổn định sau đó (< 12 pg/mL). Sau 10 tuổi, nồng độ calcitonin huyết thanh ở nam cao hơn ở nữ. Vai trò sinh lý của calcitonin chưa rõ ràng vì nồng độ canxi huyết thanh bình thường ở những bệnh nhân bị giảm (suy giáp bẩm sinh hoặc mắc phải nguyên phát) và tăng (ung thư biểu mô tuyến giáp thể tủy) bài tiết peptid này. Tuy nhiên, việc xử lý một lượng canxi tải vào chậm hơn ở đối tượng thiếu calcitonin. Giá trị calcitonin ở nam cao hơn một chút so với nữ. Nồng độ calcitonin có thể đo bằng phương pháp miễn dịch tăng ở những bệnh nhân bị ung thư biểu mô tuyến giáp thể tủy, suy thận mạn tính và bệnh pycnodysostosis.¹⁰⁷

Các tác động sinh học của calcitonin được trung gian thông qua GPCR loại B 490 AA của nó được mã hóa bởi CALCR. Tín hiệu nội bào của CALCR được truyền qua các con đường truyền tín hiệu Gsα adenylyl cyclase-AMP vòng-PKA và Gαq-PLC-IP₃. Sự ghép nối luân phiên của CALCR tạo ra hai dạng đồng phân của thụ thể calcitonin, một trong số đó có thêm 16 AA được chèn vào vòng nội bào đầu tiên của nó giữa các miền xuyên màng I và II. Thụ thể calcitonin được biểu hiện trong các hủy cốt bào; khi tiếp xúc với calcitonin, hủy cốt bào co lại và hoạt động tiêu xương giảm nhanh chóng. Do đó, calcitonin làm giảm nồng độ canxi và phosphat huyết thanh đặc biệt ở những bệnh nhân bị tăng canxi máu. Ở phụ nữ cho con bú, nồng độ calcitonin huyết thanh tăng và calcitonin được bài tiết vào sữa mẹ. Phụ nữ cho con bú mất từ 5% đến 10% khoáng chất xương bè trong 6 tháng cho con bú, lượng này được bù đắp nhanh chóng khi ngừng cho con bú, nhanh hơn nhiều so với khi khối lượng xương bị mất do các vấn đề khác (ví dụ: dư thừa glucocorticoid, nằm nghỉ tại giường). Vì giá trị calcitonin tăng trong thời kỳ mang thai và cho con bú, calcitonin có thể đóng một vai trò trong việc tái khoáng hóa xương ở phụ nữ cho con bú sau khi hoàn thành việc cho con bú.

Vitamin D

---

Tổng Hợp và Hoạt Tính Sinh Học của Vitamin D

Cholecalciferol (vitamin D₃) có thể được tạo ra nội sinh qua việc da tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc được tiêu thụ (qua chế độ ăn gồm các loại cá béo như cá hồi tự nhiên, cá ngừ, cá trích, cá tuyết, và cá thu; các loại nấm như nấm hương; và lòng đỏ trứng hoặc dưới dạng thực phẩm chức năng). (Ergocalciferol [vitamin D₂] là một sterol thực vật và nấm men có thể được tiêu thụ hoặc bổ sung qua thực phẩm chức năng.) Ở lớp đáy và lớp gai của da, vitamin D₃ được tổng hợp từ cholesterol: 7-dehydrocholesterol được đồng phân hóa quang học thành tiền vitamin D₃ bởi bức xạ tia cực tím B ở bước sóng 290 đến 315 nm và nhiệt (37°C) từ ánh sáng mặt trời, sau đó tự đồng phân hóa thành cholecalciferol (vitamin D₃) (Hình 9.4).²³ ¹⁰⁸ ¹⁰⁹ Tiền vitamin D₃ cũng được chuyển hóa thành các sản phẩm như lumisterol₃ và tachysterol₃ và thành các sản phẩm quang học không hoạt động khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời quá mức, do đó ngăn ngừa ngộ độc vitamin D chỉ do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Vitamin D₃ được tổng hợp qua da sẽ đi trực tiếp vào tuần hoàn. Ergocalciferol (vitamin D₂) có nguồn gốc từ ergosterol khác biệt về cấu trúc so với vitamin D₃ bởi sự hiện diện của một liên kết đôi giữa carbon 22 và 23 và một nhóm methyl ở carbon 24. Vitamin D₃ và D₂ có tác dụng sinh học tương đối giống nhau khi được dùng với liều lượng sinh lý tương đương; tuy nhiên, hiệu lực sinh học của vitamin D₂ thấp hơn so với vitamin D₃ vì nó được thanh thải nhanh khỏi tuần hoàn, hạn chế quá trình xử lý tiếp theo để trở thành dạng có hoạt tính sinh học.¹⁰⁸ ¹¹⁰ ¹¹¹ Vĩ độ, mùa trong năm và thời gian trong ngày ảnh hưởng đến tốc độ tổng hợp vitamin D₃ qua da khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời; ở các vĩ độ cao hơn, đường đi của bức xạ tia cực tím B từ mặt trời dài hơn và nhiều bức xạ tia cực tím hơn bị lớp ozon hấp thụ; do đó, lượng tia đến được bề mặt trái đất ít hơn. Việc phơi lưng của một người trưởng thành da trắng dưới ánh nắng mặt trời gay gắt mùa hè (giữa tháng 7) trong 10 đến 12 phút ở vùng đông bắc Hoa Kỳ sẽ tạo ra khoảng 10.000 đến 20.000 IU vitamin D₃ trong khoảng thời gian 24 giờ tiếp theo.¹¹² (Đối với người da màu, có thể cần từ 30-120 phút tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để có tác dụng tương đương.) Kem chống nắng và quá trình lão hóa cũng làm giảm sự hình thành cholecalciferol qua da khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Cả hai dạng vitamin D đều trải qua các biến đổi hóa học tương tự để trở thành các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học. Vitamin D được uống vào được đóng gói thành các chylomicron và hấp thu vào hệ bạch huyết của ruột, sau đó đi vào tuần hoàn. Vitamin D₃ và D₂ và các chất chuyển hóa của chúng được vận chuyển trong huyết thanh liên kết với protein gắn vitamin D (DBP), một biến thể đa hình của α2-globulin huyết thanh do gan tổng hợp và được mã hóa bởi gen GC. DBP liên kết với vitamin D và các chất chuyển hóa hydroxyl hóa của nó với ái lực và khả năng cao.¹¹³

Hình 9.4 Tổng hợp và chuyển hóa vitamin D. Ở da, 7-dehydrocholesterol được chuyển hóa thành cholecalciferol (vitamin D₃), sau đó được hydroxyl hóa ở carbon 25 tại gan để tạo thành calcidiol (25OHD₃) và ở carbon 1 tại thận để tạo thành calcitriol [1,25(OH)₂D₃]. Calcitriol bị bất hoạt bởi sự hydroxyl hóa ở carbon 24 hoặc carbon 23. Hormon cận giáp (PTH) tăng cường tổng hợp calcitriol và cản trở quá trình dị hóa của nó. Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-23 (FGF23) đối kháng với sự tổng hợp calcitriol và đẩy nhanh quá trình phân hủy của nó. (Từ Christakos, S., Dhawan, P., Verstuyf, A., và cộng sự. (2016). Vitamin D: metabolism, molecular mechanisms of action, and pleiotropic effects. Physiol Rev, 96, 365–408. Với sự cho phép).

Tuần tự, vitamin D được hydroxyl hóa hai lần, lần đầu ở gan tại carbon 25 chủ yếu bởi vitamin D 25-hydroxylase được mã hóa bởi gen microsom CYP2R1 để tạo thành 25-hydroxyvitamin D₃ (25OHD₃ = calcidiol), và lần thứ hai ở ty thể của ống lượn gần tại carbon 1 để tạo thành 1,25-dihydroxyvitamin D₃ [1,25(OH)₂D₃ = calcitriol].²² ¹¹⁰ Từ huyết thanh, phức hợp 25-hydroxyvitamin D/DBP được vận chuyển vào bào tương của các tế bào ở ống lượn gần, liên kết với một protein xuyên màng gọi là megalin (được mã hóa bởi LRP2) và được tác động bởi 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase của ty thể (được mã hóa bởi CYP27B1). Nhóm 1α-hydroxyl của calcitriol là cần thiết cho sự liên kết của nó với VDR.¹¹⁴ Chín exon của CYP27B1 mã hóa một protein 507 AA với một chuỗi tín hiệu ty thể ở đầu tận cùng amino và các vị trí liên kết ferredoxin và heme trong cấu trúc của nó. Là một enzym cytochrom P450 ty thể loại I, 25OHD-1α-hydroxylase cần các electron từ nicotinamid adenin dinucleotid phosphat khử (NADPH) cho hoạt động xúc tác của nó, các electron này được vận chuyển đến protein enzym bởi các protein vận chuyển electron—NADPH-ferredoxin và ferredoxin reductase.¹¹⁰ ¹¹⁵ (CYP27B1 cũng được biểu hiện bởi các tế bào rụng và hợp bào nuôi của nhau thai, các tế bào biểu mô của da, tuyến cận giáp, tế bào tiểu đảo tụy, tuyến giáp, tế bào sụn và nguyên bào xương, cũng như bởi các đại thực bào và tế bào T/B của hệ miễn dịch.¹¹⁰)

Sự biểu hiện của CYP27B1 ở ống thận được kích thích bởi hạ canxi máu, hạ phosphat máu, PTH, calcitonin, GH, IGF-I, và prolactin và bị ức chế bởi calcitriol và FGF23/Klotho. Trong các monocyt và đại thực bào, sự biểu hiện của CYP27B1 có thể được gây ra bởi các cytokine viêm, chẳng hạn như interferon-γ nhưng không được điều hòa bởi nồng độ Ca²⁺, phosphat, PTH, hoặc calcitriol.¹⁰⁹ ¹¹⁰ Ngược lại, tăng canxi máu và tăng phosphat máu trực tiếp ức chế biểu hiện của CYP27B1. Calcitriol có tác dụng tự ức chế trực tiếp lên biểu hiện của CYP27B1 ở thận thông qua VDR và do đó lên chính quá trình tổng hợp của nó; nó cũng gián tiếp ức chế biểu hiện của CYP27B1 bằng cách làm suy giảm tổng hợp PTH trong tuyến cận giáp.¹⁰⁸ FGF23 làm giảm hoạt động của 25OHD-1α-hydroxylase, trong khi calcitriol làm tăng biểu hiện của FGF23, thiết lập một cách hiệu quả một hệ thống kiểm soát tương hỗ cho các hợp chất này.⁵⁷ ⁶⁴ ¹¹⁶ Calcitriol hoạt động trong tuyến cận giáp để tăng biểu hiện của CASR, do đó ức chế biểu hiện của PTH và gián tiếp là của CYP27B1. Cả calcidiol và calcitriol đều bị bất hoạt bởi sự hydroxyl hóa ở carbon 24 bởi các tế bào ống thận biểu hiện gen CYP24A1 (mã hóa vitamin D 24-hydroxylase), gen có sự biểu hiện được kích thích bởi calcitriol và FGF23/Klotho và bị ức chế bởi PTH; calcitriol cũng có thể bị bất hoạt bởi sự hydroxyl hóa ở carbon 23 và chuyển đổi thành một lacton (xem Hình 9.4).²²

Vì calcidiol chỉ có tác dụng ức chế tối thiểu đối với sự sản xuất của chính nó, nên nồng độ calcidiol trong huyết thanh phản ánh lượng dự trữ vitamin D có sẵn trong cơ thể. Tuy nhiên, các biến thể di truyền của DHCR7 mã hóa 7-dehydrocholesterol reductase, CYP2R1, GC, và VDR mã hóa VDR có thể ảnh hưởng đến nồng độ calcidiol trong huyết thanh.¹¹⁷ Mặc dù chưa có sự đồng thuận do sự thay đổi trong phương pháp xét nghiệm calcidiol, khuyến nghị hiện tại để giải thích nồng độ 25OHD là: dưới 12 ng/mL là thiếu vitamin D; 12 đến 20 ng/mL là không đủ; trên 20 đến 50 ng/mL là đủ; và ngộ độc trên 100 ng/mL nếu có liên quan đến tăng canxi máu, tăng canxi niệu và nồng độ PTH huyết thanh bị ức chế.¹¹⁸ ¹¹⁹ Hiện tại, khuyến cáo rằng tất cả trẻ sơ sinh (dù bú mẹ hay bú sữa công thức) đều nhận được bổ sung vitamin D 400 IU/ngày và trẻ em từ 1 đến 18 tuổi nhận 600 đến 1000 IU vitamin D mỗi ngày, tùy thuộc vào màu da và vĩ độ nơi cư trú.¹¹⁸ ¹²⁰ Đã có khuyến nghị rằng trẻ sinh non nên uống 200 đến 800 IU vitamin D mỗi ngày, nồng độ 25OHD huyết thanh của những đối tượng này cần được đo lường nối tiếp, và liều vitamin D được điều chỉnh lại theo chỉ định. Giới hạn trên được khuyến nghị của việc hấp thu vitamin D là 4000 IU/ngày cho tất cả các nhóm tuổi trên 8 tuổi (xem Bảng 9.2).³⁰ Ở phụ nữ mang thai thiếu vitamin D, việc bổ sung vitamin D đã làm giảm tỷ lệ sinh non, tiền sản giật ở mẹ và đái tháo đường thai kỳ.¹²¹ Ở người trung niên và người lớn tuổi, việc hấp thu 400 đến 800 IU cholecalciferol mỗi ngày có thể làm giảm nhẹ tỷ lệ tử vong do mọi nguyên nhân.¹²² Tuy nhiên, việc bổ sung không có tác dụng đối với nguy cơ mắc các rối loạn tim mạch, khối u, chuyển hóa glucose và béo phì bị thay đổi, rối loạn tâm trạng, và một số bệnh nhiễm trùng và không nhiễm trùng khác. Mặc dù nồng độ 25OHD huyết thanh dưới mức bình thường có thể được ghi nhận ở nhiều bệnh nhân mắc nhiều loại bệnh khác nhau, nhưng có khả năng tình trạng giảm vitamin D trong những trường hợp này là hậu quả của bệnh chứ không phải là nguyên nhân của nó.

Calcitriol lưu hành liên kết với DBP và đi vào tế bào đích (đường ruột, thận, tuyến cận giáp, xương và các vị trí khác), nơi nó liên kết với VDR bào tương, chuyển vị vào nhân, dị hợp phân tử với thụ thể retinoid X (RXR), liên kết với yếu tố đáp ứng VDR (VDRE) của gen được chọn, và kích thích hoặc ức chế biểu hiện gen bằng cách tuyển mộ các yếu tố điều hòa phiên mã đặc hiệu cho vị trí. Các VDRE có thành phần nucleotide đa dạng và, mặc dù thường có mặt trong chuỗi 5′ ở phía trước gen mục tiêu, cũng có thể nằm ở vị trí rất xa so với điểm bắt đầu phiên mã.²²

Các chức năng chính của calcitriol là tăng cường hấp thu canxi và phosphat ở ruột và ống thận, do đó làm tăng nồng độ của chúng trong huyết thanh và tăng cường khoáng hóa xương, và tăng cường tiêu xương bằng cách kích thích sản xuất RANK-ligand của nguyên bào xương, do đó kích hoạt sự hình thành hủy cốt bào.²² Trong các giai đoạn cân bằng canxi âm, calcitriol cản trở quá trình khoáng hóa xương bằng cách tăng sản xuất các chất ức chế quá trình này, chẳng hạn như pyrophosphat và osteopontin. Trong số hơn 1000 gen mục tiêu của calcitriol/VDR có: TNFSF11 (RANK-Ligand—chất hoạt hóa sự hình thành hủy cốt bào), LRP5 (đồng thụ thể thụ thể lipoprotein 5 cho tương tác thụ thể WNT/Frizzled), TRPV6 (kênh canxi ruột), FGF23, SLC34A3 (kênh phosphat thận—NPT2c), PTH, PTHLH, KL (Klotho), CYP24A1 (25-Hydroxyvitamin D-24 hydroxylase), và CA2 (Carbonic anhydrase 2).⁶²

Calcitriol bị bất hoạt trong xương, ruột, gan và thận bởi quá trình glucuronid hóa, sulfat hóa, hydroxyl hóa đa vị trí (carbon-23, -24, -26) và hình thành lacton thành các hợp chất tan trong nước (chẳng hạn như axit calcitroic) được bài tiết qua nước tiểu và mật.¹⁰⁸ ¹⁰⁹ ¹¹⁰ Ở thận, 25OHD (calcidiol) và 1,25(OH)₂D (calcitriol) được chuyển đổi thành 24R,25(OH)₂D và 1,24R,25(OH)₃D, tương ứng, bởi 25OHD-24 hydroxylase của ty thể được mã hóa bởi CYP24A1, là bước đầu tiên trong một loạt các quá trình hydroxyl hóa làm tăng độ hòa tan trong nước của các sản phẩm, cho phép chúng được bài tiết qua mật và thận (xem Hình 9.3). Sự biểu hiện của CYP24A1 được tăng lên bởi tăng canxi máu, tăng phosphat máu, FGF23 và calcitriol, cũng như các axit retinoic và lithocholic, rifampicin, carbamazepin và phenobarbital và bị ức chế bởi hạ canxi máu và PTH.¹¹⁵ CYP24A1 cũng được biểu hiện bởi nguyên bào sợi, phổi, ruột, tế bào trứng, não, tuyến giáp và các mô khác.¹⁰⁹ Việc cắt chuỗi bên giữa các carbon 23 và 24 đã được hydroxyl hóa bởi các enzym phụ thuộc cytochrom P450-3A của gan (được mã hóa bởi CYP3A4) tạo ra axit calcitroic tan trong nước được bài tiết qua mật.¹⁰⁸ ¹⁰⁹ Phenobarbital, phenytoin, carbamazepin và rifampicin làm suy giảm quá trình khoáng hóa xương bằng cách bất hoạt calcitriol và làm như vậy bằng cách tăng trạng thái hydroxyl hóa của nó bằng cách liên kết và kích hoạt thụ thể pregnan X hạt nhân (NR112), thụ thể này lần lượt làm tăng biểu hiện của CYP3A4.¹²³ Calcitriol cũng có thể gây ra sự biểu hiện của các hydroxylase sử dụng cytochrom P450-3A, do đó tăng cường quá trình hydroxyl hóa và phân hủy của chính nó. Các đột biến mất chức năng của CYP24A1 dẫn đến tăng canxi máu (vô căn) ở trẻ sơ sinh bằng cách giảm tốc độ phân hủy và do đó kéo dài đời sống sinh học của calcitriol.¹²⁴

Mặc dù trọng tâm đã được đặt vào hệ thống nội tiết vitamin D trong việc điều hòa cân bằng nội môi khoáng chất và sức khỏe của xương, vai trò của nó như một yếu tố cận tiết cũng có thể được xem xét. Tế bào mỡ không chỉ lưu trữ vitamin D mà còn biểu hiện các hoạt động của vitamin D-25 hydroxylase và 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase, cho thấy rằng mỡ có thể là một nơi tổng hợp calcidiol và calcitriol.¹⁰⁹ Phần lớn calcitriol lưu hành liên kết với DBP, nhưng chính phần tự do của nó mới có hoạt tính sinh học. Thật vậy, nồng độ DBP trong huyết thanh không ảnh hưởng đến lượng calcitriol đi vào tế bào và điều hòa phiên mã gen.¹¹⁴ Khoảng 0,04% calcidiol và 0,4% calcitriol có mặt ở dạng tự do trong huyết thanh. Các khoảng “bình thường” của nồng độ calcitriol là: trẻ sơ sinh 8 đến 72 pg/mL, trẻ sơ sinh và trẻ em 15 đến 90 pg/mL, và người lớn 21 đến 65 pg/mL.

Calcitriol phát huy tác dụng sinh học của mình bằng cách liên kết với VDR bào tương, dị hợp phân tử với RXRα, đi vào nhân và liên kết với VDRE đặc hiệu, do đó điều hòa sự biểu hiện của hơn 1000 gen mục tiêu liên quan đến chuyển hóa khoáng chất và xương và các quá trình khác ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tế bào, các chức năng của hệ cơ xương, tim mạch, miễn dịch, da và tế bào tiểu đảo tụy và chuyển hóa năng lượng.¹⁰⁸ ¹¹⁴ ¹²⁵ ¹²⁶ Các tác dụng hạt nhân của calcitriol diễn ra trong vài giờ đến vài ngày khi các quá trình phiên mã, dịch mã, biến đổi sau dịch mã đối với (các) protein được mã hóa, lưu trữ và bài tiết xảy ra ở nhiều khoang bào tương. VDR cũng liên kết với các caveolae của màng tế bào—các chỗ lõm hình chai của màng bao gồm sphingolipid và cholesterol, nơi sau khi liên kết với phối tử, VDR có thể tương tác với các hệ thống truyền tín hiệu nội bào để tạo ra các phản ứng chức năng nhanh của tế bào.¹²⁷ ¹²⁸ Các phản ứng nhanh của tế bào đối với calcitriol được tạo ra bởi sự liên kết với VDR ở caveolae rõ ràng trong vài giây đến vài phút sau khi tiếp xúc và bao gồm: hấp thu canxi tức thì ở ruột (transcaltachia), mở các kênh canxi và clorua phụ thuộc điện thế ở nguyên bào xương, di chuyển tế bào nội mô và bài tiết insulin của tế bào β tụy. Chính cấu hình ba chiều linh hoạt của calcitriol cho phép phối tử này có cả tác động bộ gen và phi bộ gen (đáp ứng nhanh).¹¹⁴ ¹²⁷ Cấu trúc ba chiều biến đổi của calcitriol là kết quả của: (1) sự quay của các cặp carbon chuỗi bên 17-20, 20-22, 22-23, 23-24, và 24-25; (2) sự quay của liên kết carbon 6-7 quanh vòng B; và (3) sự chuyển đổi qua lại giữa hai dạng ghế với sự hình thành cấu hình α- hoặc β- của vòng A giống cyclohexan. Sự quay quanh liên kết carbon 6-7 của vòng B cho phép calcitriol có cấu hình 6-s-trans mở rộng hoặc cấu dạng 6-s-cis. Chính dạng trans của calcitriol với cấu hình ghế-β của vòng A được nhận biết và liên kết bởi túi kỵ nước của VDR hạt nhân. VDR liên kết với phối tử tương tác với RXR tạo thành một heterodimer được nhận biết bởi các chuỗi sáu bazơ DNA đặc hiệu (VDRE) trong vùng điều hòa của các gen mục tiêu.¹⁰⁹ Các chuỗi nucleotide của nhiều VDRE rất đa dạng nhưng nói chung bao gồm hai nửa của các hexanucleotid tương tự được nối với nhau bằng ba nucleotide (thay đổi).¹¹⁰ Phức hợp calcitriol/VDR-RXR-VDRE sau đó tuyển mộ các protein đồng điều hòa kích hoạt phiên mã hoặc ức chế phiên mã, cho phép các tác động phiên mã bộ gen của nó. Dạng cis của calcitriol cho phép các hoạt động nhanh liên quan đến màng tế bào của nó.

Calcitriol chủ yếu kiểm soát chức năng của ruột, xương và thận bằng cách điều hòa sự biểu hiện của các gen mã hóa các chất vận chuyển canxi (calbindin-D₂₈ₖ, calbindin-D₉ₖ), các kênh canxi (TRPV5—biểu hiện chủ yếu ở thận; TRPV6—biểu hiện chủ yếu ở đường ruột), các protein chất nền xương (osteocalcin, osteopontin, collagen loại I, phosphatase kiềm), và các chất hoạt hóa hủy cốt bào (RANK-ligand). Calcitriol thúc đẩy sự hình thành xương nội sụn; nó làm tăng chiều dài của các xương dài bằng cách khuếch đại thể tích, sự tăng sinh và biệt hóa của các tế bào sụn đầu xương và thúc đẩy sự khoáng hóa của chất nền sụn.¹²⁹ Calcitriol làm tăng sự hình thành xương bè và xương vỏ bằng cách tăng số lượng và chức năng của nguyên bào xương; nó làm tăng hoạt động của phosphatase kiềm, tổng hợp osteocalcin, và hình thành collagen loại I và ức chế sự tiêu xương bởi các hủy cốt bào. Calcitriol trực tiếp ức chế phiên mã PTH trong tuyến cận giáp hoạt động thông qua VDR. Vitamin D cũng quan trọng cho sự phát triển và sức mạnh bình thường của cơ bắp.

Qua trung gian của VDR hạt nhân, calcitriol kích thích sự hấp thu hoặc tái hấp thu canxi ở ruột, xương và thận. Ở tá tràng và đoạn đầu ruột non, calcitriol làm tăng hiệu quả hấp thu canxi từ lòng ruột bằng cách tăng số lượng các kênh vận chuyển canxi biểu mô (TRPV6) trong tế bào ruột, sự di chuyển của nó qua bào tương, và sự chuyển của nó qua màng đáy bên vào tuần hoàn, một phần bằng cách gây cảm ứng calbindin₉ₖ, một protein liên kết canxi, phosphatase kiềm, Ca-ATPase, calmodulin, và các protein khác.¹³⁰ Calcitriol cũng làm tăng hấp thu phosphat ở hỗng tràng và hồi tràng thông qua một cơ chế xuyên tế bào sử dụng chất đồng vận chuyển Na⁺-HPO₄²⁻ loại II NPT2a (được mã hóa bởi SLC34A1) được biểu hiện trên bề mặt lòng ống của tế bào ruột. Khi lượng dự trữ vitamin D đầy đủ, 40% canxi và 80% phosphat trong chế độ ăn có thể được hấp thu. Hiệu quả hấp thu khoáng chất thậm chí còn lớn hơn trong các giai đoạn tăng trưởng nhanh, mang thai và cho con bú. Một nhiệm vụ chính của calcitriol là duy trì nồng độ canxi và phosphat trong máu ở mức đủ để duy trì quá trình khoáng hóa của osteoid—chất nền xương chứa collagen được tổng hợp bởi các nguyên bào xương. Nghịch lý thay, trong các trạng thái thiếu canxi, calcitriol hoạt động gián tiếp trong xương để gây ra sự biệt hóa của tế bào gốc đơn nhân thành hủy cốt bào bằng cách kích thích tổng hợp các yếu tố hoạt hóa hủy cốt bào của nguyên bào xương/tế bào đệm, chẳng hạn như RANK-ligand. Trong các giai đoạn thiếu canxi, calcitriol có thể thúc đẩy sự tiêu xương thông qua việc tăng sản xuất osteopontin của nguyên bào xương, một protein không collagen của chất nền xương mà các thụ thể integrin trên bề mặt tế bào hủy cốt bào liên kết, cho phép hình thành hốc dưới hủy cốt bào cần thiết cho sự tiêu xương. Calcitriol cũng kích thích các nguyên bào xương sản xuất osteocalcin, phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương, osteoprotegerin, và các cytokine khác nhau.

Một số chất tương tự vitamin D₃ tổng hợp đã được điều chế, bao gồm alfacalcidiol [1α-(OH)D₃], paricalcitol [19-nor-1,25(OH)₂D₂] calcipotriol [1α,25-(OH)₂-24-cyclopropyl-D₃], maxacalcitrol [1α,25-(OH)₂-22-oxa-D₃], và tacalcitol [1α,24R-(OH)₂D₃] và đã được sử dụng trong điều trị bệnh nhân bị cường cận giáp thứ phát, loãng xương và vẩy nến. Các chất tương tự vitamin D này đã được thiết kế để giữ lại các hoạt động không gây tăng canxi máu của hợp chất mẹ trong khi giảm các đặc tính gây tăng canxi máu của chúng. Calcitriol và các chất tương tự vitamin D₃ có nhiều tác dụng điều hòa miễn dịch.¹³¹ Trong các mô hình động vật của các bệnh tự miễn, chẳng hạn như viêm não tủy tự miễn thực nghiệm, lupus ban đỏ hệ thống, viêm tuyến giáp tự miễn, đái tháo đường tự miễn và bệnh viêm ruột, calcitriol có tác dụng bảo vệ. Calcitriol và các chất tương tự của nó ức chế sự biệt hóa của tế bào lympho T thành tế bào Th1 tiết ra interleukin-2, yếu tố hoại tử khối u (TNF)-α, và interferon-γ, do đó sửa đổi thực nghiệm sự khởi phát, diễn biến và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Calcitriol và các chất tương tự cũng có tác dụng biệt hóa và chống tăng sinh đối với nhiều loại tế bào; do đó, calcitriol gây ra sự biệt hóa của các tiền tủy bào thành các monocyt và đại thực bào. Các tác nhân này tăng cường sự biệt hóa của các tế bào sừng và khi được dùng đường uống hoặc tại chỗ cho bệnh nhân bị bệnh vẩy nến thông thường sẽ cải thiện bệnh; chúng đặc biệt hiệu quả khi được dùng đồng thời với một glucocorticoid tại chỗ. Trong ống nghiệm, calcitriol và các chất tương tự của nó ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt, vú và đại tràng; trên cơ thể sống, thực nghiệm, calcitriol và các chất tương tự của nó ngăn ngừa hoặc làm giảm sự hình thành khối u vú trong khi nếu không có VDR, sự phát triển của khối u vú sẽ được tăng cường.¹³¹ Calcitriol ngăn ngừa tăng huyết áp và phì đại tim ở những con chuột mà gen VDR hoặc CYP27B1 đã bị “knock-out”. Ở người, dữ liệu suy luận cho thấy rằng vitamin D đóng một vai trò trong sinh lý bệnh của một số rối loạn không liên quan đến xương, bao gồm tăng huyết áp và bệnh tim mạch, các rối loạn tự miễn, bệnh đa xơ cứng và các bệnh nhiễm trùng.⁶² ¹²⁵ ¹²⁶

Thụ Thể Vitamin D

VDR là một yếu tố phiên mã hạt nhân gồm 427 AA được mã hóa bởi gen 11 exon—VDR, được biểu hiện trong đường ruột, thận, tuyến cận giáp, nguyên bào xương, nguyên bào sợi và tế bào sừng của da, các tế bào trong não và hệ tim mạch, nhiều tế bào của hệ miễn dịch, bao gồm đại thực bào, tế bào lympho T và B và tế bào T điều hòa, cũng như các tế bào gan và cơ.¹³² Sự điều hòa biểu hiện của VDR sử dụng các promoter vừa gần nhưng cũng có thể rất xa vị trí nhiễm sắc thể (chr. 12q12–q14) của VDR; một số vị trí promoter thậm chí còn nằm trong các intron của nó. Bởi vì trong exon 2 có hai codon khởi đầu tiềm năng cho phiên mã của VDR, nên có một dạng đồng phân thứ hai của VDR với 423 AA. Ở đầu tận cùng 5′ của nó, VDR có ba exon không mã hóa (1A, 1B, 1C) tiếp theo là các exon 2 đến 9 mã hóa protein hoạt động, cho phép phiên mã ba dạng đồng phân mRNA duy nhất, tùy thuộc vào kiểu ghép nối của các exon 1B và 1C. Là một thành viên của siêu họ gen steroid-tuyến giáp-VDR của các yếu tố hoạt hóa phiên mã hạt nhân, VDR có nhiều miền: một đoạn đầu tận cùng amino ngắn gồm 24 AA (miền A và B) chứa một chức năng hoạt hóa phiên mã độc lập với phối tử được gọi là chức năng hoạt hóa-1 (AF-1) tương tác với yếu tố phiên mã chung IIB, một miền liên kết DNA (C) với hai ngón tay kẽm (exon 2, 3), một vùng “bản lề” (D), và một miền đầu tận cùng carboxyl dài (E) với các vị trí liên kết phối tử và RXRα và một chuỗi hoạt hóa phiên mã thứ hai (AF-2) (exon 7, 8, 9). Hai tín hiệu định vị hạt nhân được tìm thấy trong và ngay phía xa của miền liên kết DNA ngón tay kẽm, tín hiệu đầu tiên nhận biết đặc hiệu yếu tố đáp ứng vitamin D, trong khi ngón tay kẽm thứ hai cho phép dị hợp phân tử với RXRα. Về mặt cấu trúc, miền liên kết phối tử E đầu tận cùng carboxyl bao gồm 12 chuỗi xoắn α (H1–H12) và có hai vùng hoạt hóa xuyên màng phụ thuộc phối tử—E1, giữa AA 232 và 272 và AF2 giữa AA 416 và 424—tuyển mộ các yếu tố đồng hoạt hóa phiên mã (vùng này được gọi là một cistrome) khi VDR được hoạt hóa bằng cách liên kết với calcitriol; nó cũng chứa các chuỗi cho phép dị hợp phân tử với RXRα.¹²⁶

Trong số các yếu tố tăng cường phiên mã VDR có calcitonin, axit retinoic, estrogen và yếu tố phiên mã SP1. Một phần, estrogen làm tăng biểu hiện của VDR thông qua việc liên kết với các thụ thể estrogen có mặt trong các caveolae của màng tế bào, các thụ thể này sau đó kích hoạt con đường truyền tín hiệu MAPK.¹³³ PTH điều hòa giảm sự biểu hiện của VDR. VDR được biểu hiện rộng rãi ở đường ruột, ống lượn xa của thận, nguyên bào xương, tế bào sừng, nang lông, nguyên bào sợi, cơ trơn và cơ tim, phổi, bàng quang, tuyến giáp, cận giáp, tụy, vỏ và tủy thượng thận, tuyến yên, nhau thai, tử cung, buồng trứng, tinh hoàn, tuyến tiền liệt, các tế bào lympho T và B được hoạt hóa, đại thực bào, monocyt, lách, tuyến ức và amidan, não, tủy sống và các hạch cảm giác. Các đột biến mất chức năng của VDR dẫn đến bệnh còi xương kháng vitamin D (còi xương phụ thuộc vitamin D, loại 2A—OMIM 277440).

Trong khi hầu hết các thành viên của siêu họ các yếu tố hoạt hóa xuyên màng thụ thể hạt nhân kết cặp dưới dạng homodimer để liên kết với các yếu tố đáp ứng hormon đặc hiệu của chúng của gen mục tiêu, phức hợp calcitriol-VDR lại hợp tác thông qua miền E (liên kết phối tử) của nó với đối tác bắt buộc—RXRα không liên kết phối tử (được mã hóa bởi RXRA) để tạo thành một heterodimer, sau đó liên kết với một VDRE. Phối tử nội sinh cho RXRα là axit 9-cis-retinoic. Khi không liên kết phối tử, phần lớn VDR ở trong bào tương; sự liên kết của calcitriol với VDR dẫn đến sự dị hợp phân tử với RXRα và sự chuyển vị của phức hợp ba thành phần vào nhân. VDR không liên kết phối tử cũng có thể được hướng đến VDRE của gen mục tiêu của nó bằng cách tương tác với yếu tố phiên mã hội chứng Williams (WSTF, được mã hóa bởi BAZ1B), một thành phần của một phức hợp đa protein, tái cấu trúc chromatin được gọi là WINAC (WSTF bao gồm phức hợp lắp ráp nucleosom); ở đó, VDR vẫn không hoạt động cho đến khi liên kết với calcitriol.¹³⁴ Có một số loại VDRE nằm trong vùng promoter của các gen mục tiêu: dương chung, âm thông thường và âm giống E-box.¹³⁵ VDRE dương chung hoặc hoạt hóa phiên mã bao gồm hai chuỗi hexanucleotid lặp lại được nối với nhau bằng ba bazơ nucleotid không đặc hiệu—5’… (A/G)GGTCA-nnn-(A/G)TTCA…3′ (113, 135). RXRα liên kết với nửa 5′ của VDRE và VDR liên kết với đoạn 3′ của nó. VDRE âm thông thường hoặc ức chế phiên mã bao gồm một bản sao duy nhất của VDRE dương chung với chuỗi nucleotide—5’… (A/G)G(G/T)TCA…3′; chính thông qua VDRE âm thông thường mà calcitriol ức chế sự biểu hiện của PTH và PTHLH. Chuỗi nucleotide của VDRE âm giống E-box là 5’… CANNTG…3′. Sau khi liên kết với VDRE được chỉ định, phức hợp calcitriol-VDR-RXRα-WINAC tuyển mộ các protein điều chỉnh đồng hoạt hóa hoặc đồng ức chế (ví dụ: yếu tố phiên mã liên quan đến runt 2 [được mã hóa bởi RUNX2], các chất đồng hoạt hóa thụ thể steroid [SRC]-1, -2, -3/họ p160 có hoạt tính histone acetyl transferase, phức hợp tái cấu trúc chromatin, SWI/SNF, protein liên kết DNA phụ thuộc interleukin 6 [còn được gọi là C/EBPβ- được mã hóa bởi CEBPB], TRIP/SUG1, CPB/p300, TIF1) vào vị trí promoter, cũng như bộ máy hoạt hóa phiên mã chung của gen mục tiêu (TF-IIA, -B, họ TAF).¹¹³ ¹³⁵ ¹³⁶

Histon là các thành phần protein chứa lysin của chromatin, một phức hợp của protein và DNA mà một nhiễm sắc thể được cấu tạo, có thể trải qua sự biến đổi biểu sinh; 147 cặp bazơ của DNA quấn quanh một octamer histon bao gồm hai bản sao của mỗi histon H2A, H2B, H3 và H4 tạo thành một nucleosom, một cấu trúc điều hòa sự sao chép, sửa chữa và biểu hiện của các gen.¹³⁴ Sự điều hòa biểu sinh của biểu hiện gen đạt được, một phần, bởi các phức hợp enzym biến đổi histon tái cấu trúc chromatin bằng cách thay đổi trạng thái methyl hóa, acetyl hóa, phosphoryl hóa, ubiquitin hóa, sumoylation và đồng phân hóa prolin của histon.¹³⁷ WSTF là một thành phần của ba phức hợp tái cấu trúc chromatin phụ thuộc ATP làm thay đổi vị trí của nucleosom và do đó ảnh hưởng đến sự tiếp xúc của gen với bộ máy phiên mã chính và theo đó là sự biểu hiện hoặc im lặng của gen; chúng được hướng đến các vị trí hoạt động bởi các biến đổi histon đặc hiệu.¹³⁴ Trong protein WSTF có một miền liên kết chromatin (PHD), một miền tyrosine kinase cho phép nó phosphoryl hóa các gốc tyrosin của histon, và một vị trí liên kết cho VDR. Ngoài WSTF, phức hợp tái cấu trúc chromatin phụ thuộc ATP WINAC còn bao gồm 12 tiểu đơn vị khác; nó đóng một vai trò trong việc lắp ráp chromatin và tiến trình chu kỳ tế bào và tạo điều kiện cho sự hoạt hóa của CYP24A1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-24-hydroxylase trong khi ức chế CYP27B1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase (Hình 9.5).

Hình 9.5 Sự điều hòa hoạt động của thụ thể vitamin D (VDR) bằng tương tác với phức hợp lắp ráp nucleosom bao gồm WSTF (WINAC) và chất ức chế tương tác với VDR (VDIR). A, Trong điều kiện cơ bản, histone deacetylase (HDAC), VDR-retinoid x receptor (RXR) không liên kết phối tử và VDIR liên kết với yếu tố đáp ứng vitamin D (VDRE) của CYP24A1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-24 hydroxylase và ức chế biểu hiện gen; sau khi calcitriol liên kết với VDR-RXR, HDAC được thay thế bằng một phức hợp hoạt hóa histone acetyltransferase (p300/CBP), dẫn đến phiên mã tích cực của CYP24A1. B, Tác dụng tự điều hòa của calcitriol đối với sự tổng hợp của chính nó được trung gian bởi tương tác của nó với phức hợp VDR-RXR-VDIR-WINAC và sự thay thế của histone acetyltransferase bằng histone deacetylase. (Từ Barnett, C., Krebs, J.E. (2011). WSTF does it all: a multifunctional protein in transcription, repair and replication. Biochem Cell Biol, 89, 12–23. Với sự cho phép).

Sự hoạt hóa gen bởi phức hợp calcitriol-VDR-RXR-WINAC được bắt đầu bằng việc tuyển mộ một phức hợp histone acetyl transferase-helicase (ví dụ: SRC/SWI/SNF) đến đoạn promoter của gen mục tiêu; sự acetyl hóa một gốc lysin trong một protein histon làm mất ổn định vùng này, cho phép DNA ξετυλίγεται, do đó cấp cho các yếu tố phiên mã cơ bản và RNA polymerase II quyền truy cập vào điểm bắt đầu phiên mã, từ đó tạo ra mô hình RNA của gen mục tiêu. Một chất đồng hoạt hóa VDR khác là protein tương tác với vitamin D (DRIP—được mã hóa bởi MED4) liên kết VDRE và điểm bắt đầu khởi động của gen mục tiêu với RNA polymerase II và các đồng yếu tố của nó.¹²⁶ Các chất đồng ức chế làm cho chromatin co lại bằng cách loại bỏ các nhóm acetyl hoặc thêm các nhóm methyl vào các gốc lysin trong một protein histon, do đó làm im lặng biểu hiện gen. Vì VDRE âm E-box thiếu VDRE hexameric thông thường, VDRE này liên kết và phiên mã gen bị ức chế (ví dụ: CYP24A1 mã hóa vitamin D- 24-hydroxylase) bởi sự tương tác của VDR không liên kết phối tử với chất ức chế tương tác với VDR (VDIR được mã hóa bởi TCF3), một quá trình liên quan đến việc tuyển mộ một histone deacetylase. Calcitriol ức chế sự hoạt hóa của CYP27B1 mã hóa 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase bằng cách liên kết với VDR liên kết với phức hợp VDIR-WINAC, do đó thay thế histone acetyltransferase bằng một histone deacetylase, từ đó dừng lại sự hoạt hóa phiên mã (xem Hình 9.5).¹³⁴ ¹³⁵ Ngoài các tác dụng điều hòa đối với biểu hiện gen bằng cách thay đổi các gốc lysin của histon, sự methyl hóa do calcitriol-VDR-RXR gây ra của các gốc cytosin của DNA tại các vị trí CpG trong vùng promoter 5′ của CYP27B1 (một biến đổi biểu sinh khác) cũng ức chế sự biểu hiện của gen này. Sự điều hòa dương và âm của biểu hiện gen mục tiêu bởi VDR cũng có thể đạt được bằng cách tương tác của phức hợp VDR với các yếu tố phiên mã khác.¹³⁶ Như được minh họa trong Hình 9.5, WINAC tham gia vào cả phiên mã và ức chế gen qua trung gian calcitriol-VDR-VDIR.¹³⁵ Việc xóa hoặc các đột biến mất chức năng của BAXB1 (mã hóa WSTF) làm suy giảm mối liên kết giữa calcitriol, VDR và WINAC và do đó cản trở các tác dụng ức chế của calcitriol đối với phiên mã của CYP27B1, dẫn đến tăng tổng hợp 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase và tổng hợp quá mức calcitriol, có lẽ là quá trình sinh lý bệnh dẫn đến tăng canxi máu ở những bệnh nhân mắc hội chứng Williams.

Một số trong vô số các gen có biểu hiện được điều hòa bởi VDR được liệt kê trong Hình 9.6.¹⁰⁹ ¹³⁶ Việc có thể có hơn 2000 VDRE trong bộ gen người cho thấy các tác động lan rộng tiềm tàng của hệ thống vitamin D.¹³⁸ Calcitriol hoạt động thông qua VDR kích thích phiên mã các gen mã hóa các protein vận chuyển canxi (TRPV5/6), các protein chất nền xương (osteopontin, osteocalcin), các yếu tố tiêu xương (RANK-ligand), và 25OHD-24-hydroxylase và ức chế các gen mã hóa PTH, PTHrP, và 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase. Phức hợp calcitriol-VDR cũng ức chế biểu hiện của nhiều cytokine (interleukin-2, interferon-γ, yếu tố kích thích tạo cụm tế bào hạt-đại thực bào) bằng cách tương tác tiêu cực với các yếu tố phiên mã tăng cường phiên mã của chúng.

Hình 9.6 Một số trong hơn 1000 gen được điều hòa bởi calcitriol và thụ thể vitamin D. (Từ Nagpal, S., Na, S., Rathnachalam, R. (2005). Noncalcemic actions of vitamin D receptor ligands. Endocr Re, 26, 662–687. Với sự cho phép).

Mặc dù VDR là cần thiết cho các hoạt động của calcitriol ở ruột, thận, xương, da và các nơi khác, sự mất mát của nó không cản trở quá trình hình thành phôi và phát triển của thai nhi ở người có các đột biến mất chức năng ở VDR và kháng vitamin D hoặc ở những con chuột mà gen Vdr đã bị “knock-out”. Ở những con chuột sơ sinh, đồng hợp tử cho các đột biến xóa mục tiêu dẫn đến sự cắt ngắn của VDR, bề mặt osteoid tăng lên, quá trình khoáng hóa xương giảm, và sự hình thành sụn đĩa đầu xương bị rối loạn với các cột tế bào sụn không đều, tăng chất nền và tăng mạch máu quá mức so với những con chuột kiểu dại hoặc dị hợp tử (Vdr⁺/⁻).¹³⁹ Ngoài ra, rụng lông bắt đầu ở 4 tuần tuổi và hoàn tất ở 4 tháng tuổi ở những động vật đồng hợp tử Vdr⁻/⁻ và được gây ra bởi một khiếm khuyết trong chu kỳ phát triển của nang lông, một bản sao kiểu hình của chứng rụng tóc toàn thân liên quan đến sự mất mát của gen hairless (HR), một chất đồng ức chế phiên mã tương tác với VDR.¹³⁶ (Bản thân nang lông, mặc dù phụ thuộc vào VDR để có chu kỳ sinh lý, không cần calcitriol; do đó, việc duy trì nang lông bình thường là một chức năng độc lập với phối tử của VDR.⁶² ¹⁴⁰) Việc duy trì nồng độ canxi và phosphat huyết thanh bình thường bằng cách cho những con chuột con Vdr⁻/⁻ ăn chế độ ăn nhiều canxi-phosphat bắt đầu từ 16 ngày tuổi sẽ ngăn chặn sự phát triển của tất cả các bất thường về xương, cho thấy rằng các tác dụng sinh lý chính của calcitriol và VDR là đối với sự hấp thu canxi và phosphat ở ruột và việc duy trì nồng độ bình thường của các ion này trong huyết thanh.¹³⁹

Calcitriol cũng có các tác dụng nhanh, phi bộ gen được trung gian thông qua cả một thụ thể liên kết màng tế bào và VDR hạt nhân được chỉ định ¹²⁸ ¹⁴¹ (Hình 9.7). Protein màng tế bào định vị ở các caveolae (các chỗ lõm) liên kết với 1,25-dihydroxyvitamin D đã được đặt tên là “protein liên kết steroid đáp ứng nhanh liên kết màng” (MARRS-BP được mã hóa bởi PDIA3).¹²⁶ ¹⁴¹ Sau khi calcitriol liên kết với MARRS-BP, tín hiệu của nó được truyền bởi một số hệ thống truyền tín hiệu nội bào cổ điển bao gồm: (1) cảm ứng adenylyl cyclase của AMP vòng và PKA; (2) tăng doanh số phosphoinositid qua trung gian PLC và D, dẫn đến tạo ra DAG và IP₃ làm tăng tính thấm của các kênh Ca²⁺ và giải phóng Ca²⁺ từ các vị trí lưu trữ trong lưới nội chất; (3) protein Gq thông qua hoạt hóa PL-β1 và tái phân bố nội bào của các dạng đồng phân PKC (α, β, δ); và (4) kinase hoạt hóa Jun và con đường MAPK.¹⁴¹ Trong vòng vài phút sau khi tiếp xúc một mô đáp ứng với vitamin D (ví dụ: ruột, tế bào sụn, nguyên bào xương) với calcitriol, có sự gia tăng nồng độ Ca²⁺ nội bào (transcaltachia) và hoạt hóa PLC, PKC và MAPK.¹²⁷ Phức hợp calcitriol với VDR hạt nhân của nó cũng có các tác dụng nhanh được trung gian bởi sự đồng định vị của VDR hạt nhân với các caveolae màng tế bào và sự tương tác của cả VDR hạt nhân liên kết phối tử và VDR liên kết màng thông qua liên kết với caveolin-1 (được mã hóa bởi CAV1).¹⁴¹ Trong các nguyên bào xương từ những con chuột VDR⁻/⁻ hạt nhân và trong các nguyên bào sợi từ những bệnh nhân có các đột biến mất chức năng của VDR hạt nhân, các hoạt động nhanh của calcitriol bị mất cũng như sự liên kết của VDR hạt nhân với các caveolae—bằng chứng về tầm quan trọng của VDR hạt nhân đối với các phản ứng do màng khởi xướng đối với calcitriol. Trong các tế bào sụn, có sự tăng cường phụ thuộc vào MARRS-BP của dòng canxi, hoạt động PKC và khoáng hóa túi chất nền.¹⁴² VDR liên kết với caveolae màng tế bào có thể liên kết với Gsα và từ đó đến một kênh canxi hoặc adenylyl cyclase hoặc PLC hoặc với caveolin, một protein tương tác với tyrosine kinase phi thụ thể—Src—và lần lượt với PLC hoặc kinase h-Ras.¹⁴³ ¹⁴⁴ Các tác dụng nhanh của vitamin D có thể tối ưu hóa các tác dụng bộ gen của nó bằng cách phosphoryl hóa các protein cần thiết cho phức hợp phiên mã VDR.

Hình 9.7 Các phản ứng bộ gen và phi bộ gen (nhanh) đối với calcitriol. (Từ Norman, A.W., Bouillon, R. (2010). Vitamin D nutritional policy needs a vision for the future. Exp Biol Med, 235, 1034–1045. Với sự cho phép).

Bộ xương: sụn và xương

---

Sự Hình Thành Sụn và Bộ Xương

Bộ xương là khung nâng đỡ của cơ thể. Nó bao gồm sụn và xương, các tế bào chuyên biệt và các dạng mô liên kết cung cấp: (1) hỗ trợ cơ học cho sự bám của cơ/gân để tạo ra chuyển động; (2) lá chắn bảo vệ cho các cơ quan mô mềm; (3) kho chứa tủy xương; (4) nguồn dự trữ canxi, phosphat, magie và các ion quan trọng về mặt chuyển hóa khác; và phục vụ như (5) một cơ quan nội tiết vì các sản phẩm bài tiết của tế bào xương điều hòa chức năng của các cơ quan ở xa—ví dụ, tế bào xương bài tiết sclerostin (được mã hóa bởi SOST), một chất ức chế sự hình thành xương, và FGF23, một yếu tố làm giảm tái hấp thu phosphat ở ống thận và quá trình tổng hợp calcitriol. Nguyên bào sụn, nguyên bào xương, tế bào mỡ, nguyên bào cơ và nguyên bào sợi có nguồn gốc từ một tế bào trung mô chung. Sự hình thành bộ xương bắt đầu trong tử cung với sự biến đổi của các tế bào trung mô từ trung bì tấm bên thành nguyên bào sụn và tế bào sụn, tạo thành các xương dài của bộ xương (Hình 9.8). Quá trình tạo dáng xương diễn ra trong quá trình tăng trưởng trong tử cung và sau khi sinh, khi hình dạng và kích thước của xương được xác định. Các tế bào gốc trung mô trở thành các tế bào màng sụn, nguyên bào sụn và tế bào sụn dưới sự chỉ đạo của yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 2 (FGF2), protein hình thái xương 4 (BMP4), và SRY-Box 5, 6, 9 (SOX5, 6, 9). Sự biểu hiện của SOX9 được kích thích bởi tín hiệu FGF/FGFR thông qua con đường MAPK. SOX9 là một protein 509 AA với một miền tương đồng SRY cũng được biểu hiện ở tinh hoàn, nơi nó chịu trách nhiệm cho sự biệt hóa của các tế bào Sertoli. Các gen mục tiêu của SOX9 bao gồm những gen mã hóa collagen loại II(α1) và aggrecan (AGC1), một protein lõi proteoglycan chondroitin sulfat ảnh hưởng đến độ bền cơ sinh học của sụn. SOX9 được biểu hiện không chỉ ở các tế bào sụn trong giai đoạn nghỉ mà còn ở những tế bào trong giai đoạn tăng sinh nhưng không có ở các tế bào sụn trong giai đoạn trưởng thành phì đại. Nguyên bào sụn chủ yếu được định vị ở màng sụn xung quanh, nơi chúng bài tiết một chất nền bao gồm collagen loại II (COL2A1), elastin (được mã hóa bởi ELN), và aggrecan. Khi được nhúng trong chất nền sụn, các tế bào này được gọi là tế bào sụn. Tế bào sụn trải qua các giai đoạn phát triển tuần tự: (1) tế bào sụn nghỉ hoặc nền nằm liền kề và bên dưới trung tâm cốt hóa thứ cấp ở đầu xương dài; (2) tế bào sụn cột tăng sinh chậm và nhanh, tổng hợp collagen loại II bao gồm ba chuỗi liên kết chéo của collagen loại II, alpha-1 (COL2A1) do đó tạo thành collagen loại II; (3) tế bào sụn trưởng thành tiền phì đại; (4) tế bào sụn phì đại tổng hợp collagen loại X bao gồm ba chuỗi collagen loại X, alpha-1 (COL10A1); và (5) tế bào sụn cuối cùng trải qua quá trình chết theo chương trình (Hình 9.9). Sự biệt hóa, tăng sinh và phì đại của tế bào sụn được tăng cường bởi IHH, một sản phẩm 336 AA của các tế bào sụn tiền phì đại và phì đại sớm, hoạt động thông qua thụ thể màng tế bào Patched 1 (được mã hóa bởi PTCH1) và đồng thụ thể Smoothened (SMOH); IHH cũng kích thích sự tổng hợp PTHrP bởi các tế bào sụn nền. Sự biệt hóa của các tế bào sụn tăng sinh thành các tế bào sụn tiền phì đại và của các tế bào sau thành các tế bào sụn phì đại bị ức chế theo kiểu cận tiết bởi PTHrP hoạt động thông qua PTH1R; PTHrP được bài tiết trong tử cung bởi các tế bào ở màng sụn quanh khớp gần và sau khi sinh bởi các tế bào sụn ở vùng nghỉ của đĩa tăng trưởng sụn và khuếch tán vào vùng tế bào sụn tăng sinh, nơi nó trì hoãn sự biệt hóa tiếp theo, do đó duy trì khả năng nhân lên của chúng. Trong quá trình phì đại của tế bào sụn, chiều dài tế bào riêng lẻ tăng từ sáu đến mười lần; khi tế bào sụn chết, các sợi collagen bị tiêu hóa bởi enzym, chất nền ngoại bào bị vôi hóa và VEGF được sản xuất. Xung quanh mầm sụn là một vòng xương màng ngoài xương được lắng đọng bởi các nguyên bào xương mới biệt hóa; để đáp ứng với VEGF, các mạch máu, tế bào hủy sụn, hủy cốt bào, nguyên bào xương, tế bào đệm, tủy và các tế bào khác xâm nhập vào sụn bên dưới và thiết lập một trung tâm cốt hóa chính. (IHH cũng có thể kích thích sự chuyển đổi của các tế bào màng sụn thành nguyên bào xương.) Một trung tâm cốt hóa thứ cấp hình thành ở các đầu xa của xương dài (xác định các đầu xương) với các vùng xen kẽ của các đĩa tăng trưởng sụn cho phép xương dài ra bằng cách tiếp tục tăng sinh và phì đại của tế bào sụn và hình thành chất nền ngoại bào. Cuối cùng, các tế bào sụn phì đại muộn ở xa hơn thoát khỏi tác dụng ức chế của PTHrP, chết, phân rã và thải ra các chất chứa bên trong, thu hút các mạch máu màng sụn cùng với các tế bào của chúng xâm nhập vào chất nền ngoại bào. Tế bào hủy sụn và hủy cốt bào tiêu hóa chất nền ngoại bào đã bị phân hủy bởi sự phân giải protein của các metalloproteinase chất nền, và các tinh thể canxi phosphat được lắng đọng trong các mảnh vụn. Sau đó, chúng được tái hấp thu bởi các hủy cốt bào, sau đó các nguyên bào xương bài tiết một chất nền collagen loại I vào đó các tinh thể hydroxyapatit được lắng đọng để tạo thành xương. Cuối cùng, sụn đĩa tăng trưởng biến mất khi các trung tâm cốt hóa chính và thứ cấp hợp nhất, một quá trình được điều hòa bởi estrogen dường như làm tăng tốc quá trình lão hóa ở các tế bào sụn phì đại muộn. Các tế bào sụn phì đại cũng làm trung gian cho sự vôi hóa của chất nền sụn, cả ở các trung tâm cốt hóa thứ cấp xa ở mỗi đầu xương dài liền kề với các đĩa tăng trưởng và trung tâm cốt hóa chính ở giữa. Một số tế bào sụn phì đại phát triển thành các tế bào xương bè. FGF18 (FGF18) kích thích sự tăng sinh của tế bào sụn, đối kháng với sự biệt hóa của tế bào sụn và gây ra sự tự thực của tế bào sụn.

Hình 9.8 Sự hình thành sụn/nguyên bào xương. Một tế bào gốc trung mô chung tạo ra nguyên bào sụn, nguyên bào xương, nguyên bào cơ, nguyên bào sợi và tế bào mỡ để đáp ứng với các yếu tố biệt hóa cụ thể. Các protein hình thái xương (BMP) tham gia vào các bước sớm nhất dẫn đến sự biệt hóa của tế bào tiền thân trung mô chung thành tế bào sụn và nguyên bào xương. SRY-box 9 (SOX9) cực kỳ quan trọng đối với sự biệt hóa và chức năng của nguyên bào sụn. Yếu tố phiên mã liên quan đến Runt 2 (RUNX2) và β-catenin là cần thiết cho sự biệt hóa thành nguyên bào xương của tế bào tiền thân chung của tế bào sụn và nguyên bào xương và cho sự trưởng thành hơn nữa của nguyên bào xương. (Thụ thể hoạt hóa tăng sinh peroxisome γ2 [PPARγ2] kích thích sự biệt hóa của tế bào mỡ. Nguyên bào xương và tế bào mỡ có thể chuyển đổi lẫn nhau tùy thuộc vào việc RUNX2 hay PPARγ2 là yếu tố phiên mã được hoạt hóa. MyoD là một yếu tố phiên mã đặc hiệu cho cơ cần thiết cho sự phát triển của nguyên bào cơ.) (Từ Krause, C., de Gorter, D.J.J., Karperien, M., ten Dijke, P. (2008). Signal transduction cascades controlling osteoblast differentiation. In: Rosen, C.J. (ed). Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism, 7th ed. American Society for Bone and Mineral Research, Washington, DC, p. 10–16. Với sự cho phép).

Hình 9.9 Sự biệt hóa và phát triển của các xương dài. Đĩa tăng trưởng sụn đầu xương bao gồm các vùng tế bào sụn nghỉ, tăng sinh, tiền phì đại, phì đại và cuối cùng, vùng sau là một vùng chuyển tiếp trong đó các tế bào sụn phì đại chết theo chương trình và chất nền xung quanh được thay thế bằng xương, một quá trình được trung gian bởi cả các yếu tố điều hòa nội tại và ngoại lai. Indian hedgehog (IHH) được tổng hợp bởi các tế bào sụn tiền phì đại. Các thụ thể của protein liên quan đến hormon cận giáp (PTHrP) được biểu hiện bởi các tế bào sụn tăng sinh và chuyển tiếp. IHH kích thích sự bài tiết PTHrP bởi các tế bào quanh khớp và điều này lần lượt ngăn chặn sự biệt hóa và trưởng thành hơn nữa của các tế bào sụn tăng sinh muộn thành các tế bào sụn phì đại, do đó kéo dài thời gian tăng trưởng của sụn. IHH cũng hoạt động thông qua các protein hình thái xương (BMP) và con đường WNT-β-catenin của vị trí tích hợp virus khối u vú chuột (MMTV) để tăng cường sự phì đại của tế bào sụn. Các yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (FGF) cũng ảnh hưởng đến sự tăng sinh và trưởng thành của tế bào sụn. (Xem văn bản để biết chi tiết.) (Từ Rosello-Diez, A., Joyner, A.L. (2015). Regulation of long bone growth in vertebrates; it is time to catch up. Endocr Rev, 36, 646–680. Với sự cho phép).

Cốt hóa nội sụn là quá trình mà xương sụn được thay thế bằng xương khoáng hóa. Các xương hình khối ngắn của cổ tay và cổ chân, nền sọ (xương sàng, xương bướm, xương chẩm, xương trán, xương thái dương), và các xương dài của các chi (xương cánh tay, xương quay, xương trụ, xương bàn tay, xương đùi, xương chày, xương mác, xương bàn chân) phát triển từ các khuôn sụn bị xâm nhập bởi các mạch máu đi kèm với các tế bào hủy sụn, nguyên bào xương phát triển từ các tế bào màng sụn nằm ở các xương dài liền kề với vùng tế bào sụn phì đại, và các hủy cốt bào. (Các xương màng dẹt của hộp sọ, xương vai, xương ức, xương sườn và xương chậu phát triển trực tiếp từ sự hình thành xương bè qua trung gian nguyên bào xương kẹp giữa hai lớp xương đặc.) Hình dạng của bộ xương hoàn chỉnh vào tuần thứ chín của thai kỳ, sau đó có sự gia tăng nhiều lần về kích thước, thể tích và khối lượng của bộ xương.

Mô hình phát triển xương nội sụn được chỉ đạo bởi các yếu tố độc lập với sự hình thành xương; ví dụ, ở những con chuột biến đổi gen mà Runx2 bị bất hoạt, “bộ xương” sụn hình thành bình thường nhưng không được cốt hóa. Các đốt sống phát triển từ sự cô đặc và phân đoạn của trung bì cạnh trục thành các đốt nguyên thủy dưới sự chỉ đạo và kiểm soát của NOTCH1, SHH, và PAX1 và các phối tử Notch được mã hóa bởi DLL3 và JAG1. Sự xuất hiện của các mầm chi, các tế bào trung mô tăng sinh phát triển ra từ thành bên của cơ thể và được bao bọc bởi một mào biểu bì đỉnh, báo hiệu sự phát triển của các mầm sụn của các xương dài, một quá trình phân đoạn được chỉ đạo thực nghiệm bởi nhiều gen (HOXA1, SHH, WNT7A, FGF4, FGFR1, BMP4) cùng với các yếu tố điều hòa tín hiệu, thụ thể và phiên mã khác liên quan đến sự biệt hóa, giao tiếp cận bào và tương tác giữa các tế bào. Endoribonuclease xử lý RNA ty thể được mã hóa bởi RMRP là một ribonucleoprotein cần thiết cho việc lắp ráp các ribosome và hoạt động chu kỳ tế bào phụ thuộc cyclin, cũng như sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào sụn.

Sự biệt hóa của tế bào sụn trong vùng nghỉ của đĩa tăng trưởng sụn được kích thích bởi GH tuyến yên trước hoạt động thông qua thụ thể hormon tăng trưởng cytokine (GHR) và con đường truyền tín hiệu JAK2/STAT5b để kích thích tổng hợp IGF-I ở gan và tại chỗ, IGF-I này lần lượt tăng cường sự tăng sinh và phì đại của tế bào sụn hoạt động thông qua thụ thể IGF loại 1 (IGF1R). Thụ thể insulin có mặt trong các tế bào sụn và cũng tăng cường sự tăng sinh của chúng. Triiodothyronine kích thích sự trưởng thành của tế bào sụn và sự hợp nhất của đĩa tăng trưởng. Androgen hoạt động trực tiếp trong đĩa tăng trưởng để kích thích sự tăng sinh của tế bào sụn và bằng cách chuyển đổi thành estrogen để tăng tốc độ phân chia của tế bào sụn, tốc độ trưởng thành của chúng và sự hợp nhất đầu xương. Glucocorticoid ức chế sự tăng sinh của tế bào sụn và kích thích sự chết theo chương trình của chúng. Ở người, các đột biến mất chức năng của PTH1R dẫn đến sự trưởng thành nhanh chóng của tế bào sụn và loạn dưỡng sụn Blomstrand, trong khi các đột biến hoạt hóa ở PTH1R dẫn đến sự trưởng thành của tế bào sụn bị suy giảm và loạn sản sụn hành xương Jansen. Tốc độ biệt hóa tiền phì đại và phì đại cuối cùng của tế bào sụn được điều hòa tại chỗ bởi cả PTHrP và IHH, IHH sau này khuyến khích sự phì đại của tế bào sụn. Các ảnh hưởng dinh dưỡng lên đĩa tăng trưởng được trung gian, một phần, bởi sản phẩm của tế bào mỡ là leptin (LEP); béo phì làm tăng tốc độ trưởng thành của đầu xương trong khi FGF21, có sự tổng hợp được kích thích bởi dinh dưỡng dưới mức tối ưu, làm suy giảm sự tăng sinh của tế bào sụn. Các lực cơ học cũng làm tăng sự tăng sinh của các tế bào sụn đĩa tăng trưởng vì sự bất động cản trở sự phát triển của chi hoạt động thông qua con đường truyền tín hiệu MAPK/ERK. Ngoài ra, tín hiệu thông qua các con đường JAK2/bộ chuyển đổi tín hiệu và chất hoạt hóa phiên mã (STAT) 5b, mục tiêu của rapamycin ở động vật có vú (mTOR), và HIPPO đóng vai trò tích hợp quan trọng trong sự tăng sinh, phì đại, trưởng thành, lão hóa và chết theo chương trình của tế bào sụn.

Mặc dù RUNX2 ức chế sự biệt hóa ban đầu của tế bào gốc trung mô đa năng vào con đường tế bào sụn, nhưng nó là cần thiết cho sự tiến triển của tế bào sụn qua các giai đoạn biệt hóa sau này, cũng như cho các giai đoạn đầu của sự hình thành nguyên bào xương. RUNX2 là tiểu đơn vị alpha của một phức hợp yếu tố phiên mã liên kết với vùng promoter của các gen mục tiêu như COLA1 và MMP13. Khi tế bào sụn tiến triển qua các giai đoạn trưởng thành của sự biệt hóa, tăng sinh, phì đại và chết, các mô hình biểu hiện của vô số gen thay đổi cũng như các thành phần của chất nền ngoại bào được bài tiết. Ví dụ, thực nghiệm cho thấy tế bào gốc trung mô biểu hiện trong số nhiều gen khác—SOX9, COL2A1; tế bào sụn nghỉ—SRFP5, SOX9, COL2A1, AGC1, PTHLH; tế bào sụn tăng sinh—SOX9, COL2A1, AGC1, FGFR3, RUNX2; tế bào sụn tiền phì đại—BMP, COL2A1, COL10A1, AGC1, PTH1R, RUNX2, VEGF; tế bào sụn phì đại—COL10A1, ALPL, IHH, RUNX2, VEGF; và tế bào sụn phì đại cuối cùng—COL10A1, VEGF, MMP13. Trong quá trình chuyển đổi từ tế bào sụn nghỉ sang tế bào sụn tăng sinh, các con đường gen chức năng có liên quan bao gồm các hệ thống tín hiệu VDR/RXR và BMP: trong quá trình chuyển đổi từ tế bào sụn tăng sinh sang tế bào sụn phì đại, các hệ thống gen chức năng nổi bật bao gồm tín hiệu BMP và các thành phần của sự tăng trưởng tế bào và chu kỳ tế bào, chẳng hạn như p53; trong giai đoạn lão hóa của sự phát triển của tế bào sụn, các con đường tín hiệu được biểu hiện nổi bật nhất là những con đường liên quan đến VDR/RXR, MAPK và WNT/β-catenin. Khi tế bào sụn sau tăng sinh bắt đầu phì đại, việc sản xuất collagen loại II giảm và sản xuất collagen loại IX tăng lên, trong khi các tế bào sụn phì đại muộn và đang chết tổng hợp collagenase—metalloproteinase chất nền 13. Ngoài IHH, sự chuyển đổi từ một tế bào sụn tăng sinh sang một tế bào sụn phì đại được kích thích bởi triiodothyronine hoạt động phối hợp với IGF-I và FGFR3. Triiodothyronine hoạt động thông qua thụ thể hormon tuyến giáp hạt nhân α để tăng tín hiệu nội bào thông qua con đường WNT4/β-catenin. Triiodothyronine cũng ức chế sự biểu hiện của PTHLH, do đó rút ngắn giai đoạn tăng sinh của sự hình thành sụn. Sự gia tăng hoạt động của FGFR3 làm tăng tốc quá trình phì đại. Như đã thảo luận, IHH ức chế sự phì đại của tế bào sụn hoạt động thông qua PTHrP, PTHrP này lần lượt điều hòa giảm sự biểu hiện của RUNX2 và cản trở sự điều hòa của nó đối với các gen liên quan đến phì đại.

Các FGF-1, -2, -6, -7, -9 và -18 hoạt động thông qua một trong bốn thụ thể FGF cũng rất quan trọng đối với sự biệt hóa và phát triển bình thường của tế bào sụn. Sự hình thành sụn bình thường phụ thuộc vào sự cân bằng giữa sự điều hòa dương của sự hình thành sụn được thực hiện thông qua FGFR2 và FGFR4 và sự điều hòa âm được truyền qua FGFR1 và FGFR3. Các đột biến ở FGFR1 và FGFR2 đã được liên kết với các hội chứng dính khớp sọ sớm (hội chứng Jackson-Weiss, Pfeiffer, Crouzon và Apert), trong khi các biến thể ở FGFR1 cũng đã được xác định ở những bệnh nhân bị suy sinh dục do suy tuyến sinh dục. Các đột biến tăng chức năng ở FGFR3, được biểu hiện ở các tế bào sụn trong tử cung và sau khi sinh, có liên quan đến loạn sản sụn không phát triển, loạn sản sụn giảm phát triển và các loạn dưỡng sụn liên quan. Điều thú vị là, các biến thể bẩm sinh của FGFR4 cho đến nay vẫn chưa được xác định. Các BMP ảnh hưởng đến sự hình thành sụn bằng cách tăng sản xuất IHH, do đó làm tăng sự tăng sinh của tế bào sụn, nhưng cũng thúc đẩy sự trưởng thành của tế bào sụn.

Sự Hình Thành Nguyên Bào Xương

Các tế bào gốc trung mô đệm đa năng tiền thân xương cung cấp một nguồn cung cấp liên tục các nguyên bào xương hình thành xương, mạng lưới các tế bào xương được nhúng trong toàn bộ xương để theo dõi tính toàn vẹn và sức mạnh của xương, và các tế bào lót bề mặt xương. Nguyên bào xương có nguồn gốc từ các tế bào gốc trung mô có sự biệt hóa được kiểm soát bởi BMP và con đường truyền tín hiệu WNT1-β-catenin. (WNT có nguồn gốc từ việc kết hợp tên của gen Wingless của ruồi giấm với gen tương ứng của chuột Int.) Các yếu tố hình thái xương là thành viên của họ yếu tố tăng trưởng biến đổi (TGF)-β liên kết với các thụ thể xuyên màng TGFβ/BMP và truyền thông điệp thông qua MAPK và các con đường truyền tín hiệu nội bào small mothers against decapentaplegic (SMAD) (SMAD2). Các SMAD liên kết và sau đó được giải phóng khỏi (các) thụ thể TGFβ/BMP; một số có thể tập hợp lại để tạo thành (các) yếu tố phiên mã cho các gen mục tiêu hạt nhân điều hòa sự biệt hóa và tăng trưởng của tế bào. WNT1 mã hóa một glycoprotein tiết ra liên kết với một thụ thể Frizzled (FZD1) có bảy miền xuyên màng trên bề mặt của một tế bào gốc đa năng trung mô và chỉ đạo sự biệt hóa của nó vào dòng tế bào nguyên bào xương. NOTCH1 mã hóa một yếu tố điều hòa đồng phiên mã ức chế sự cam kết ban đầu của tế bào tiền thân nguyên bào xương để biệt hóa hơn nữa, nhưng nghịch lý thay lại tăng cường sự tăng sinh của các tiền nguyên bào xương đã cam kết, chỉ để ngăn chặn sự tiến triển sau này của chúng thành các nguyên bào xương trưởng thành.

WNT1 cũng liên kết với các protein liên quan đến thụ thể lipoprotein mật độ thấp 5 và 6 (LRP5/6), các đồng thụ thể là các protein chuỗi dài có một miền xuyên màng duy nhất được biểu hiện trên màng tế bào của tế bào gốc trung mô. LRP5 chủ yếu hoạt động tại chỗ để điều hòa sự biệt hóa của nguyên bào xương và sự khoáng hóa của chất nền xương bằng cách cho phép protein bào tương β-catenin (CTNNB1) đi vào nhân của tiền nguyên bào xương và thúc đẩy sự trưởng thành của nó. Thực nghiệm cho thấy, việc bất hoạt cả LRP5 và LRP6 dẫn đến khối lượng xương thấp, nhưng LRP6 làm như vậy bằng cách tăng sự hình thành hủy cốt bào hơn là bằng cách giảm sự hình thành nguyên bào xương. LRP4, một thành viên thứ ba của họ LRP, làm suy giảm sự khoáng hóa của xương bằng cách cho phép các protein ức chế Dickkopf (được mã hóa bởi DKK1) và sclerostin (được mã hóa bởi SOST) tương tác với LRP 5/6 và do đó ngăn chặn sự kết hợp của các đồng thụ thể WNT1 và LRP5/6. Các đột biến hoạt hóa của LRP5 có liên quan đến một dạng khối lượng xương cao tương đối lành tính di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường hoặc ở một số bệnh nhân là bệnh xương hóa đá loại 1 di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường, trong khi các đột biến mất chức năng của LRP5 dẫn đến hội chứng loãng xương-giả u vàng di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường, trong đó, ngoài việc giảm hình thành xương do tốc độ tăng sinh của nguyên bào xương dưới mức bình thường, các mạch máu thủy tinh thể của mắt phôi thai không thoái triển.

Ở trạng thái nghỉ của tế bào gốc trung mô, β-catenin là một protein bào tương bị phân hủy bởi một “phức hợp phá hủy” bao gồm axin (AXIN1), sản phẩm của APC, và glycogen synthase kinase-3α (GSK3A); GSK3A sau này phosphoryl hóa β-catenin, do đó nhắm mục tiêu nó để phá hủy bởi con đường ubiquitin-proteasome. Khi phối tử WNT1 liên kết với thụ thể màng Frizzled và các đồng thụ thể LRP5/6 được biểu hiện trên màng tế bào của tiền nguyên bào xương, “phức hợp phá hủy” β-catenin bị ức chế, giải phóng β-catenin bào tương để đi vào nhân và liên kết với yếu tố T-cell/yếu tố liên kết tăng cường lympho 1 (LEF1), một đồng yếu tố phiên mã hạt nhân hoạt hóa các gen mục tiêu tín hiệu WNT1 dẫn đến sự biệt hóa và chức năng của nguyên bào xương, ban đầu là RUNX2 và các gen mục tiêu của nó, chẳng hạn như SP7 (mã hóa osterix, một yếu tố phiên mã hạt nhân ngón tay kẽm 431 AA) (xem Hình 9.8). (Prostaglandin E₂ [PGE₂] cũng có thể hoạt hóa phiên mã RUNX2, trong khi melatonin cũng làm tăng sự biệt hóa của các tế bào gốc trung mô thành các nguyên bào xương và sự tổng hợp osterix của chúng.) Osterix liên kết với promoter 5′ của COL1A1 và rất quan trọng đối với sự phiên mã của nó và do đó là sự tổng hợp của collagen loại I(α1) cũng như osteocalcin (BGLAP). Osteocalcin đóng một vai trò quan trọng trong sự khoáng hóa bình thường của chất nền xương. Các gen mục tiêu bổ sung của RUNX2 bao gồm những gen mã hóa BMP4, FGFR1, Dickkopf, WNT10a, WNT10b, TGFβR1 và FGF18. FGF18 cũng cần thiết cho sự biệt hóa và tăng sinh của nguyên bào xương và sự phát triển bình thường của xương. Sự biểu hiện của FGF18 được kích thích trực tiếp bởi con đường WNT-Frizzled-LRP 5/6-β-catenin-RUNX2 thông qua sự kết hợp với TCF/LEF. RUNX2 làm tăng biểu hiện của gen mã hóa thụ thể TGFβ loại 1, qua đó TGFβ tăng cường hoạt động phiên mã của TCF/LEF. Cũng tham gia vào quá trình phức tạp của tính chọn lọc WNT1 đối với (các) con đường truyền tín hiệu, dẫn đến sự hình thành nguyên bào xương là các đồng yếu tố ngoại bào, xuyên màng và nội bào, chẳng hạn như RECK (protein giàu cystein gây đảo ngược có các họa tiết kazal), ADGAR2 (thụ thể cặp đôi với protein G kết dính A2), và DVL1 (Disheveled 1). Tín hiệu WNT cũng làm tăng sản xuất osteoprotegerin (OPG được mã hóa bởi TNFRSF11B) bởi tế bào đệm/nguyên bào xương, một protein ức chế sự hình thành hủy cốt bào, do đó làm tăng thêm khối lượng xương. RUNX2 cũng làm trung gian cho tác dụng của tải trọng cơ học đối với sự biệt hóa của nguyên bào xương và tổng hợp collagen. Sau khi biệt hóa nguyên bào xương ban đầu, sự biểu hiện của RUNX2 giảm khi nguyên bào xương trưởng thành phát triển.

Các tế bào gốc trung mô đệm có thể biệt hóa không chỉ thành nguyên bào sụn (dưới sự chỉ đạo của SOX9) và nguyên bào xương (thông qua tín hiệu do WNT gây ra của RUNX2, DLX5 [distal-less homeobox 5], và SP7 [Osterix]), mà còn thành tế bào mỡ (thông qua PPARG), nguyên bào cơ và nguyên bào sợi. Các nguyên bào xương và tế bào mỡ đã cam kết có khả năng biệt hóa lại thành loại tế bào kia tùy thuộc vào việc biểu hiện của RUNX2 hay PPARG chiếm ưu thế; quá trình này được chỉ đạo bởi WNT10b, WNT10b này tăng cường sự biểu hiện của RUNX2, DLX5, và SP7 trong khi ức chế biểu hiện của PPARG. Protein deacetylase phụ thuộc nicotinamid adenin dinucleotid (NAD) hạt nhân được mã hóa bởi SIRT1 cũng ức chế các tác dụng biệt hóa tế bào mỡ của PPARG bằng cách gắn các chất đồng ức chế vào yếu tố phiên mã này, do đó chuyển hướng các tế bào gốc trung mô vào con đường hình thành nguyên bào xương. Các BMP-2, -4 và -7 gây ra sự hình thành nguyên bào xương hoạt động thông qua các thụ thể bề mặt tế bào dị hợp phân tử của chúng và truyền tín hiệu nội bào của chúng thông qua các SMAD được điều hòa bởi thụ thể 1, 5 và 8, các SMAD này dị hợp phân tử với SMAD 4 liên kết DNA để gây ra sự biểu hiện của RUNX2, DLX5 và SP7; tín hiệu TGFβ thông qua các SMAD 2 và 3 để thúc đẩy sự biểu hiện của RUNX2; yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu, các FGF và IGF-I cũng tăng cường sự tăng sinh và biệt hóa hơn nữa của các tiền thân nguyên bào xương đã cam kết. Liên kết WNT với Frizzled-LRP5/6 dẫn đến tín hiệu nội bào không chỉ thông qua con đường chính tắc (β-catenin) mà còn thông qua một con đường truyền tín hiệu không chính tắc (protein Gq và PLC) (Hình 9.10).

Hình 9.10 Ảnh hưởng của con đường truyền tín hiệu WNT-β-catenin của vị trí tích hợp virus khối u vú chuột (MMTV) loại 1 đối với sự hình thành nguyên bào xương. Khi một phối tử WNT liên kết với thụ thể Frizzled và các đồng thụ thể của nó là các protein liên quan đến thụ thể lipoprotein (LRP) 5/6, sự phosphoryl hóa và phân hủy của β-catenin ngừng lại, cho phép nó vận chuyển vào nhân, nơi nó đóng vai trò là một đồng yếu tố cho phức hợp yếu tố phiên mã T-cell/yếu tố liên kết tăng cường Lymphoid (TCF/LEF) và tăng cường sự biệt hóa của nguyên bào xương. Hệ thống tín hiệu WNT có thể bị ức chế bởi sự liên kết của sclerostin (SOST) và Dikkopf (DKK) với các đồng thụ thể và của yếu tố ức chế WNT (WIF1) và protein liên quan đến Frizzled tiết ra (sFRP) với phối tử WNT. (Xem văn bản để biết chi tiết.) (Từ Krishnan, V., Bryant, H.U., MacDougald, O.A. (2006). Regulation of bone mass by Wnt signaling. J Clin Invest, 116, 1202–1209. Với sự cho phép).

Có thêm các yếu tố quan trọng đối với sự biệt hóa và chức năng của xương. Chất ức chế peptidase serpin, nhánh F, thành viên 1 (được mã hóa bởi SERPINF1) được biểu hiện bởi các nguyên bào xương và cũng được bài tiết bởi gan và xương; nó tham gia vào các quá trình cốt hóa nội sụn, biệt hóa và trưởng thành của nguyên bào xương, và tổng hợp hai tiểu đơn vị của collagen loại 1—COL1α1 và COL1α2. IFITM5 mã hóa một protein (họ protein xuyên màng gây ra bởi interferon 5) chỉ giới hạn ở xương và được biểu hiện bởi các nguyên bào xương có chức năng chính chưa chắc chắn, nhưng có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của SERPINF1. Plastin 3 (PLS3) là một protein liên kết actin và canxi rất quan trọng đối với sự hình thành các sợi actin tạo nên bộ xương tế bào của tế bào xương, tế bào xương cảm nhận cơ học trưởng thành mà nguyên bào xương được biến đổi thành sau khi được nhúng trong xương lắng đọng sâu. Protein phospho axit chất nền ngà 1 (DMP1) là một thành viên của họ SIBLING của các phosphoprotein tiết ra điều hòa sự biểu hiện của các gen cần thiết cho sự phát triển của nguyên bào xương, cũng như sự khoáng hóa của collagen loại I.

Một số yếu tố nội sinh đối kháng với sự hình thành nguyên bào xương qua trung gian BMP/WNT1. Sclerostin (được mã hóa bởi SOST) cô lập và do đó đối kháng với các tác dụng của BMP; ở trạng thái nghỉ, sclerostin liên kết với các miền ngoại bào của các đồng thụ thể LRP5/6, do đó cản trở sự liên kết của chúng với WNT và do đó làm gián đoạn con đường truyền tín hiệu WNT-Frizzled GPCR-β-catenin, dẫn đến sự biệt hóa của nguyên bào xương và ức chế sự hình thành xương (xem Hình 9.10); sclerostin cũng liên kết với LRP4, một liên kết tăng cường các tác dụng đối kháng nguyên bào xương của protein 213 AA này. Sclerostin cũng làm tăng biểu hiện của TNFSF11 (mã hóa RANK-ligand), do đó thúc đẩy sự hình thành hủy cốt bào. Sclerostin chủ yếu được biểu hiện và bài tiết bởi các tế bào xương vỏ và bè để đáp ứng với sự giảm các lực cơ học (“dỡ tải”) tác động lên bộ xương; kết quả là, tốc độ hình thành xương giảm và tốc độ tiêu xương tăng. Protein 232 AA noggin (NOG) liên kết với sclerostin, do đó trung hòa các tác dụng của nó đối với sự hình thành nguyên bào xương; noggin cũng đối kháng với hoạt động của các BMP, tác dụng ức chế này tự nó được giảm nhẹ bởi sự liên kết của sclerostin với noggin. Để đáp ứng với tải trọng cơ học tăng lên, sự biểu hiện SOST của tế bào xương giảm và tốc độ hình thành xương tăng. Tác dụng ức chế của tải trọng cơ học đối với việc sản xuất sclerostin của tế bào xương có thể được trung gian bởi các yếu tố cận tiết, chẳng hạn như prostaglandin, oxit nitric hoặc oncostatin M. Ngoài các lực cơ học, sự biểu hiện của SOST và/hoặc tổng hợp sclerostin bị ức chế bởi PTH hoạt động thông qua PTH1R. (Có một mật độ cao các vị trí liên kết cho các mảnh carboxyl của PTH trên màng tế bào xương, cho thấy rằng các chuỗi này có thể đóng một vai trò trong hoạt động cảm nhận cơ học của mạng lưới tế bào xương.) Estrogen, các cytokine được sản xuất bởi nguyên bào xương và hủy cốt bào (oncostatin M, yếu tố ức chế bệnh bạch cầu, cardiotrophin-1, interleukin-33), prostaglandin E2 và tình trạng thiếu oxy cũng ức chế sự biểu hiện của SOST. Calcitonin, osterix và TNF-α có tác dụng kích thích trực tiếp đối với sự biểu hiện SOST của tế bào xương và tổng hợp sclerostin. Các đột biến mất chức năng ở SOST dẫn đến bệnh xơ cứng xương loại 1 di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường, đặc trưng bởi sự phát triển quá mức của xương. Dickopff-1 (DKK1) là một protein 266 AA liên kết với các đồng thụ thể xuyên màng LRP5/6 cho WNT và cản trở sự kích thích của WNT đối với con đường truyền tín hiệu qua trung gian Frizzled GPCR-β-catenin, dẫn đến sự biệt hóa của nguyên bào xương từ các tế bào gốc trung mô và do đó là chức năng của nguyên bào xương. Dickopff-1 cũng là một phối tử cho NOTCH1, một thụ thể xuyên màng một lần ức chế tín hiệu WNT và hoạt hóa RUNX2, ngăn chặn sự trưởng thành của nguyên bào xương. Cấu trúc của các protein liên quan đến frizzle tiết ra (SFRP1) tương tự một phần với miền liên kết phối tử của các thụ thể xuyên màng Frizzled bảy xoắn, do đó cho phép SFRP1 liên kết với phối tử WNT, do đó ức chế tín hiệu nội bào của phức hợp WNT-Frizzled GPCR-LRP5/6-β-catenin và do đó là sự biệt hóa của nguyên bào xương. Yếu tố ức chế WNT 1 (được mã hóa bởi WIF1) liên kết với WNT và cũng cản trở sự liên kết của WNT với Frizzled GPCR và với LRP5/6.

Nguyên bào xương có tuổi thọ 3 tháng. Chúng không đồng nhất và biểu hiện các gen đa dạng có thể phụ thuộc hoặc độc lập với giai đoạn của chu kỳ tế bào và mức độ biệt hóa. Sự không đồng nhất của các nguyên bào xương có thể liên quan đến nhiều kiến trúc xương và vi môi trường khác nhau nơi chúng cư trú và phải hoạt động. Các nguyên bào xương đang hoạt động hình thành xương có một nhân lớn, bộ máy Golgi phong phú và lưới nội chất dồi dào. Khi tốc độ hình thành xương thấp, các nguyên bào xương nhỏ và ở trạng thái nghỉ và được tích hợp vào màng trong xương ngăn cách khoáng chất xương với tủy hoặc vào bề mặt dưới của màng ngoài xương bao bọc bên ngoài. Các nguyên bào xương trưởng thành đã biệt hóa bài tiết các protein collagen và không phải collagen bao gồm collagen loại I, phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương, và các protein liên kết canxi và phosphat—osteocalcin, osteopontin và osteonectin—do đó làm cho chất nền xương có khả năng khoáng hóa.

Sau khi phiên mã và dịch mã COL1A1 và COL1A2 mã hóa các tiểu đơn vị của collagen loại I, các protein mới sinh được biến đổi trong lưới nội chất hạt của nguyên bào xương, được xử lý thêm trong bộ máy Golgi, và sau đó được bài tiết vào chất nền xung quanh nguyên bào xương, nơi chúng trải qua sự biến đổi tiếp theo. Collagen loại I là một trimer của hai chuỗi COL1α1 và một chuỗi Col1α2; các chuỗi xoắn của COL1α1 và COL1α2 bao gồm các trimer axit amin lặp lại của…Glycine-X-Y… (trong đó X và Y chủ yếu là prolin và hydroxyprolin, tương ứng). Sau khi tổng hợp, COL1α1 và COL1α2 được biến đổi trong lưới nội chất của nguyên bào xương; ở đó chúng trải qua quá trình hydroxyl hóa các gốc lysin và prolin được chọn, các gốc sau này được chuyển đổi thành các pyridinolin. Các phân tử này được lắp ráp thành các trimer của hai sợi COL1α1 và một sợi COL1α2 và được xử lý thêm trong bộ máy Golgi của nguyên bào xương. Sau khi được bài tiết vào chất nền, các miền propeptid amino- và carboxyl- bên sườn được loại bỏ, do đó để lộ các telopeptid đầu tận cùng amino (N)- và carboxyl (C) sau đó tạo thành các sợi liên kết chéo. Chuỗi propeptid carboxyl được cắt bởi một proteinase đặc hiệu được mã hóa bởi BMP1. Các telopeptid đầu tận cùng C- và N- của procollagen loại I (PICP, PINP, tương ứng) có mặt và có thể đo được trong tuần hoàn, cho phép đánh giá quá trình tổng hợp và xử lý collagen.

Các biến đổi sau dịch mã của COL1α1 và COL1α2 là cần thiết cho sự hình thành collagen loại I bình thường và sự khoáng hóa của nó. Sự hydroxyl hóa của prolin ở AA 986 của COL1α1 và ở AA 707 của COL1α2 tạo thành 3-hydroxyprolin được thực hiện bởi sự tương tác phối hợp của enzym chịu trách nhiệm prolyl 3-hydroxylase 1 (P3H1)—còn được gọi là LEPRE1—tương tác với các đồng yếu tố ổn định cần thiết của nó, protein liên quan đến sụn (CRTAP) và peptidyl-prolyl isomerase B (cyclophilin B) (PPIB). Nếu không có phức hợp ba thành phần chức năng này, miền xoắn của COL1α1 bị biến đổi bởi các enzym khác dẫn đến những thay đổi trong liên kết chéo ảnh hưởng xấu đến sức mạnh của collagen loại I. Sự hydroxyl hóa các gốc lysin tạo thành hydroxylysin bởi procollagen-lysin,2-oxoglutarat 5-dioxygenase 1 (PLOD1) tại các chuỗi AA procollagen của…Gly-X-Lys… trong các vùng xoắn của ba tiểu đơn vị tạo nên collagen loại 1 là cần thiết cho sự ổn định của các liên kết chéo pyridinolin của phân tử này. Trong các vùng telopeptid của collagen loại I, PLOD2 (PLOD2) chịu trách nhiệm cho sự hình thành hydroxylysin.

Các protein chaperone đóng vai trò quan trọng như các đồng yếu tố trong quá trình xử lý các sợi COL1α1 và COL1α2. Trong lưới nội chất của nguyên bào xương, sự ổn định của ba chuỗi protein tạo nên collagen loại 1, cho phép liên kết chéo chính xác của nó, được cung cấp bởi protein sốc nhiệt (HSP) 47 được mã hóa bởi SERPINH1. HSP47 liên kết với các gốc arginin được chỉ định trong các propeptid collagen loại I. Protein liên kết FK506 (FKBP10) có thể tham gia vào quá trình hydroxyl hóa các gốc lysin của COL1α1 và COL1α2 và sự liên kết chéo tiếp theo của chúng. FKBP10 và HSP47 cũng có thể tương tác với nhau trong quá trình hình thành và trưởng thành của collagen loại I.

Nếu quá trình tổng hợp chính của các chuỗi axit amin của các sợi COL1α1 hoặc COL1α2 hoặc quá trình glycosyl hóa ban đầu của chúng trong lưới nội chất của nguyên bào xương tổng hợp không chính xác, các chuỗi đó sẽ bị phá hủy. Tuy nhiên, nếu các quá trình sửa chữa không xảy ra hoặc bị quá tải, các protein bị sai lệch và do đó “gấp khúc sai” sẽ tích tụ trong lưới nội chất, khiến cơ quan này bị “căng thẳng”, dẫn đến “phản ứng protein không gấp khúc”, một quá trình mà qua đó quá trình dịch mã protein tiếp tục bị suy giảm và sản phẩm bất thường bị phá hủy thông qua con đường phân hủy protein ubiquitin-proteasome. Khi quá trình phá hủy bị quá tải về mặt số lượng, lưới nội chất bị “căng thẳng” và hoạt động của tế bào suy giảm, cuối cùng dẫn đến sự chết theo chương trình của tế bào bị căng thẳng. Một số yếu tố rất quan trọng đối với quá trình xử lý bình thường của các tiểu đơn vị mới được dịch mã (COL1α1 và COLα2) của collagen loại I trong lưới nội chất và sự bài tiết tiếp theo của chúng vào chất nền xương: (1) protein liên kết với yếu tố đáp ứng AMP vòng 3-giống 1 (CREB3L1) kích thích sự biểu hiện của COL1A1 bằng cách liên kết với promoter 5′ của nó và cũng tham gia vào quá trình xử lý các protein chất nền xương do nguyên bào xương tổng hợp và trong phản ứng của nó với “căng thẳng” lưới nội chất; (2) vị trí protease của yếu tố phiên mã liên kết màng 2 (MBTPS2) là một enzym làm thay đổi một số yếu tố xuôi dòng sau đó hoạt động trong phản ứng căng thẳng lưới nội chất; và (3) protein xuyên màng 38B (TMEM38B), còn được gọi là TRIC-B, mã hóa một kênh cation nội bào đồng tam phân (ví dụ, kali) được biểu hiện trên màng của các vị trí lưu trữ canxi ảnh hưởng đến việc vận chuyển canxi từ các cơ quan này. Sự thay đổi nồng độ canxi nội bào ảnh hưởng đến chức năng của nguyên bào xương, lưới nội chất của nó và sự bài tiết collagen loại.

Nguyên bào xương, tế bào xương và hủy cốt bào cũng tổng hợp các protein không phải collagen và giải phóng chúng vào osteoid xung quanh và vào tuần hoàn, nơi chúng có thể tác động lên các mô liền kề hoặc ở xa. Trong số các sản phẩm được bài tiết của nguyên bào xương và tế bào xương có FGF23, FGF23 làm giảm tái hấp thu phosphat ở ống thận, ức chế tổng hợp PTH và calcitriol, và đẩy nhanh quá trình phân hủy calcitriol bằng cách tăng cường tổng hợp calcitriol-24 hydroxylase. Osteocalcin (được mã hóa bởi BGLAP) được bài tiết bởi các nguyên bào xương và có tác dụng tại chỗ đối với xương và các tác dụng xa hơn đối với chuyển hóa năng lượng và có thể là chức năng sinh sản. Osteocalcin là một peptid 49 AA được giải phóng vào chất nền xương nhưng cũng vào tuần hoàn. Nó có ba gốc axit glutamic ở các vị trí AA 17, 21 và 24 có thể được gamma carboxyl hóa bởi một gamma-carboxylase phụ thuộc vitamin K. Các gốc axit glutamic được gamma carboxyl hóa của osteocalcin liên kết với canxi trên bề mặt của hydroxyapatit và tạo điều kiện cho sự hình thành hydroxyapatit, sự phát triển của các tinh thể của nó, và do đó là sự khoáng hóa của xương. Trong quá trình tiêu xương, nhiều nhóm carboxyl gamma bị loại bỏ, cho phép osteocalcin được giải phóng vào tuần hoàn, nơi nó có thể có các tác dụng chuyển hóa gián tiếp và/hoặc trực tiếp. Do đó, trong ống nghiệm, osteocalcin không được carboxyl hóa đầy đủ làm tăng giải phóng insulin từ các tế bào beta của tụy và cải thiện khả năng dung nạp glucose một cách hệ thống và làm tăng tổng hợp và bài tiết adiponectin (chất này làm tăng độ nhạy cảm với insulin) từ các tế bào mỡ trắng. Thực nghiệm cho thấy, osteocalcin cũng kích thích giải phóng testosteron từ các tế bào Leydig của tinh hoàn. Lipocalin-2 (LCN2) được bài tiết bởi các nguyên bào xương và thực nghiệm cho thấy nó ảnh hưởng đến cân bằng nội môi carbohydrate bằng cách kích thích bài tiết insulin và tăng độ nhạy cảm với insulin; nó làm giảm lượng thức ăn ăn vào thông qua việc liên kết với các thụ thể melanocortin 4 (MC4R) ở vùng dưới đồi và kích hoạt một con đường thần kinh ức chế sự thèm ăn.

Nguyên bào xương kiểm soát sự khoáng hóa của chất nền, một phần, bằng cách điều hòa nồng độ phosphat tại chỗ thông qua việc tổng hợp phosphatase kiềm liên kết màng tế bào, phosphatase này giải phóng phosphat liên kết hữu cơ và bằng cách giảm nồng độ các chất ức chế sự hình thành xương, chẳng hạn như pyrophosphat, các protein SIBLING và các peptid ASARM được phosphoryl hóa nội tại của chúng. Canxi và phosphat sau đó có thể kết tủa trong chất nền xương dưới dạng các tinh thể hydroxyapatit. Tinh thể hydroxyapatit [Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂] là thành phần vô cơ chính của xương; magie, natri, kali và cacbonat cũng có mặt trong khoáng chất của xương. Hydroxyapatit tinh thể được hình thành bên trong nhưng ở ngoại vi của nguyên bào xương từ một dung dịch quá bão hòa của canxi và phosphat ban đầu vô định hình, được bao bọc trong các túi có nguồn gốc từ bề mặt bên trong của màng tế bào nguyên bào xương và sau đó được đẩy ra vào chất nền hữu cơ (osteoid). Sau khi phá hủy màng của túi chất nền và phối hợp với các protein liên kết canxi và phosphat là phosphatase kiềm của xương, osteocalcin, osteopontin, osteonectin và sialoprotein của xương, sự phát triển của tinh thể hydroxyapatit trên các sợi collagen loại I, chất nền hữu cơ của xương đóng vai trò là khuôn mẫu cho sự phát triển có trật tự của các tinh thể hydroxyapatit, sẽ diễn ra. Quá trình này bị đối kháng bởi pyrophosphat, về mặt cấu trúc là hai phân tử phosphat vô cơ được liên kết bởi một cầu nối oxy. Pyrophosphat bị dephosphoryl hóa và do đó bị phá hủy bởi phosphatase kiềm của xương, do đó cho phép quá trình khoáng hóa xương diễn ra. Sự hình thành tinh thể hydroxyapatit bị đối kháng bởi các thành viên của họ protein SIBLING.

Ectonucleotid pyrophosphatase/Phosphodiesterase 1 (ENPP1) là một enzym chuyển đổi phosphat vô cơ thành pyrophosphat, một chất ức chế sự khoáng hóa chất nền xương (do đó, ENPP1 có chức năng ngược lại với chức năng của phosphatase kiềm). ENPP1 cần thiết cho sự tổng hợp Klotho trong điều kiện hấp thu nhiều phosphat. Các đột biến ở ENPP1 có liên quan đến bệnh còi xương giảm phosphat máu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường loại 2 (ARHR2). Họ có trình tự tương tự 20, Thành viên C (FAM20C) là một kinase serin/threonin hoạt động cấu thành, phosphoryl hóa các thành viên của họ protein SIBLING bao gồm DMP1. Các biến thể mất chức năng của FAM20C có liên quan đến ADHR3 với nồng độ FGF23 tăng và giảm phosphat máu và cũng liên quan đến kiểu hình xơ cứng xương của hội chứng Raine.

Trong chất nền ngoại bào của xương có các protein đa chức năng, không phải collagen, tổ chức, điều hòa và phối hợp quá trình khoáng hóa, các protein huyết thanh (ví dụ, albumin, α2HS-glycoprotein, các yếu tố tăng trưởng—ví dụ, IGF-I), các proteoglycan—các protein có chuỗi bên polysaccharid axit (ví dụ, các chondroitin sulfat, chẳng hạn như aggrecan, perlecan, glypican), các protein được glycosyl hóa có các phần gắn vào tế bào (ví dụ, phosphatase kiềm, osteonectin), các protein SIBLING (ví dụ, osteopontin, BSP, DMP1, MEPE), fibronectin, các fibrillin 1 và 2, và các protein được γ-carboxyl hóa (Gla) (ví dụ, osteocalcin, protein Gla chất nền, protein S).

Nguyên bào xương trưởng thành thành các tế bào lót xương phẳng, tương đối không hoạt động trên các bề mặt xương nơi không có sự hình thành xương cũng như không có sự thu hồi xương và thành các tế bào xương bị chôn sâu trong xương. Một số tế bào lót xương kéo dài các quá trình vào các vi quản để gặp các quá trình được hình thành bởi các tế bào xương. Các tế bào lót xương biểu hiện cả TNFSF11 (mã hóa RANK-ligand) và TNFRSF11B (mã hóa osteoprotegerin) và do đó tham gia vào sự hình thành hủy cốt bào, cũng như trong quá trình tái cấu trúc xương. Các tế bào xương là các tế bào sống rất lâu (25 năm) đã trưởng thành từ các nguyên bào xương được nhúng trong các hốc trong xương đã hình thành; chúng được nối với nhau và với các nguyên bào xương trên bề mặt xương bằng các sợi đuôi gai dài (các quá trình bào tương) chạy trong các vi quản liên kết với nhau qua các liên kết khe. Các tế bào xương đóng một vai trò quan trọng trong tái cấu trúc xương, quá trình mà qua đó các vị trí bị tổn thương trong xương hiện có được sửa chữa và tái tạo thông qua các quá trình phối hợp và tuần tự của tiêu xương và tạo xương trong một đơn vị tái cấu trúc xương. Các tế bào xương triệu tập cả hủy cốt bào và nguyên bào xương đến vị trí tổn thương bằng cách cảm nhận tải trọng cơ học đặt lên xương nơi các tế bào xương cư trú bằng cách theo dõi sự di chuyển của chất lỏng và áp suất trong các vi quản, trong một đơn vị đa bào cơ bản (BMU) của nguyên bào xương và hủy cốt bào. Tế bào xương phát hiện các vùng xương bị tổn thương nhỏ (vi gãy) là kết quả của các lực tác động liên tục lên bộ xương. Vì mục đích này và các mục đích khác, các tế bào xương tổng hợp và giải phóng một số sản phẩm bao gồm: sclerostin, DMP1, IGF-I, RANKL, DKK1, TGFβ, PHEX, MEPE và FGF23.

Chức năng “cơ học” của tế bào xương là không thể thiếu để duy trì sức mạnh, khối lượng, kích thước và hình dạng tối ưu của xương. Kích thích cho sự thích ứng chức năng của xương là sự căng cơ học. Độ lớn của một sự căng được xác định bởi lực, tần số và sự phân bố của nó và cũng phụ thuộc vào vị trí mà sự căng được tác động và bởi các đặc điểm di truyền của cá nhân mà tải trọng cơ học được đặt lên. Để đáp ứng với sự biến dạng cơ học, sự dịch chuyển chất lỏng trong các hốc và vi quản kích thích tế bào xương giải phóng axit nitric và prostaglandin-E₂ tuyển mộ các nguyên bào xương đến vị trí căng, nơi xương mới được hình thành bên dưới màng ngoài xương của các xương dài và trên các bè hiện có (tạo dáng hình thành). Khi lực cơ học lên xương giảm (ví dụ, bất động, nằm nghỉ tại giường, bay vào không gian), tốc độ chết theo chương trình của tế bào xương tăng lên. Tế bào xương đang chết giải phóng cả yếu tố kích thích tạo cụm đại thực bào (M-CSF) và RANK-ligand hòa tan, dẫn đến sự gia tăng hình thành hủy cốt bào và tiêu xương chủ yếu trên bề mặt màng trong xương của các xương dài mà không có sự gia tăng tương đương trong sự hình thành xương do nguyên bào xương chỉ đạo, dẫn đến độ dày vỏ và sức mạnh của xương bị giảm (tạo dáng tiêu xương). Tại các vị trí vi gãy, các tín hiệu (M-CSF, sRANK-ligand) từ các tế bào xương đang chết tuyển mộ các hủy cốt bào, các hủy cốt bào này lần lượt thu hút các nguyên bào xương để loại bỏ và tái tạo xương, tương ứng (tái cấu trúc có mục tiêu). Bisphosphonat, steroid sinh dục và PTH cản trở sự chết theo chương trình của tế bào xương, một đặc tính một phần làm cơ sở cho các tác dụng sinh lý tích cực của các hợp chất này đối với khối lượng xương. Sự căng đặt lên các xương dài bởi sự gắng sức của cơ và các lực khác (ví dụ, nhảy) có tác dụng đồng hóa tích cực thông qua việc kích thích chức năng của tế bào xương. “Đơn vị chức năng cơ-xương” mang lại khả năng cho xương sửa đổi sức mạnh, khối lượng và hình dạng của nó để đáp ứng với lực của cơ.

Xương đặc hoặc xương vỏ có mặt ở hộp sọ, xương vai, xương hàm dưới, xương chậu và thân các xương dài; cả bề mặt màng ngoài xương và màng trong xương của nó đều được lót bởi các lớp tế bào tạo xương. Xương xốp (xương bè hoặc xương xốp) nằm ở các đốt sống, nền sọ, xương chậu và các đầu xương dài. Bởi vì chỉ có 15% đến 25% thể tích xương bè được vôi hóa (so với 80%–90% thể tích xương đặc) và do đó có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều, xương bè có hoạt động chuyển hóa khá cao; nó có tốc độ luân chuyển cao làm cho nó dễ bị tổn thương hơn đối với các rối loạn ảnh hưởng xấu đến quá trình khoáng hóa xương. Ở các xương dẹt (hộp sọ, xương chậu, xương hàm dưới), cốt hóa nội màng bắt đầu bằng sự cô đặc tại chỗ của các tế bào trung mô biệt hóa trực tiếp thành các tiền nguyên bào xương và nguyên bào xương và khởi đầu sự hình thành xương bất thường được vôi hóa (xương dệt), sau đó được thay thế bằng xương lá trưởng thành. Các xương màng phát triển bằng cách bồi đắp, một quá trình được hỗ trợ bởi sự phát triển của các mạch máu mới do VEGF gây ra, một protein cũng tăng cường sự hình thành xương. Bề mặt bên ngoài của xương được bao bọc bởi màng ngoài xương (chứa các mạch máu, các đầu dây thần kinh, nguyên bào xương và hủy cốt bào), trong khi bên trong xương cạnh tủy được lót bởi màng trong xương. Màng ngoài xương là một mạng lưới sợi trong đó các nguyên bào xương tổng hợp xương đặc ngoại vi; xương đặc củng cố sức mạnh của xương và bổ sung và mở rộng sức mạnh được cung cấp bởi xương bè và xương màng trong. Các gân và dây chằng bám vào và được cố định vào xương đặc.

Sự Hình Thành Hủy Cốt Bào

Hủy cốt bào là các tế bào khổng lồ đa nhân bám vào bề mặt xương và tạo thành một hốc dưới tế bào xương, vào đó tế bào xương bài tiết axit clohydric để hòa tan pha khoáng của xương (hydroxyapatit) và các enzym phân giải protein để tiêu hóa chất nền hữu cơ. Hủy cốt bào có nguồn gốc từ các tế bào tiền thân tạo máu và đại thực bào thông qua tín hiệu của M-CSF, CSF1 hoạt động thông qua thụ thể của nó (CSF1R–còn được gọi là c-fms) nằm trên màng tế bào của tế bào tiền thân hủy cốt bào (Hình 9.11A). M-CSF gây ra phiên mã của yếu tố phiên mã tạo máu PU.I (SPI1) thúc đẩy sự biệt hóa của hủy cốt bào. Để đáp ứng với PTH (hoặc PTHrP), calcitriol, prostaglandin, interleukin-6 và 11, TNF-α và các cytokine khác, các nguyên bào xương và tế bào đệm tủy xương tổng hợp cả M-CSF và RANK-ligand (TNFSF11) được biểu hiện trên bề mặt màng tế bào của chúng. M-CSF cũng gây ra sự biểu hiện của TNFRSF11A (mã hóa RANK) trên bề mặt của các tế bào tiền thân hủy cốt bào, sau đó tăng cường sự biệt hóa và hoạt hóa hơn nữa của chúng. RANK-ligand là một protein 317 AA bao gồm các miền bào tương (48 AA), xuyên màng (21 AA) và ngoại bào (248 AA) với vị trí liên kết cho RANK kéo dài giữa AA 137 và 158. TNFSF11 cũng được biểu hiện ở mô lympho (nơi nó rất quan trọng cho sự phát triển của hệ miễn dịch), cơ vân và cơ tim, phổi, ruột, nhau thai, tuyến giáp, các tế bào trung mô tiền nguyên bào sụn và các tế bào sụn phì đại. Ngoài việc thúc đẩy sự biệt hóa của hủy cốt bào, RANK-ligand còn tăng cường chức năng của hủy cốt bào trưởng thành và ức chế sự chết theo chương trình của nó. RANK-ligand kích thích phiên mã của nhiều gen đặc hiệu cho hủy cốt bào và cũng tăng cường sự phát triển của các hốc và hố tiêu canxi.

Hình 9.11A Sự điều hòa sự hình thành hủy cốt bào. Sau khi biệt hóa ban đầu sau khi một tế bào gốc trung mô tiếp xúc với yếu tố kích thích tạo cụm đại thực bào (M-CSF), RANK-ligand được tổng hợp bởi các tế bào đệm và nguyên bào xương liên kết với RANK được biểu hiện trên màng tế bào của các tiền hủy cốt bào, các tiền hủy cốt bào này truyền tín hiệu thông qua chất đồng hoạt hóa thụ thể steroid (SRC), yếu tố liên quan đến yếu tố hoại tử khối u 6 (TRAF6), và protein kinase hoạt hóa bởi mitogen (MAPK) để cho phép yếu tố hạt nhân (NF)-κB và c-Fos chuyển vị NFATC1 đến nhân, nơi nó hỗ trợ sự trưởng thành của tiền hủy cốt bào thành một hủy cốt bào trưởng thành và đóng vai trò là một yếu tố phiên mã cho các protein đặc hiệu của hủy cốt bào (phosphatase axit kháng tartrat, cathepsin K, β₃-integrin, thụ thể calcitonin). (Từ Henricksen, R., Bollerslev, J., Everts, V., Karsdal, M.A. (2011). Osteoclast activity and subtypes as a function of physiology and pathology–Implications for future treatments of osteoporosis. Endocr Rev, 32, 31–63. Với sự cho phép).

RANK là một protein 616 AA có một peptid tín hiệu (28 AA), miền bào tương (383 AA), miền xuyên màng (21 AA) và miền ngoại bào (184 AA) được biểu hiện ở các hủy cốt bào, nguyên bào sợi và tế bào lympho B và T. Sự liên kết của RANK-ligand với RANK dẫn đến việc truyền một thông điệp nội bào thông qua việc kích thích con đường truyền tín hiệu MAPK/ERK hoạt hóa NF-κB và c-Fos (được mã hóa bởi FOS) (Hình 9.11B). IKBKG mã hóa một phosphokinase cũng hoạt hóa NF-κB, thúc đẩy sự hình thành hủy cốt bào. Họ NF-κB gồm năm yếu tố phiên mã dị hợp phân tử bao gồm NF-κB1 và NF-κB2 rất quan trọng cho sự hình thành hủy cốt bào; NF-κB được hoạt hóa bởi sự phân hủy của chất ức chế κB (IκB được mã hóa bởi NFKB1A)—một protein bẫy NF-κB trong bào tương và tự nó bị phá hủy thông qua con đường ubiquitination/proteasomal sau khi phosphoryl hóa các gốc serin của nó. NF-κB tự do sau đó hoạt động thông qua c-Fos và phức hợp AP-1 của các yếu tố liên quan đến sự di chuyển của các protein để kích thích sự hình thành hủy cốt bào phối hợp với yếu tố phiên mã chính hình thành hủy cốt bào 827 AA được mã hóa bởi NFATC1. NFATC1 hạt nhân tương tác trong một phức hợp phiên mã để kích thích sự biểu hiện của các gen mã hóa các protein đặc hiệu cho hủy cốt bào, chẳng hạn như phosphatase axit kháng tartrat (TRAP, ACP5), metalloproteinase chất nền 9 (MMP9), carbonic anhydrase II (CA2), cathepsin K (CTSK), tiểu đơn vị a3 của vacuolar [H⁺]-ATPase (được mã hóa bởi TCIRG1), kênh clorua 7 (được mã hóa bởi CLCN7), protein xuyên màng liên quan đến bệnh xương hóa đá 1 (được mã hóa bởi OSTM1), αvβ₃-integrin (ITGB3), và thụ thể calcitonin (CALCR), dẫn đến sự biệt hóa cuối cùng của các hủy cốt bào. Sau khi RANK-ligand liên kết với RANK và truyền tín hiệu tiếp theo, các tiền hủy cốt bào hợp nhất để trở thành các hủy cốt bào trưởng thành đa nhân. Sự hình thành hủy cốt bào cũng được kích thích bởi các cytokine, chẳng hạn như TNFα và các interleukin-1-beta (IL1B) và -6 (IL6). NOTCH1 mã hóa một yếu tố điều hòa đồng phiên mã ức chế sự cam kết ban đầu của tế bào tiền thân hủy cốt bào để biệt hóa hơn nữa, nhưng nghịch lý thay lại kích thích sự trưởng thành hơn nữa của các tế bào đã cam kết biệt hóa thành hủy cốt bào.

Hình 9.11B RANK-phối tử được sản xuất bởi các nguyên bào xương và tế bào đệm liên kết với RANK được biểu hiện trên bề mặt của tế bào tiền thân hủy cốt bào; sự truyền tín hiệu qua TRAP6 và NF-κB cho phép sự chuyển vị của NFATC1 vào nhân và sự trưởng thành hơn nữa của hủy cốt bào. Kích thích đồng kích thích cho sự hình thành hủy cốt bào diễn ra thông qua OSCAR và TREM2, các protein màng nhận biết các chuỗi axit amin trong cấu trúc của collagen loại I và III làm phối tử. Các thụ thể này sau đó truyền tín hiệu thông qua các bộ điều hợp ITAM để kích thích phospholipase Cγ chuyển đổi phosphatidylinositol liên kết màng thành inositol trisphosphat (và DAG), dẫn đến sự huy động Ca²⁺ từ các vị trí lưu trữ trong lưới nội chất và sự gia tăng nồng độ Ca²⁺ bào tương cũng hoạt hóa NFATC1 và kích thích sự hình thành hủy cốt bào. (Xem văn bản để biết chi tiết.) BLNK, protein liên kết tế bào B; ITAM, mô-típ hoạt hóa dựa trên tyrosine của thụ thể miễn dịch; NFATC1, yếu tố hạt nhân của các tế bào T đã hoạt hóa, bào tương, phụ thuộc calcineurin 1; OSCAR, thụ thể liên quan đến hủy cốt bào; PLCγ, phospholipase Cγ; RANK, yếu tố hoạt hóa thụ thể của yếu tố hạt nhân κB; RANKL, phối tử RANK; SLP-76, protein bạch cầu chứa miền SH2–76 kD; TREM2, thụ thể kích hoạt được biểu hiện trên các tế bào dòng tủy-2). (Từ Barrow, A.D., Raynal, N., Andersen, A.L., và cộng sự. (2011). OSCAR is a collagen receptor that costimulates osteoclastogenesis in DAP12- deficient humans and mice. J Clin Invest, 121, 3505–3516. Với sự cho phép).

Nguyên bào xương cũng tổng hợp, biểu hiện trên và giải phóng khỏi màng tế bào của nó osteoprotegerin (TNFRSF11B), một protein mồi liên kết với RANK-ligand và ức chế sự biệt hóa của hủy cốt bào. Các tế bào lympho B trưởng thành cũng bài tiết osteoprotegerin. Osteoprotegerin là một thành viên của siêu họ thụ thể TNF và được tổng hợp và bài tiết bởi tế bào đệm/nguyên bào xương; nó hoạt động như một thụ thể mồi bằng cách liên kết với RANK-ligand, do đó ức chế sự tương tác của RANK-ligand và RANK và do đó cản trở sự hình thành hủy cốt bào. Gen năm exon (TNFRSF11B) mã hóa osteoprotegerin của người cũng được biểu hiện ở phổi, gan, tim, thận, tế bào ruột, não, tuyến giáp, tế bào lympho và monocyt. Osteoprotegerin của người được tổng hợp dưới dạng một propeptid 401 AA; sau khi cắt peptid tín hiệu 21 AA, protein trưởng thành 380 AA chứa bốn miền đầu tận cùng amino giàu cystein và hai miền “chết” đầu tận cùng carboxyl; nó được glycosyl hóa và giải phóng vào không gian cận bào dưới dạng một homodimer liên kết disulfide. Sự tổng hợp osteoprotegerin được tăng cường bởi các interleukin-1α và -1β, TNF-α và -β, BMP-2, TGFβ và estrogen, và bị đối kháng bởi calcitriol, glucocorticoid và PGE₂. Thông qua việc liên kết với RANK-ligand trên bề mặt của tế bào đệm/nguyên bào xương hoặc với dạng tiết ra lưu hành của nó, thụ thể mồi này ức chế các tác dụng hoạt hóa hủy cốt bào và tiêu xương của calcitriol, PTH và các interleukin. Sản xuất quá mức osteoprotegerin ở những con chuột biến đổi gen dẫn đến bệnh xương hóa đá trong khi việc loại bỏ nó có liên quan đến sự mất xương đặc và bè và loãng xương, nhiều gãy xương và tăng canxi máu; mô hình sau này là đối tác thực nghiệm của bệnh Paget ở tuổi vị thành niên. Nguyên bào xương và hủy cốt bào cũng tương tác trực tiếp với nhau; hủy cốt bào biểu hiện trên bề mặt tế bào của nó yếu tố ghép nối ephrin-B1 (EFNB1) và bài tiết ephrin B2 (EFNB2), trong khi nguyên bào xương biểu hiện thụ thể tyrosine kinase ephrin (EPHA1); sự tương tác của chúng kích thích sự hình thành nguyên bào xương.

Tạo dáng xương, quá trình ban đầu trong sự hình thành xương, được thực hiện bởi hoạt động độc lập của nguyên bào xương và hủy cốt bào và không phụ thuộc vào sự tiêu xương trước đó. Tái cấu trúc xương là quá trình mà trong đó sức mạnh, cấu trúc và chức năng của xương được làm mới; sự tiêu xương và lắng đọng được liên kết tuần tự. Tái cấu trúc xương được thực hiện trong đơn vị tái cấu trúc xương (BRU) của các hủy cốt bào và nguyên bào xương được chỉ định; đó là một quá trình liên tục trong đó xương xốp và xương đặc cũ được tái hấp thu và thay thế bằng xương mới và diễn ra ở bộ xương đang phát triển, cũng như bộ xương trưởng thành. Đơn vị tái cấu trúc xương dài từ 1 đến 2 mm, rộng từ 0,2 đến 0,4 mm, được dẫn đầu bởi các hủy cốt bào và theo sau bởi các nguyên bào xương; ở bộ xương người trưởng thành, tuổi thọ của nó là 6 đến 9 tháng và 10% bộ xương được “tái cấu trúc” mỗi năm. Vị trí được chọn để tái cấu trúc được nhắm mục tiêu bởi các tế bào xương cảm nhận một khiếm khuyết cơ học hoặc căng thẳng (vi gãy), do đó khởi đầu quá trình tái cấu trúc xương. Các hủy cốt bào sau đó được triệu tập đến vùng xương bị tổn thương, liên kết với vị trí bị xâm phạm, bịt kín vi gãy bằng cách sử dụng các integrin có trên màng tế bào của hủy cốt bào, và phát triển một diềm bàn chải bên dưới đó một hốc dưới tế bào xương được hình thành bằng cách tiêu hóa xương liền kề (Hình 9.12). Pha khoáng của xương (hydroxyapatit) được tái hấp thu bởi axit (H⁺) được tổng hợp bởi CAII, dẫn đến sự hình thành axit carbonic phân ly nhanh chóng (HCO3) và sự bài tiết H⁺ thông qua bơm proton H⁺-ATPase không bào (được mã hóa bởi TCIRG1) được nhúng trong diềm bàn chải. Để duy trì tính trung hòa trong hốc, clorua (Cl⁻) cũng được vận chuyển vào không gian này thông qua kênh trao đổi H⁺-Cl⁻ được mã hóa bởi CLCN7. Sự ổn định của CLCN7 được duy trì bởi protein xuyên màng liên quan đến bệnh xương hóa đá 1 (OSTM1). Các hủy cốt bào cũng biểu hiện SLC4A2 mã hóa một chất trao đổi Cl⁻/HCO₃⁻ duy trì sự cân bằng axit/bazơ bình thường trong tế bào. Hủy cốt bào tổng hợp và bài tiết vào hốc một số enzym, bao gồm cathepsin K (CTSK) và các metalloproteinase chất nền phụ thuộc kẽm tiêu hóa và hòa tan chất nền hữu cơ của xương. Các mảnh vụn đã tiêu hóa trong hốc được bao bọc trong các túi và vận chuyển qua hủy cốt bào và giải phóng vào khoang ngoại bào. SNX10 và PLEKHM1 mã hóa các protein cần thiết cho sự trưởng thành và vận chuyển của túi trong hủy cốt bào.

Hình 9.12 Hủy cốt bào đã biệt hóa tạo thành một diềm bàn chải bằng cách bám vào bề mặt xương thông qua các thụ thể integrin αvβ3. Một hốc dưới hủy cốt bào được hình thành bởi sự hòa tan khoáng chất của xương bởi axit clohydric do hủy cốt bào tiết ra (bảng bên trái) và sự tái hấp thu chất nền hữu cơ của xương bởi cathepsin K và các metalloprotein chất nền (bảng bên phải). Sau đó, các nguyên bào xương bị thu hút đến hố này (bởi nồng độ Ca²⁺ cao tại chỗ) khi xương mới được hình thành trong quá trình tái cấu trúc xương liên tục. (Từ Henricksen, R., Bollerslev, J., Everts, V., Karsdal, M.A. (2011). Osteoclast activity and subtypes as a function of physiology and pathology- Implications for future treatments of osteoporosis. Endocr Rev, 32, 31–63. Với sự cho phép).

Tín hiệu RANK-ligand/RANK cũng kích thích các tyrosine kinase tạo thành một phức hợp tín hiệu hình thành hủy cốt bào hoạt hóa PLC, dẫn đến việc cắt phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat liên kết màng thành DAG và IP—IP sau này huy động Ca²⁺ từ các vị trí lưu trữ nội bào trong lưới nội chất, dẫn đến tăng nồng độ Ca²⁺ bào tương và hoạt hóa calcineurin và NFATC1. Ở tiền hủy cốt bào, có một hệ thống tín hiệu đồng kích thích cần thiết của các thụ thể giống immunoglobulin, qua đó NFATC1 cũng được hoạt hóa. Thụ thể liên quan đến hủy cốt bào (OSCAR) và thụ thể kích hoạt được biểu hiện trên các tế bào dòng tủy 2 (TREM2) là các thụ thể đồng kích thích xuyên màng được biểu hiện trên màng tế bào của các tiền hủy cốt bào có phối tử là các chuỗi axit amin (…GPOGPX’GFX’…) có nguồn gốc từ collagen loại I, II và III của chất nền ngoại bào mà các tiền hủy cốt bào tiếp xúc tại các vị trí hình thành xương (xem Hình 9.11B). Các thụ thể đồng kích thích kết hợp với các protein bộ điều hợp nội bào đã được phosphoryl hóa bởi tín hiệu RANK-ligand/RANK. Phức hợp của các thụ thể đồng kích thích và các yếu tố nội bào khác góp phần vào việc hoạt hóa NFATC1. NFATC1 có khả năng tự khuếch đại biểu hiện của chính nó bằng cách liên kết với một vị trí liên kết NFAT trong vùng promoter của NFATC1, một vị trí được hoạt hóa bởi các cơ chế biểu sinh điều hòa sự acetyl hóa và methyl hóa của histon.

Trong quá trình biệt hóa của hủy cốt bào, màng tế bào của tiền hủy cốt bào hợp nhất tạo thành hủy cốt bào khổng lồ đa nhân trưởng thành. Các hủy cốt bào đang trưởng thành phát triển các podosom chu vi (các cấu trúc kết dính có nhiều actin có thể phân hủy chất nền) rất quan trọng cho sự hợp nhất giữa các tế bào. Syncytin-1 (được mã hóa bởi ERVW1) là một protein màng tế bào tham gia vào sự hợp nhất của hủy cốt bào cũng như một số yếu tố kết dính và integrin. Ngoài sự đóng góp của các kho dự trữ Ca²⁺ của lưới nội chất vào nồng độ Ca²⁺ bào tương, Ca²⁺ ngoại bào đi vào hủy cốt bào đang biệt hóa và trưởng thành thông qua TRPV4 và 5. TRPV4 đóng một vai trò trong sự biệt hóa của hủy cốt bào, trong khi TRPV5 quan trọng đối với hoạt động chức năng của hủy cốt bào trưởng thành. Trong hốc tiêu xương dưới hủy cốt bào, nồng độ Ca²⁺ vượt quá 40 mM (giá trị Ca²⁺ huyết thanh dao động trong khoảng 1,1–1,3 mM); do đó, khi nồng độ Ca²⁺ trong hủy cốt bào tăng lên, hoạt động tiêu xương bị ức chế, và hủy cốt bào già đi và chết. Đồng thời, môi trường Ca²⁺ cao xung quanh hốc tiêu xương là một chất hấp dẫn đối với các nguyên bào xương sản xuất xương cần thiết để lấp đầy hốc. Do đó, các quá trình tiêu xương và hình thành xương được ghép nối, một phần, bởi nồng độ Ca²⁺ trong hốc.

Khi các hủy cốt bào trưởng thành bám vào xương, bề mặt dưới của hủy cốt bào phát triển một cấu trúc vòng bao gồm các sợi β-actin và các integrin αvβ₃ liên kết với osteopontin gắn trong chất nền và các thành phần khác chứa chuỗi axit amin– Arg-Gly-Asp (RGD)– do đó tạo thành một vùng kín và tạo ra một môi trường vi mô biệt lập giữa màng tế bào dưới của hủy cốt bào và bề mặt xương bên ngoài—hốc tiêu xương (xem Hình 9.12). Bề mặt dưới hoặc đỉnh của hủy cốt bào trong vùng kín phát triển một diềm bàn chải không đều, qua đó các sản phẩm của hủy cốt bào được bài tiết. Vào hốc tiêu xương kín biệt lập, hủy cốt bào bơm: (1) axit (H⁺ hoặc proton) được tạo ra từ carbon dioxide bởi CA2 và được vận chuyển tích cực qua một bơm proton ATPase loại không bào (TCIRG1) và các ion clorua được truyền thụ động qua một kênh clorua (CLCN7) để tạo thành một môi trường axit cao (pH 4,5) hòa tan hydroxyapatit, và (2) các enzym phân giải protein của lysosome (chẳng hạn như các cysteine protease—cathepsin K, B và L—và các collagenase, chẳng hạn như MMP9) tiêu hóa osteoid, chất nền protein của xương. Protein xuyên màng liên quan đến bệnh xương hóa đá 1 (được mã hóa bởi OSTM1) là một protein 334 AA cần thiết cho quá trình xử lý bình thường của CLCN7 và do đó cho quá trình axit hóa bình thường của hốc tiêu xương dưới tế bào xương và sự hòa tan hydroxyapatit sau đó. Bệnh xương hóa đá liên quan đến số lượng lớn các hủy cốt bào phát triển ở những bệnh nhân có các đột biến mất chức năng trong các gen mã hóa CAII, bơm proton ATPase không bào, kênh clorua CLCN7 và các protein liên quan, trong khi các đột biến mất chức năng trong gen mã hóa cathepsin K dẫn đến bệnh pycnodysostosis. Sau khi hủy cốt bào tiếp xúc với xương, nó phân cực về mặt chức năng thành hai lĩnh vực—phần dưới của hủy cốt bào phía trên màng diềm vận chuyển proton, ion clorua và enzym từ bên trong tế bào vào không gian dưới tế bào và tái hấp thu các sản phẩm bị phân hủy bởi các tác nhân này; phần trên của hủy cốt bào xử lý và bài tiết các vật liệu đã tái hấp thu. TRPV5, kênh canxi cần thiết cho sự hấp thu/tái hấp thu canxi ở ruột và ống thận, cũng được tìm thấy trên màng diềm của hủy cốt bào. Nhiều kiểu phụ của hủy cốt bào đã được mô tả, chức năng riêng lẻ của chúng phụ thuộc vào các gen mà hủy cốt bào biểu hiện, vị trí giải phẫu của hủy cốt bào và phản ứng chức năng của hủy cốt bào với các tác nhân ngoại sinh. Do đó, có những sự khác biệt tinh tế giữa các hủy cốt bào xương nội sụn và xương màng, các hủy cốt bào xương bè và xương đặc, và các hủy cốt bào tham gia vào quá trình tái cấu trúc xương có mục tiêu và ngẫu nhiên. (Tái cấu trúc xương có mục tiêu xảy ra tại chỗ và liên quan đến việc thay thế xương bị tổn thương bằng xương mới để duy trì sức mạnh của xương; tái cấu trúc xương ngẫu nhiên xảy ra toàn thân để đáp ứng với PTH được bài tiết khi nồng độ Ca²⁺ giảm.)

Sau khi quá trình tiêu hóa và tái hấp thu xương bị tổn thương đã hoàn thành, các nguyên bào xương hội tụ tại vị trí hoạt động của hủy cốt bào. TGFβ được bài tiết bởi các nguyên bào xương và được lưu trữ trong chất nền xương được giải phóng bởi sự tiêu xương qua trung gian hủy cốt bào; nó thu hút các tế bào tiền thân trung mô biệt hóa thành các nguyên bào xương, do đó ghép nối sự tiêu xương và hình thành xương và làm tăng số lượng tế bào xương. IG-1 là một chất hóa hướng động nguyên bào xương thứ hai cũng được lưu trữ trong chất nền xương và được giải phóng bởi hoạt động của hủy cốt bào. Ngoài ra, các hủy cốt bào bài tiết một số “clastokine” có thể là các yếu tố biệt hóa nguyên bào xương, ví dụ, protein chứa lặp lại ba chuỗi xoắn collagen liên quan đến WNT-Frizzled 1 (được mã hóa bởi CTHRC1) hoặc các chất hóa hướng động triệu tập các nguyên bào xương đến vị trí tái cấu trúc xương—ví dụ, sphingosine-1-phosphat (S1PR1). Do đó, quá trình tái cấu trúc xương bao gồm các bước tuần tự của sự hoạt hóa (xác định vị trí xương bị xâm phạm bởi các tế bào xương), tiêu xương (tuyển mộ và trưởng thành của hủy cốt bào qua trung gian nguyên bào xương), đảo ngược (loại bỏ các mảnh vụn trong hốc), hình thành (thu hút các nguyên bào xương, dẫn đến sự tái tạo xương đã bị loại bỏ), và kết thúc (kết thúc chu kỳ tái cấu trúc).

Chất Nền Ngoại Bào Của Xương

Các protein chất nền hữu cơ chiếm 35% khối lượng xương, và collagen loại I chiếm 90% trong số các protein này. Collagen loại I bao gồm một chuỗi xoắn ba gồm hai chuỗi polypeptide của collagen loại I(α1) (COL1A1) và một chuỗi của collagen loại I(α2) (COL1A2), được liên kết chéo nội phân tử bởi các liên kết disulfide và liên phân tử ở các telopeptid đầu tận cùng amino (N) và carboxyl (C) bởi các hợp chất pyridinium cho phép các phân tử collagen bó lại thành các sợi nhỏ và sợi lớn (Hình 9.13 và 9.14). Các chuỗi xoắn của COL1α1 và COL1α2 bao gồm các trimer axit amin lặp lại của…Glycine-X-Y… (trong đó X và Y chủ yếu là prolin và hydroxyprolin, tương ứng). Glycine cho phép các chuỗi xoắn lại. Sau khi được tổng hợp, các thành phần của collagen loại I (COL1α1/COL1α2) được biến đổi trong lưới nội chất của nguyên bào xương; ở đó chúng trải qua quá trình hydroxyl hóa các gốc lysin và prolin được chọn, các gốc sau này được chuyển đổi thành các pyridinolin. Sau khi lắp ráp hai phân tử COL1α1 và một phân tử COL1α2, chúng được xử lý thêm trong bộ máy Golgi của nguyên bào xương. Sau khi được bài tiết vào chất nền, các miền propeptid amino- và carboxyl- bên sườn được loại bỏ, do đó để lộ các telopeptid đầu tận cùng amino- và carboxyl sau đó tạo thành các sợi liên kết chéo. Các telopeptid đầu tận cùng C- và N- của procollagen loại I (PICP, PINP tương ứng) có mặt và có thể đo được trong tuần hoàn, cho phép đánh giá quá trình tổng hợp và xử lý collagen.

Hình 9.13 Collagen loại I được tổng hợp trong lưới nội chất của nguyên bào xương dưới dạng một phân tử procollagen lớn hơn với các phần mở rộng đầu tận cùng amino (N) và carboxyl (C), các phần này được cắt thành các propeptid đầu tận cùng carboxyl (PICP)- và amino (PINP) sau khi procollagen loại I được bài tiết vào chất nền ngoại bào. Collagen loại I trưởng thành là một chuỗi xoắn ba gồm hai chuỗi polypeptide của collagen α1(I) và một chuỗi của α2(I) được liên kết chéo nội phân tử bởi các liên kết disulfide và liên phân tử ở các đầu tận cùng N và C bởi các telopeptid pyridinium không xoắn. (Từ Byers, P.H. (1995). Disorders of collagen biosynthesis and structure. In: Scriver, C.R., Beaudet, A.L., Sly, W.S., Vale, D. The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, 7th ed. McGraw-Hill Inc, New York, p. 4029–4077. Với sự cho phép).

Hình 9.14 Pyridinium và các telopeptid của collagen. Pyridinolin (Pyr, hydroxylysyl-pyridinolin) và deoxypyridinolin (D-Pyr hoặc Dpd, lysyl-pyridinolin) tạo thành các liên kết chéo pyridinium không khử giữa các sợi collagen trưởng thành làm cho chúng không hòa tan. Các vùng đầu tận cùng amino (–) và carboxyl (C) (NTX, CTX) của collagen bị loại bỏ bởi sự phân giải protein trong quá trình phân hủy collagen trưởng thành và được bài tiết vào không gian ngoại bào và huyết thanh. Telopeptid đầu tận cùng carboxyl của collagen loại I (ICTP) là một dấu ấn của sự phân hủy collagen loại I. (Từ Garnero, P., Delmas, P.D. (1998). Biochemical markers of bone turnover. Applications for osteoporosis. Endocrinol Metab Clin NA, 27, 303–323. Với sự cho phép).

Sự hydroxyl hóa của prolin ở AA 986 của COL1α1 và ở AA 707 của COL1α2 tạo thành các gốc 3-hydroxyprolin được thực hiện bởi sự tương tác phối hợp của enzym chịu trách nhiệm prolyl 3-hydroxylase 1 (P3H1—còn được gọi là LEPRE1) tương tác với các đồng yếu tố của nó—protein liên quan đến sụn (CRTAP) và cyclophilin B (được mã hóa bởi PPIB). CRTAP và cyclophilin B cần thiết cho sự ổn định của hoạt động P3H1. Nếu không có phức hợp ba thành phần chức năng này, miền xoắn của COL1α1 bị biến đổi bởi các enzym khác, dẫn đến những thay đổi trong liên kết chéo ảnh hưởng xấu đến sức mạnh của collagen loại I. CRTAP được biểu hiện ở vùng tăng sinh của sụn đang phát triển và tại chỗ nối sụn-xương; cyclophilin B là một peptidyl-prolyl cis-trans isomerase. Việc các biến đổi sau dịch mã của COL1α1 là cần thiết cho sự hình thành xương bình thường được chứng minh bằng sự liên quan của các đột biến mất chức năng của P3H1 với bệnh tạo xương bất toàn loại VIII, của CRTAP với bệnh tạo xương bất toàn loại VII, và của PPIB với bệnh tạo xương bất toàn loại IX. Sự hydroxyl hóa các gốc lysin tạo thành hydroxylysin bởi procollagen-lysin,2-oxoglutarat 5-dioxygenase 1 (được mã hóa bởi PLOD1), tại các chuỗi AA procollagen của…Gly-X-Lys… trong các vùng xoắn của ba tiểu đơn vị tạo nên collagen loại 1, là cần thiết cho sự ổn định của các liên kết chéo pyridinolin của phân tử này. Trong các vùng telopeptid của collagen loại I, procollagen-lysin, 2-oxoglutarat 5-dioxygenase 2 (PLOD2) xúc tác cho sự hình thành hydroxylysin.

Các protein chaperone đóng vai trò quan trọng như các đồng yếu tố trong quá trình xử lý các sợi COL1α1 và COL1α2. Trong lưới nội chất của nguyên bào xương, sự ổn định của ba chuỗi protein tạo nên collagen loại 1, cho phép liên kết chéo chính xác của nó, được cung cấp bởi HSP 47 (được mã hóa bởi SERPINH1). HSP47 liên kết với các gốc arginin được chỉ định trong các propeptid collagen loại I. Protein liên kết FK506 (FKBP10) cũng có thể tham gia vào quá trình hydroxyl hóa các gốc lysin của COL1α1 và COL1α2 và sự liên kết chéo tiếp theo của chúng. FKBP10 và HSP47 cũng có thể tương tác với nhau trong quá trình hình thành và trưởng thành của collagen loại I.

Sau khi các tiểu đơn vị procollagen loại I α1 và α2 được bài tiết vào chất nền xương, các miền propeptid đầu tận cùng amino- và carboxyl- của chúng được loại bỏ và bài tiết vào không gian ngoại bào và huyết thanh. Chuỗi propeptid carboxyl được cắt bởi hoạt động proteinase của BMP1 (BMP1). Pyridinolin (PYR—hydroxylysyl-pyridinolin) và deoxypyridinolin (DPD—lysyl-pyridinolin) tạo thành các liên kết chéo pyridinium không khử giữa các sợi collagen trưởng thành do đó làm cho chúng không hòa tan (xem Hình 9.14). Collagen loại I chiếm ưu thế trong xương nhưng cũng có mặt trong các dây chằng, gân, mạc và da. Sụn loại II bao gồm ba chuỗi procollagen loại II(α1) và chủ yếu được lắng đọng trong sụn. Collagen loại III (ba chuỗi procollagen loại III[α1]) có mặt trong xương, gân, động mạch và ruột, và sụn loại IV (ba chuỗi procollagen loại IV[α1]) là một thành phần của màng đáy tế bào.

Việc đo lường nồng độ trong huyết thanh (và nước tiểu) của các dấu ấn hình thành xương và tiêu xương cung cấp thông tin về sự luân chuyển xương ở người lớn và trẻ em (Hình 9.15). Nồng độ huyết thanh của RANK-ligand hòa tan (s) và osteoprotegerin phản ánh chức năng của nguyên bào xương liên quan đến sự hình thành hủy cốt bào. Nồng độ huyết thanh của sRANK-ligand cao hơn ở trẻ em và thanh thiếu niên nam và tăng theo tuổi ở cả hai giới; nồng độ trung vị ở nam là 0,27 pmol/L (phạm vi không phát hiện được–0,94) và ở nữ là 0,08 pmol/L (phạm vi không phát hiện được–1,42). Nồng độ huyết thanh của osteoprotegerin không thay đổi theo tuổi hoặc giới tính ở trẻ em và thanh thiếu niên; nồng độ trung vị của chất phân tích này là 3,7 pmol/L (phạm vi 1,02–6,63). Việc xác định các peptid mở rộng của procollagen I—PICP và PINP—phản ánh sự tổng hợp collagen và do đó là chức năng của nguyên bào xương cũng như việc xác định các sản phẩm của nguyên bào xương, osteocalcin và phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương. Sự phân hủy collagen loại I của chất nền xương trưởng thành bởi cathepsin K và các metalloproteinase chất nền do hủy cốt bào tiết ra sẽ giải phóng PYR, DPD, và các telopeptid đầu tận cùng amino (NTX) và carboxyl (ICTP) của collagen loại I. Sự bài tiết hydroxyprolin và hydroxylysin trong nước tiểu và các phép đo PYR, DPD, NTX, CTX và ICTP trong nước tiểu hoặc huyết thanh phản ánh sự dị hóa của collagen loại I và do đó là sự tiêu xương. Hoạt động của hủy cốt bào cũng được phản ánh bằng cách đo nồng độ huyết thanh của TRAP5b. Ở phụ nữ mang thai bình thường, nồng độ huyết thanh của sRANK-ligand, osteoprotegerin và ICTP cao nhất trong tam cá nguyệt đầu tiên, trong khi giá trị osteocalcin đạt tối đa trong tam cá nguyệt đầu tiên—cho thấy rằng vào đầu thai kỳ bình thường, tốc độ hình thành xương tăng lên trong khi ở tam cá nguyệt thứ hai, tốc độ tiêu xương được khuếch đại. Nồng độ trong huyết thanh của các dấu ấn hình thành và tiêu xương đều cao hơn ở thai nhi so với mẹ (Bảng 9.4). Nồng độ PICP trong huyết tương dây rốn của thai nhi cao nhất vào giữa thai kỳ và giảm trong tam cá nguyệt cuối cùng xuống giá trị đủ tháng; sau khi sinh, giá trị PICP giảm ở trẻ sơ sinh non tháng trong 3 ngày đầu đời và sau đó tăng đều đặn đến giá trị đỉnh ở 36 tuần tuổi sau thụ thai; nồng độ PICP trong huyết tương dây rốn cao hơn ở nam so với nữ và tương quan với tuổi thai và cân nặng khi sinh. Nói chung, giá trị của các dấu ấn hình thành và tiêu xương cao nhất ở trẻ sơ sinh, giảm trong thời thơ ấu, tăng nhẹ trong thời niên thiếu, và sau đó giảm xuống mức người lớn (Bảng 9.5A và 9.5B). Ở trẻ em và thanh thiếu niên, nồng độ trong huyết thanh của các dấu ấn luân chuyển xương không liên quan đến BMI; tuy nhiên, tuổi và giới tính ảnh hưởng đáng kể đến giá trị của các dấu ấn xương trong huyết thanh với nồng độ cao hơn ở các đối tượng trẻ hơn và sự suy giảm giá trị sớm hơn ở nữ so với nam.

📑 Bảng 9.4. Các dấu ấn tạo xương và hủy xương ở phụ nữ mang thai và trẻ sơ sinh

(Nguồn: Jurimae, 2010; Wasilewska, 2009; Dorota, 2012; Seibold-Weiger, 2000; Yamaga, 1999)

Tạo xương

Hủy xương

Chú thích:

• ICTP: Carboxyl-terminal cross-link telopeptide của collagen typ I (do MMP tạo ra)

• OPG: Osteoprotegerin

• PICP: Procollagen typ I carboxyl-terminal propeptide

• RANKL: Receptor activator of NF-κB ligand

📑 Bảng 9.5A. Các dấu ấn tạo xương và hủy xương ở trẻ nam (2,5–97,5 bách phân vị)

(Nguồn: Huang, 2011; Kirmani, 2009)

Tạo xương

---

Hủy xương

---

Theo tuổi xương (nam)

---

Chú thích:

• Alk Ptase: Phosphatase kiềm toàn phần

• BAP: Phosphatase kiềm xương

• OC: Osteocalcin

• TPINP/PINP: Procollagen typ I N-terminal propeptide

• β-CTX: Carboxyl-terminal cross-link telopeptide của collagen typ I

• PTH: Hormone tuyến cận giáp

• 25OHD: 25-Hydroxyvitamin D

📑 Bảng 9.5B. Các dấu ấn tạo xương và hủy xương ở trẻ nữ (2,5–97,5 bách phân vị)

(Nguồn: Huang, 2011; Kirmani, 2009)

Tạo xương

---

Hủy xương

---

Theo tuổi xương (nữ)

---

Chú thích:

• Alk Ptase: Phosphatase kiềm toàn phần

• BAP: Phosphatase kiềm xương

• OC: Osteocalcin

• TPINP/PINP: Procollagen typ I N-terminal propeptide

• β-CTX: Carboxyl-terminal cross-link telopeptide của collagen typ I

• ICTP: Cross-link telopeptide collagen typ I do metalloproteinase tạo

• PTH: Hormone tuyến cận giáp

• 25OHD: 25-Hydroxyvitamin D

 

📑 Bảng 9.6. Khối lượng khoáng xương (BMC, g) và mật độ khoáng xương diện tích (aBMD, g/cm²) bằng DXA ở trẻ sinh non và đủ tháng (AGA, SGA)

(Nguồn: Gallo, 2012; Koo, 1996; Lapillone, 1997; Koo, 1998)

GA: Tuổi thai (tuần); AGA: Phù hợp tuổi thai; SGA: Nhỏ tuổi thai; WB: toàn thân; WB-H: toàn thân trừ đầu

---

Theo tuổi thai (tuần)

---

Theo cân nặng sơ sinh (g)

---

Theo tuổi sau sinh (trẻ đủ tháng)

Hình 9.15 Các dấu ấn sinh hóa của sự hình thành và tiêu xương. (Từ Jurimae, J. (2010). Interpretation and application of bone turnover markers in children and adolescents. Curr Opin Pediatr, 22, 494–500. Với sự cho phép).

Nồng độ sclerostin trong huyết thanh phản ánh chức năng của các tế bào xương nhưng thay đổi tùy theo xét nghiệm được sử dụng. Giá trị của sclerostin huyết thanh thường cao hơn ở nam giới trưởng thành khỏe mạnh so với nữ giới (50 so với 37 pmol/L) và tăng từ hai đến bốn lần khi về già; tùy thuộc vào tuổi và giới tính, nồng độ sclerostin trong huyết thanh có thể tương quan thuận với hàm lượng và mật độ khoáng của xương (BMC, BMD) và tương quan nghịch với nồng độ canxi, phosphatase kiềm của xương, PINP, osteocalcin và ICTP trong huyết thanh. Giá trị sclerostin giảm khi hoạt động thể chất và tăng khi bất động. Chúng tăng cao ở những bệnh nhân bị suy cận giáp và giảm sau khi dùng PTH 1-34 ngắt quãng. Nồng độ sclerostin trong huyết thanh cao hơn ở bé trai (trung vị ~ 23 pmol/L) so với bé gái (trung vị ~ 19 pmol/L), đạt đỉnh ở 10 tuổi ở bé gái và 14 tuổi ở bé trai, và giảm trong tuổi dậy thì ở cả hai giới.

Bộ xương người trưởng thành bao gồm khoáng chất (50%–70%), chất nền hữu cơ (20%–40%), nước (5%–10%) và lipid (< 3%). Khoảng 10% đến 15% chất nền xương bao gồm các peptid không phải collagen được bài tiết bởi nguyên bào xương, bao gồm các proteoglycan (chondroitin sulfat, heparan sulfat), glycoprotein, các protein kích thích tăng trưởng (BMP, TGFβ, IGF-I), các peptid gắn vào tế bào (các phối tử integrin—osteopontin, osteonectin, fibronectin), và các protein Gla hoặc các protein có nguồn gốc từ huyết thanh, ví dụ, albumin. Các proteoglycan đại phân tử bao gồm các glycosaminoglycan (chuỗi bên polysaccharid axit) liên kết với một protein lõi và rất quan trọng đối với sự tổng hợp collagen và phát triển xương bình thường. Osteonectin (được mã hóa bởi SPARC) là một glycoprotein 32 kDa được phosphoryl hóa, liên kết với Ca²⁺ trong hydroxyapatit và với các sợi collagen, cho phép sự vôi hóa của chất nền xương. Phosphatase kiềm của xương là một dạng đồng phân của phosphatase kiềm không đặc hiệu cho mô (được mã hóa bởi ALPL), một glycoprotein 80 kDa cần thiết cho quá trình khoáng hóa xương. Osteopontin (còn được gọi là sialoprotein xương hoặc protein phospho tiết ra 1 và được mã hóa bởi SPP1) là một glycoprotein 75 kDa được sulfat hóa và phosphoryl hóa chứa chuỗi axit amin— Arg-Gly-Asp (RGD)— cần thiết cho việc liên kết với các integrin và do đó cho sự bám dính của các hủy cốt bào vào xương; nó cũng liên kết với Ca²⁺ và hydroxyapatit và có thể đóng một vai trò trong việc khởi đầu quá trình khoáng hóa chất nền xương. Osteopontin được bài tiết bởi các nguyên bào xương để đáp ứng với calcitriol. Osteocalcin (được mã hóa bởi BGLAP) là một peptid 49 AA, chứa Gla, 6 kDa, đóng một vai trò thiết yếu trong quá trình khoáng hóa xương; nó chỉ được sản xuất bởi các nguyên bào xương để đáp ứng với BMP-7 và calcitriol hoạt động thông qua RUNX2, trong khi quá trình tổng hợp sau dịch mã của nó phụ thuộc vào vitamin K.

Sự Hình Thành và Khoáng Hóa Xương

---

Xương được cấu tạo chủ yếu từ khoáng chất rắn [hydroxyapatit = Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂] đã được lắng đọng trên các sợi collagen trong chất nền ngoại bào. Chất nền ngoại bào của xương bao gồm các sản phẩm bài tiết của các nguyên bào xương và được cấu tạo từ các sợi collagen (các loại collagen—I, III, V) trên đó pha khoáng của xương được lắng đọng. Collagen loại I và phosphatase kiềm thúc đẩy quá trình khoáng hóa xương, một quá trình được điều chỉnh bởi osteocalcin phụ thuộc vitamin K (được mã hóa bởi BGLAP) và protein Gla chất nền (được mã hóa bởi MGP). Các xương dài bao gồm một thân rỗng ở giữa (thân xương), xa hơn là các hành xương, các đĩa tăng trưởng sụn và các đầu xương. Thân xương được cấu tạo từ xương đặc, và hành xương/đầu xương bao gồm xương bè được bao bọc bởi xương đặc. Khoảng 80% bộ xương người trưởng thành là xương đặc; 20% là xương xốp và bao gồm một mạng lưới các bè xương.

Bộ xương là cần thiết cho tư thế và chuyển động, che chắn các cơ quan quan trọng, hình thành tất cả các tế bào máu, và là kho dự trữ các khoáng chất của xương (canxi, phosphat) tinh túy cho chức năng của tế bào. Rất sớm trong tam cá nguyệt đầu tiên, các đường nét của bộ xương tương lai đã có mặt dưới dạng các mô hình mầm sụn sau này tạo thành các xương dài và nền sọ và các sợi trung mô không biệt hóa cô đặc lại để trở thành xương màng (mặt, hộp sọ, xương chậu, xương đòn). Quá trình tạo dáng xương hoặc cốt hóa các mầm này bắt đầu khoảng 5 đến 6 tuần sau khi thụ thai. Ban đầu, các tế bào gốc trung mô biệt hóa thành các nguyên bào sụn (và phát triển thành các tế bào sụn) hoặc các nguyên bào xương, một số trong đó phát triển thành các tế bào xương và các tế bào lót xương, trong khi các hủy cốt bào có nguồn gốc từ các tế bào gốc tạo máu. Phần lớn bộ xương hình thành từ sụn. Các tế bào gốc trung mô biệt hóa thành các tiền nguyên bào sụn sau đó trở thành các nguyên bào sụn phát triển hơn nữa thành các tế bào sụn tiền phì đại và sau đó là các tế bào sụn phì đại. Tế bào sụn sản xuất sụn—một chất nền không có mạch máu được bao bọc trong một màng sụn bao gồm các collagen loại II và X, axit hyaluronic và chondroitin sulfat. Khi các tế bào sụn ở giữa thân xương dài phát triển vượt quá lượng chất dinh dưỡng có sẵn (được cung cấp bằng cách khuếch tán qua chất nền sụn), chúng trải qua quá trình chết theo chương trình và hoại tử, cho phép sự xâm nhập của mạch máu vào vị trí này từ ngoại vi và sự di chuyển vào trong của các tế bào hủy sụn và nguyên bào xương. Trong khi các mảnh vụn của các tế bào sụn chết theo chương trình và chất nền sụn đang được dọn dẹp, các nguyên bào xương hình thành một trung tâm cốt hóa chính và bắt đầu bài tiết collagen loại I và các protein chất nền xương liên quan, biểu hiện phosphatase kiềm trên bề mặt của chúng, và khởi đầu sự lắng đọng canxi và phosphat sau đó được tái tạo thành các tinh thể hydroxyapatit. Một màng ngoài xương hình thành và các trung tâm cốt hóa thứ cấp phát triển ở các đầu xa của các xương dài (các đầu xương) được ngăn cách với trung tâm cốt hóa chính bởi các tế bào sụn nhân lên trong đĩa tăng trưởng đầu xương (xem Hình 9.9). Cốt hóa các xương màng bắt đầu bằng việc tập hợp các tế bào gốc trung mô đa năng vào một trung tâm cốt hóa và sự biệt hóa của chúng thành các tiền nguyên bào xương và sau đó là các nguyên bào xương bài tiết chất nền xương—chủ yếu bao gồm collagen loại 1 vào đó canxi và phosphat được lắng đọng dưới dạng hydroxyapatit. Sự biệt hóa hơn nữa dẫn đến sự phát triển của một màng ngoài xương bên dưới đó phát triển một lớp mỏng xương đặc, sâu hơn là xương xốp hoặc xương bè.

Mặc dù canxi và phosphat được đồng lưu trữ trong các khoang dịch ngoại bào và nội bào, chúng bị ngăn cản kết tủa bởi các chất ức chế sự kết hợp của chúng như polyphosphat (các nhóm polyme của các anion phosphat được liên kết với nhau bằng các cầu nối oxy trong các cấu trúc chuỗi thẳng hoặc vòng tuần hoàn mà thành viên đầu tiên là pyrophosphat bao gồm hai nhóm phosphat được liên kết bởi một cầu nối oxy), các chất chelat ion hữu cơ (oxalat, citrat), và các protein của xương (ví dụ, osteocalcin và osteopontin, một protein SIBLING có chuỗi ASARM). Pyrophosphat được tạo ra bởi sự cắt nucleotide qua trung gian của ectonucleotid pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 (được mã hóa bởi ENPP1). Sự hình thành và lắng đọng có kiểm soát của canxi và phosphat vào chất nền ngoại bào của sụn (bao gồm các collagen loại II và X) và sau đó vào mạng lưới hydroxyapatit trong chất nền xương (collagen loại I) xảy ra khi các chất ức chế khoáng hóa sinh học bị phân hủy tại chỗ. Trong giai đoạn đầu của sự hình thành xương, các tế bào sụn phì đại và nguyên bào xương khởi đầu sự hình thành tinh thể xương bằng cách hình thành các túi chất nền dưới bề mặt 100 nm chứa canxi, phosphat, TNSALP, calbindin-D₉ₖ, CA, pyrophosphatase, osteocalcin và osteopontin. Sau khi kết tủa ban đầu của canxi và phosphat dưới dạng canxi phosphat vô định hình trong chính các túi chất nền và sự hợp nhất của màng túi và màng tế bào, kết tủa được đẩy ra vào chất nền ngoại bào, nơi sự gia tăng thêm nồng độ phosphat và canxi tại chỗ, cùng với các đặc tính cấu trúc của collagen loại I, chỉ đạo sự hình thành tinh thể hydroxyapatit. TNSALP, được tổng hợp bởi các tế bào sụn và nguyên bào xương, được buộc vào cả bên trong túi chất nền và bên ngoài màng tế bào của nguyên bào xương. Sau khi pyrophosphat và các polyphosphat khác đã được vận chuyển vào chất nền ngoại bào, TNSALP loại bỏ các gốc phosphat vô cơ của chúng, do đó làm tăng nồng độ phosphat tại chỗ và thúc đẩy sự hình thành và lắng đọng hydroxyapatit trong xương. Một phosphatase khác (được mã hóa bởi PPP1R1B) cũng làm tăng nồng độ phosphat tại chỗ bằng cách giải phóng anion này khỏi phosphoethanolamin và phosphocholin.

Các chất ức chế sự hình thành khoáng chất của xương bao gồm osteopontin (SPP1) và Gla chất nền (MGP). Chức năng của osteopontin (một protein SIBLING có chuỗi ASARM liên kết với hydroxyapatit và ức chế sự lắng đọng khoáng chất) phụ thuộc một phần vào mức độ phosphoryl hóa của nó. Do đó, khi 40% các vị trí phosphoryl hóa của osteopontin được phosphoryl hóa, quá trình khoáng hóa xương bị ức chế; tuy nhiên, khi 95% các vị trí của nó được phosphoryl hóa, sự hình thành hydroxyapatit được thúc đẩy. Gla chất nền là một peptid 84 AA, phụ thuộc vitamin K, chứa Gla (liên quan đến nhưng khác biệt với osteocalcin), có ái lực lớn với Ca²⁺ và ức chế sự kết tủa của canxi và phosphat; MGP được biểu hiện ở các động mạch và tế bào sụn nhưng không có ở các nguyên bào xương; do đó, một chức năng bình thường của MGP là ngăn chặn sự vôi hóa của sụn; theo đó, ở những bệnh nhân có các đột biến mất chức năng hai alen ở MGP, có sự vôi hóa rộng rãi của sụn (hội chứng Keutel).

Sức mạnh của xương được xác định bởi kích thước (chiều cao, chiều rộng, chiều sâu), khối lượng khoáng chất, kiến trúc vĩ mô và vi mô, và các đặc tính vật liệu (ví dụ, độ đàn hồi) của collagen, các đặc tính này lần lượt được điều hòa không chỉ bởi các hormon nội tiết và các yếu tố tăng trưởng cận tiết mà còn bởi các lực cơ học tác động lên bộ xương bởi môi trường (trọng lực), tư thế thẳng đứng và chuyển động sử dụng hệ cơ. Khối lượng và sức mạnh của xương được xác định một phần bởi các tải trọng đặt lên xương bởi các lực cơ sinh học do cơ tác động—mô hình “cơ học”. Trong mô hình này, các tế bào xương theo dõi các ứng suất và biến dạng là kết quả của các lực cơ học đặt lên nó. Để đáp ứng với lực cơ học: (1) tốc độ chết theo chương trình của tế bào xương giảm, (2) tế bào xương tổng hợp ít sclerostin hơn, (3) tốc độ hình thành xương do WNT1 kích thích tăng lên, và (4) các tế bào đệm giảm biểu hiện RANK-ligand, do đó (5) làm chậm tốc độ hình thành hủy cốt bào. Ngoài ra, để đáp ứng với ứng suất cơ học, nhiều yếu tố tăng trưởng được tạo ra bởi nguyên bào xương (các FGF, IGF-1, TGFβ) hoạt động theo kiểu tự tiết/cận tiết đối với các thụ thể tyrosine kinase tương ứng của chúng được biểu hiện trong màng tế bào của nguyên bào xương để kích hoạt nhiều tín hiệu nội bào, bao gồm các con đường truyền tín hiệu adenylyl cyclase, PKA, PKB, PI3K và MAPK. Việc tạo ra PLC dẫn đến sự gia tăng Ca²⁺ bào tương và chức năng của nguyên bào xương cũng như dòng Ca²⁺ đi vào qua các kênh canxi loại L xuyên màng. Một trong những gen mục tiêu bị ảnh hưởng bởi sự kích thích cơ học là RUNX2, bản phiên mã của nó là cần thiết cho sự biệt hóa của nguyên bào xương và sự biểu hiện và tổng hợp các protein đặc hiệu của nguyên bào xương. Sự căng xương lặp đi lặp lại (một lực biến dạng được áp dụng có thể là nén, kéo dài hoặc uốn cong) dẫn đến sự tăng cường về số lượng và chất lượng của xương (sức mạnh của xương). Các cơ chế dẫn đến tăng khối lượng xương bị bất hoạt bởi việc giảm chịu tải, chẳng hạn như bất động hoặc giảm trọng lực (ví dụ, bay vào không gian) và dẫn đến mất xương (“loãng xương do không sử dụng”). Mặc dù sức mạnh của xương phụ thuộc một phần vào quá trình khoáng hóa xương, nhưng chính kích thước và tính toàn vẹn của xương mới quyết định chủ yếu sức mạnh của nó. Về mặt lâm sàng, nghịch lý này được minh họa bằng tỷ lệ gãy xương tăng ở trẻ em bị bệnh xương hóa đá hoặc “bệnh xương cẩm thạch” mặc dù xương cực kỳ đặc với vỏ và bè dày.

Quá trình khoáng hóa xương bắt đầu trong tử cung với hầu hết canxi được lắng đọng trong tam cá nguyệt thứ ba và tiến triển qua thời thơ ấu và tuổi dậy thì. Bộ xương tích lũy từ 25 đến 30 g canxi trong tử cung và tích lũy khoảng 2500 g khi trưởng thành. Khối lượng xương tăng trong suốt thời thơ ấu và khi tuổi dậy thì tiến triển và tiếp tục trong thập kỷ thứ ba của cuộc đời. Đến 7 tuổi, trẻ em đã đạt được khoảng 70% tầm vóc người lớn nhưng chỉ tích lũy được khoảng 35% hàm lượng khoáng xương toàn thân tối đa. Khoảng một nửa khối lượng bộ xương được hình thành trong tuổi dậy thì, và sự khác biệt về khối lượng xương giữa các thanh thiếu niên cùng giới tính và chủng tộc là do tốc độ trưởng thành sinh dục bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong bài tiết GH, estrogen và androgen trong giai đoạn này của cuộc đời. Tốc độ tăng khối lượng xương lớn nhất là 6 tháng sau khi đạt được tốc độ tăng chiều cao đỉnh của tuổi dậy thì; tuổi theo thời gian càng lớn khi đạt được tốc độ tăng trưởng đỉnh của tuổi dậy thì, khối lượng xương người lớn đỉnh càng thấp. Nữ giới có khối lượng xương đỉnh thấp hơn nam giới vì kích thước xương của họ nhỏ hơn, một phần giải thích cho số lượng gãy xương đốt sống ở nữ giới trưởng thành nhiều hơn so với nam giới trưởng thành. Tổng BMC trung bình của cơ thể nam giới trưởng thành xấp xỉ 2800 g và của nữ giới trưởng thành là 2200 g với giá trị cao hơn ở người da đen so với người da trắng. Khoảng 60% tổng lượng canxi xương của người trưởng thành được thu nhận trong thời niên thiếu—25% trong 2 năm trước và sau tốc độ tích lũy BMC đỉnh; 30% BMC trung bình của cột sống thắt lưng của nữ giới trưởng thành (60 g) được lắng đọng trong khoảng thời gian này. Ở cả nam và nữ, khối lượng xương đỉnh đạt được ở tuổi trưởng thành trẻ có liên quan nghịch với tuổi khởi phát dậy thì.

Quá trình khoáng hóa xương tối ưu đòi hỏi sức khỏe tốt và dinh dưỡng đầy đủ—đặc biệt là hấp thu canxi và vitamin D, tăng trưởng tuyến tính và tăng cân bình thường, và tập thể dục chịu tải thường xuyên vì những điều này làm tăng khối lượng xương màng ngoài xương. Lượng canxi và vitamin D được khuyến nghị trong chế độ ăn cho trẻ em và thanh thiếu niên được trình bày trong Bảng 9.2. Việc bổ sung canxi thường không cần thiết ở trẻ em/thanh thiếu niên khỏe mạnh; nên hạn chế uống nhiều đồ uống có ga vì chúng làm giảm lượng sữa và canxi hấp thu. Việc bổ sung vitamin D đã được khuyến nghị cho trẻ sơ sinh bú mẹ, nhưng trẻ lớn khỏe mạnh thường có thể tiêu thụ đủ vitamin D trong một chế độ ăn uống lành mạnh và tổng hợp cholecalciferol nội sinh nếu được tiếp xúc đủ với ánh nắng mặt trời; việc bổ sung vitamin D trong những tháng mùa đông là phù hợp cho tất cả trẻ em nếu việc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời bị hạn chế, cũng như đối với trẻ em bị hội chứng kém hấp thu, những trẻ đang dùng thuốc chống co giật hoặc thuốc kháng retrovirus.

Như được chứng minh bằng sự tương hợp chặt chẽ về tình trạng khoáng chất của xương giữa mẹ và con gái, các cặp song sinh cùng trứng và khác trứng và anh chị em ruột, 60% đến 80% khối lượng xương người lớn đỉnh hoặc tối đa được quyết định bởi các yếu tố di truyền. Do đó, thành phần di truyền được biểu hiện của một cá nhân có ảnh hưởng đáng kể đến sự tích lũy xương và BMD đỉnh đạt được. Các nghiên cứu liên kết toàn bộ bộ gen đã xác định nhiều gen ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa xương. Những gen liên quan đến con đường biệt hóa nguyên bào xương WNT-β-catenin là một trong những gen nổi bật nhất về mặt này. Mặc dù nhiều trong số các gen này có liên quan đến chuyển hóa xương, những gen khác trước đây chưa được biết là có liên quan đến cân bằng nội môi của xương. Ngoài các yếu tố trong gia đình, dân tộc, giới tính, và kích thước và thành phần cơ thể là những yếu tố quyết định quan trọng của mật độ xương. Ở thanh niên nam và nữ da đen, có BMC và mật độ khoáng xương diện tích (a) toàn thân trừ đầu và cột sống thắt lưng, một phần ba xương quay, hông toàn phần, và cổ xương đùi cao hơn so với thanh niên da trắng, châu Á hoặc gốc Tây Ban Nha (Bảng 9.6 và 9.7). Trẻ em và thanh thiếu niên nữ châu Á có BMD toàn thân và cổ xương đùi thấp hơn so với các đối tượng da trắng và gốc Tây Ban Nha. Nam giới gốc Tây Ban Nha có BMD cột sống thắt lưng thấp hơn so với thanh niên da trắng và châu Á. BMD của xương quay và cổ xương đùi (ngoại vi) và đốt sống (trục) tương quan với giới tính, tuổi, chiều cao, cân nặng, BMI, tình trạng nội tiết tố tuổi dậy thì và sau dậy thì, lượng canxi hấp thu và tập thể dục ở trẻ em, thanh thiếu niên và người lớn. Ở phụ nữ trẻ, chỉ có 16% đến 21% khối lượng xương đỉnh của đốt sống và xương đùi có thể được giải thích bằng cân nặng, chiều cao, hoạt động thể chất khi còn là thanh thiếu niên và kiểu gen VDR, nhấn mạnh vai trò thiết yếu của nhiều yếu tố trong quá trình này. Bởi vì khối lượng xương đỉnh của người trưởng thành có liên quan nghịch với nguy cơ loãng xương và giảm mật độ xương ở tuổi trưởng thành sau này (ở người lớn, sự gia tăng 10% BMD làm giảm 50% nguy cơ gãy cổ xương đùi), điều cần thiết là khối lượng xương phải được tối đa hóa trong thời thơ ấu và thanh thiếu niên.

Tốc độ tích lũy khối lượng xương tăng trong tuổi dậy thì, và khối lượng xương đỉnh đạt được vào đầu thập kỷ thứ ba của cuộc đời; lượng canxi hấp thu có lẽ chiếm 5% khối lượng xương đỉnh tích lũy trong khi tập thể dục có thể đóng góp từ 10% đến 22% khối lượng xương đỉnh và do đó, là một trong những yếu tố có thể được sửa đổi trong việc theo đuổi các mục tiêu đạt được và duy trì khối lượng xương đỉnh tối đa. Ba mươi phút tập thể dục chịu tải được lập trình ba lần mỗi tuần làm tăng BMC của cổ xương đùi và cột sống thắt lưng ở các bé trai và bé gái trước tuổi dậy thì cũng như việc rèn luyện sức đề kháng ở cường độ vừa phải được thực hiện từ 20 đến 40 phút một hoặc hai lần mỗi ngày 5 ngày mỗi tuần; các bài tập chịu tải, tác động mạnh (ba lê, quần vợt, bóng chuyền, thể dục dụng cụ, nhảy, chạy, bóng đá, bóng bầu dục, khúc côn cầu trên băng) làm tăng khối lượng của các xương chịu tải, đặc biệt ở trẻ em và thanh thiếu niên, một tác dụng có thể kéo dài rất lâu sau giai đoạn tập thể dục. Các bài tập chịu tải và tác động mạnh làm như vậy một phần bằng cách tăng cường sự thu nhận xương màng ngoài xương và tăng độ dày vỏ của các xương dài, đặc biệt là ở các chi dưới ở các đầu xa nhất gần mặt đất nhất, nơi chịu tải là tối đa. Ở tốc độ BMC đỉnh, mức tăng hàng năm và tổng tích lũy (> 2 năm) của khoáng chất xương toàn thân ở các bé trai và bé gái năng động lần lượt là 80 g/năm và 120 g/năm, lớn hơn so với các thanh thiếu niên không năng động. Một năm sau tốc độ BMC đỉnh, BMC toàn thân, cổ xương đùi và cột sống thắt lưng cao hơn từ 9% đến 17% ở các đối tượng năng động so với các đối tượng tương đối không năng động. Ngay cả hoạt động bình thường nhiều hơn (chẳng hạn như đi bộ quãng đường dài hơn đến trường) cũng mang lại những tác dụng có lợi lâu dài đối với quá trình khoáng hóa xương và nguy cơ gãy xương sau này. Các tác động của việc giảm hoạt động thể chất đối với sự phát triển và sức mạnh của xương được minh họa rõ ràng bởi những trẻ bị tổn thương thần kinh ngăn cản chuyển động bình thường (liệt Erb, liệt nửa người, tổn thương tủy sống) và do đó kìm hãm sự phát triển của chi. Sự giảm đột ngột tải trọng cơ học lên xương (ví dụ, nằm nghỉ tại giường, bay vào không gian) gây ra sự mất khoáng chất của xương nhanh chóng khi tốc độ hình thành xương giảm trong khi tốc độ tiêu xương được duy trì. Ở những bệnh nhân bị hạn chế hoạt động thể chất do tổn thương thần kinh hoặc cơ, mật độ xương có thể được tăng lên bằng cách kích thích cơ học tần số cao, biên độ thấp.

Điều Hòa Nội Tiết Tố Đối Với Khoáng Hóa Xương

---

PTH; PTHrP; calcitriol; hormon tuyến giáp; các interleukin-1β, -3, -6, và -11; TNF-α; PGE₂; và các glucocorticoid kích thích sự biểu hiện của RANK-ligand và M-CSF và làm giảm sự biểu hiện của osteoprotegerin và do đó ủng hộ sự phát triển của hủy cốt bào và sự tiêu xương. Calcitonin; estrogen; androgen; interferon-γ; các interleukin-4, -10, và -18; TGFβ; và các bisphosphonat đối kháng với các quá trình này. Calcitonin hoạt động thông qua GPCR của nó làm tách rời các quá trình tiêu xương và hình thành xương bằng cách làm giảm tạm thời hoạt động tiêu xương của các hủy cốt bào; nó làm như vậy bằng cách cản trở sự hình thành của màng diềm. Mặc dù các hủy cốt bào không biểu hiện PTH1R, PTH 1-84 tăng cường sự hình thành hủy cốt bào bằng cách kích thích sản xuất RANK-ligand của nguyên bào xương và tế bào đệm. Tuy nhiên, khi PTH 1-34 được dùng ngắt quãng, nó làm tăng hoạt động của nguyên bào xương và tốc độ hình thành xương và làm chậm tốc độ chết theo chương trình của nguyên bào xương, hoạt động một phần thông qua IGF-I. Các mảnh đầu tận cùng carboxyl của PTH 1-84 có thể ức chế sự hình thành và chức năng của hủy cốt bào và đối kháng với các tác dụng kích thích hủy cốt bào của PTH 1-84, calcitriol, prostaglandin và các interleukin.

Sau khi liên kết với thụ thể của nó, GH tuyến yên tăng cường sự biệt hóa và tăng sinh của các tế bào sụn và nguyên bào xương và kéo dài tuổi thọ của các nguyên bào xương, do đó làm tăng khối lượng và kích thước xương. GH làm tăng tổng hợp các BMP, trực tiếp tăng cường sự biệt hóa của các tiền tế bào sụn trong vùng nghỉ của đĩa tăng trưởng sụn, hỗ trợ sự tăng sinh của các tế bào sụn trong vùng dự trữ hoặc nghỉ, và làm tăng biểu hiện IGF1 tại chỗ. (Ở các nguyên bào xương, sự tổng hợp IGF-I cũng được kích thích bởi PTH.) Các GHR được biểu hiện ở các tế bào sụn trong các vùng dự trữ, tăng sinh và phì đại và làm trung gian cho sự tăng sinh, trưởng thành và tổng hợp IGF-I của tế bào sụn. IGF-I được tổng hợp chủ yếu bởi các tế bào sụn tăng sinh; hoạt động thông qua thụ thể IGF loại 1 được biểu hiện ở các tế bào sụn trong các vùng dự trữ, tăng sinh và phì đại; và kích thích sự mở rộng dòng vô tính của các tế bào sụn đã cam kết. IGF-I phối hợp sự tăng sinh của tế bào sụn và ức chế sự chết theo chương trình của chúng; nó điều chỉnh sự biệt hóa và trưởng thành của chúng và sự tổng hợp proteoglycan heparan sulfat chất nền của chúng, một thành phần chất nền cần thiết cho tín hiệu hiệu quả của FGF và các thụ thể của chúng. Các protein liên kết IGF (IGFBP)-1 đến -6 được tổng hợp bởi các tế bào sụn đĩa tăng trưởng; chúng điều hòa nồng độ IGF-I có hoạt tính sinh học, cũng như có tác dụng kích thích/ức chế trực tiếp đối với sự tăng sinh của tế bào sụn tùy thuộc vào giai đoạn biệt hóa của tế bào sụn. Trong tử cung, cả IGF-I và -II đều cần thiết cho sự phát triển bình thường của thai nhi như được biểu thị bằng sự chậm phát triển trong tử cung mà thai nhi gặp phải với một đột biến mất chức năng ở IGF1, IGF2, hoặc IGF1R. Tuy nhiên, cả GH và IGF-I đều không cần thiết cho việc tạo khuôn mẫu của bộ xương. Sự mất mát hệ thống của bài tiết GH hoặc tổng hợp IGF-I hoặc sự bất hoạt của các thụ thể của chúng làm suy giảm sự phát triển tuyến tính của các xương dài sau khi sinh. Thực nghiệm cho thấy, sự mất chọn lọc của sản xuất IGF-I ở gan làm giảm tổng nồng độ lưu hành của nó xuống 25% so với bình thường nhưng không ảnh hưởng xấu đến sự phát triển ở những con chuột biến đổi gen, cho thấy rằng chính somatomedin được tổng hợp bởi đĩa tăng trưởng sụn ảnh hưởng đến sự phân chia của tế bào sụn bằng một cơ chế cận tiết. Ở những bệnh nhân có các đột biến mất chức năng của GHR mã hóa GHR hoặc xóa IGF1, việc dùng IGF-I tăng cường sự phát triển tuyến tính, cho thấy rằng yếu tố tăng trưởng này có thể kích thích sự tăng sinh của sụn mà không cần tác dụng biệt hóa ban đầu của GH nhưng làm như vậy ở mức độ thấp hơn so với GH ở đối tượng thiếu GH, cho thấy rằng cần có đủ số lượng tiền tế bào sụn đã biệt hóa để có tác dụng somatomedin tối ưu. Chất tiết GH, ghrelin, cũng được tổng hợp và bài tiết bởi các tế bào sụn và ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa nội bào của chúng.

Thông qua sự biểu hiện của GHR bởi các nguyên bào xương, GH kích thích sự biệt hóa, tăng sinh và chức năng của chúng—tăng cường tổng hợp và bài tiết osteocalcin, phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương và collagen loại I. GH cũng làm tăng tổng hợp IGF-I bởi nguyên bào xương cũng như estrogen, PTH, cortisol và calcitriol. IGF-I là cần thiết cho sự tăng sinh của nguyên bào xương do GH gây ra trong ống nghiệm; tuy nhiên, nó cũng làm giảm biểu hiện của GHR, trong khi estrogen tăng cường biểu hiện của GHR. Các IGFBP điều chỉnh hoạt động của cả IGF-I và -II; do đó, IGFBP-5 liên kết với các tế bào xương, chất nền và hydroxyapatit và tăng cường các hoạt động của IGF-I đối với xương. Sự biểu hiện của GHR bởi nguyên bào xương được điều hòa tăng bởi sự ức chế hoạt động somatomedin của IGFBP. GH làm tăng tổng hợp RANK-ligand và do đó là sự hình thành hủy cốt bào, sự tăng sinh và hoạt động của hủy cốt bào; các hủy cốt bào của người cũng có các thụ thể cho IGF-I, IGF-I này kích thích sự hình thành và chức năng của hủy cốt bào. IGF-I tăng cường sự biệt hóa của các nguyên bào xương, cũng như chức năng của chúng bằng cách kích thích sự phiên mã của COL1A1 và COL1A2 mã hóa collagen loại I, do đó làm tăng sự hình thành xương. GH cũng kích thích sự hấp thu canxi ở ruột (thông qua việc hoạt hóa 25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase và tổng hợp calcitriol) và giữ lại phosphat ở thận. Điều thú vị là, cấu trúc xương đặc được duy trì bởi IGF-I hệ thống (gan), trong khi cấu trúc được tổng hợp bởi bộ xương lại ổn định xương bè. Prolactin tăng cường sự hình thành xương, cũng như sự hình thành hủy cốt bào và sự tiêu xương, sự tiêu xương sau này bằng cách tăng sản xuất RANK-ligand của nguyên bào xương.

Ở trẻ em bị thiếu GH và người lớn bị thiếu GH khởi phát ở thời thơ ấu hoặc người lớn, BMC và BMD diện tích và thể tích bị giảm và tăng lên khi dùng GH. Việc dùng GH cho bệnh nhân suy somatotropin làm tăng nồng độ trong huyết thanh và nước tiểu của các dấu ấn hình thành và tiêu xương (ví dụ, osteocalcin, phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương, các propeptid amino và carboxyl của procollagen loại I, pyridinolin, deoxypyridinolin) với các giá trị tối đa đạt được từ 3 đến 6 tháng sau khi bắt đầu điều trị. Có một phản ứng hai pha của khối lượng xương trong quá trình điều trị GH cho các đối tượng thiếu hụt; trong khoảng 6 tháng đầu tiên dùng GH, BMD giảm khi sự tiêu xương vượt quá sự hình thành; trong 6 đến 12 tháng tiếp theo; giá trị này tăng đều đặn. Ở các đối tượng có các biến thể mất chức năng của GHR hoặc IGF1, BMD và BMC diện tích bị giảm, nhưng BMD thể tích thì không, cho thấy rằng kích thước xương chứ không phải sự thu nhận khoáng chất của xương bị suy giảm do sự thiếu hụt somatomedin đơn độc. Ở những bệnh nhân to đầu chi, có sự gia tăng luân chuyển xương, và BMD cột sống thắt lưng và cổ xương đùi và khối lượng xương đặc và bè ở mào chậu tăng một cách thay đổi.

Các hormon tuyến giáp được bài tiết dưới sự kiểm soát của hormon kích thích tuyến giáp của tuyến yên (thyrotropin) và hormon giải phóng thyrotropin của vùng dưới đồi có tác dụng lớn đối với tế bào sụn, nguyên bào xương, tế bào xương và hủy cốt bào. Thyroxin là sản phẩm chính của tuyến giáp, nhưng triiodothyronine là hormon tuyến giáp có hoạt tính sinh học sau khi chuyển đổi thyroxin thành triiodothyronine bởi các monodeiodinase loại 1 và 2. Hoạt động của triiodothyronine đối với xương được trung gian bởi sự liên kết của nó với các thụ thể hormon tuyến giáp alpha 1 và beta (TRα1/β) trong bào tương, các yếu tố phiên mã chuyển vị vào nhân, cặp đôi với RXR, liên kết với yếu tố đáp ứng tuyến giáp trong vùng 5′ của gen mục tiêu, liên kết với các protein đồng ức chế hoặc đồng hoạt hóa, và kích thích hoặc ức chế sự biểu hiện của các gen được chọn. TRα và β được biểu hiện ở các vùng dự trữ và tăng sinh của sụn tăng trưởng. Triiodothyronine hoạt động chủ yếu thông qua TRα1 cho phép sự biệt hóa của các tế bào sụn nghỉ và sự xâm nhập của chúng vào giai đoạn tăng sinh, nhưng ở đó hormon tuyến giáp ức chế sự tăng sinh của tế bào sụn hơn nữa và thúc đẩy sự biệt hóa thành các tế bào sụn phì đại cuối cùng và bài tiết collagen loại X. Chúng làm như vậy một phần bằng cách phá vỡ sự tương tác tương hỗ giữa IHH và PTHrP, do đó làm tăng tốc độ trưởng thành của tế bào sụn, các tác dụng được trung gian bởi FGFR3 và bằng cách điều hòa giảm sự biểu hiện của IGF1 ở các tế bào sụn. Hormon tuyến giáp cũng cần thiết cho sự xâm nhập của mạch máu vào vùng phì đại của đĩa tăng trưởng và sự cảm ứng hình thành xương bè hành xương. Triiodothyronine kích thích sự biệt hóa và tăng sinh của nguyên bào xương và tổng hợp osteocalcin, collagen loại I và phosphatase kiềm. Ở các nguyên bào xương, TRβ làm trung gian cho các phản ứng nhanh, phi bộ gen nội bào đối với triiodothyronine thông qua việc hoạt hóa con đường truyền tín hiệu PI3K và các con đường khác. Hormon tuyến giáp tăng cường sự tiêu xương, nhưng không rõ liệu đây là một tác dụng trực tiếp hay gián tiếp đối với các hủy cốt bào.

Các hormon tuyến giáp là cần thiết cho sự hợp nhất của đĩa sụn đầu xương, mặc dù sự hợp nhất có thể xảy ra khi không có hormon tuyến giáp thông qua tác động của estrogen. Thông qua các thụ thể được biểu hiện bởi nguyên bào xương cho hormon tuyến giáp, triiodothyronine làm tăng sản xuất osteocalcin, phosphatase kiềm đặc hiệu cho xương và IGF-I của nguyên bào xương. Các hormon tuyến giáp làm tăng tốc độ tái cấu trúc xương bằng cách mở rộng số lượng các hủy cốt bào và các vị trí tiêu xương và lượng bề mặt tiêu xương; sự bài tiết canxi trong nước tiểu được tăng lên bởi các hormon tuyến giáp; khi dư thừa, các hormon tuyến giáp dẫn đến sự mất xương thực. Hormon kích thích tuyến giáp có thể trực tiếp cản trở sự hình thành hủy cốt bào và sự tiêu xương bằng cách giảm biểu hiện RANK-ligand của nguyên bào xương và thúc đẩy sự hình thành xương bằng cách tăng cường sự hình thành nguyên bào xương qua trung gian WNT.

Estrogen và androgen thúc đẩy sự trưởng thành của tế bào sụn. Mặc dù nhiều tác dụng của androgen được trung gian bởi sự chuyển đổi của chúng thành estrogen, nhưng các thụ thể androgen hạt nhân được biểu hiện bởi các tế bào sụn, và các androgen không thể thơm hóa kích thích sự tăng sinh của tế bào sụn và sự phát triển của xương dài. Estrogen hoạt động thông qua các thụ thể estrogen α và β (ERα, ERβ) được biểu hiện ở các tế bào sụn có tác dụng hai pha đối với sự tăng sinh của tế bào sụn—tăng tốc độ của nó ở liều thấp và giảm nó ở mức cao hơn; bằng cách giảm sự tăng sinh của tế bào sụn và tăng tốc độ trưởng thành, lão hóa và chết theo chương trình của tế bào sụn, estrogen dẫn đến sự hợp nhất đầu xương. Sự trưởng thành hoàn toàn và sự hợp nhất của đĩa tăng trưởng được trung gian chủ yếu bởi estrogen, như được chứng minh bằng sự thất bại của sự hợp nhất đĩa tăng trưởng ở nam giới trẻ tuổi có các đột biến mất chức năng của các gen mã hóa aromatase (enzym chuyển đổi androgen thành estrogen) hoặc ERα mặc dù nồng độ testosteron và estrogen ở mức người lớn. Các tế bào sụn cũng có thể có khả năng tổng hợp estrogen từ androgen vì hoạt động của aromatase đã được tìm thấy ở các tế bào sụn đĩa tăng trưởng. Quan sát này cho thấy rằng estrogen được sản xuất tại chỗ, cũng như toàn thân, có thể góp phần vào sự trưởng thành của tế bào sụn và sự hợp nhất của đĩa tăng trưởng. Estrogen hoạt động trực tiếp và gián tiếp đối với các hủy cốt bào thông qua ERα duy trì và tăng cường khối lượng xương, bằng cách ức chế sự hòa tan của nó, bằng cách ức chế sản xuất các cytokine hoạt hóa hủy cốt bào của tế bào T, chẳng hạn như các interleukin-1 và -6, và TNF-α và bằng cách ức chế sự biểu hiện của RANK-ligand và tăng sự biểu hiện của TGF-β. Ngoài ra, estrogen cản trở sự truyền tín hiệu nội bào do RANK-ligand/RANK kích thích thông qua con đường MAPK và điều hòa giảm sự biểu hiện của các gen mã hóa các integrin, do đó làm suy giảm sự tiêu xương. Cả estrogen và androgen đều làm giảm tốc độ chết theo chương trình của các nguyên bào xương và tế bào xương. Androgen chủ yếu thúc đẩy quá trình khoáng hóa bằng cách chuyển đổi thành estrogen, như được chứng minh bằng tình trạng loãng xương được ghi nhận ở nam giới trưởng thành bị thiếu hụt aromatase hoặc các đột biến mất chức năng trong gen mã hóa ERα. Androgen cũng có tác dụng trực tiếp đối với quá trình khoáng hóa xương; hoạt động thông qua thụ thể androgen, chúng làm tăng sự phát triển của xương màng ngoài xương trong tuổi dậy thì ở cả nam và nữ; tuy nhiên, xương của nam giới khỏe hơn so với nữ giới không phản ánh sự gia tăng BMD thể tích mà là sự gia tăng kích thước xương do chiều rộng xương màng ngoài xương được mở rộng đáng kể. Chiều rộng xương màng ngoài xương tăng ở nam giới một phần là do tác dụng do androgen gây ra của việc tăng khối lượng cơ, sự căng và tải trọng cơ học lên xương. Tuy nhiên, estrogen cũng cần thiết cho sự phát triển bình thường của xương màng ngoài xương vì mặc dù bài tiết testosteron bình thường, nam giới trưởng thành thiếu hụt aromatase có chiều rộng xương màng ngoài xương giảm, một tình huống có thể được đảo ngược bằng cách dùng estrogen. Do đó, các hormon sinh dục của tuyến sinh dục làm tăng sự phát triển, trưởng thành và khoáng hóa của xương. Ở nồng độ cao vừa phải (mãn kinh), hormon kích thích nang trứng tăng cường sự hình thành hủy cốt bào và làm giảm tốc độ chết theo chương trình của nó, do đó làm tăng tốc độ tiêu xương.

Việc các hormon sinh dục đóng vai trò chính trong sự tích lũy khoáng chất của xương ở cả nữ và nam được chứng minh bằng sự gia tăng khoáng hóa xương xảy ra trong tuổi dậy thì. Phần lớn lượng canxi dự trữ của xương người lớn được lắng đọng trong tuổi dậy thì khi tốc độ tích lũy BMC toàn thân đỉnh xảy ra ở bé trai và bé gái 0,7 năm sau khi đạt được tốc độ tăng chiều cao đỉnh (PHV) và 0,4 đến 0,5 năm sau khi tích lũy đỉnh của khối lượng cơ thể nạc (một phép đo thay thế của khối lượng cơ). Sau khi kiểm soát kích thước, tốc độ tích lũy khoáng chất của xương toàn thân và cổ xương đùi trong 2 năm bao gồm PHV lớn hơn ở nam so với nữ; tuy nhiên, không có ảnh hưởng của giới tính đối với sự tích lũy BMC của cột sống thắt lưng. Cả androgen và estrogen đều ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ hình thành và tiêu xương, mặc dù tác dụng của estrogen chiếm ưu thế như được chứng minh bởi: (1) tình trạng loãng xương rõ rệt ở nam giới trưởng thành có đủ androgen nhưng thiếu estrogen liên quan đến các đột biến mất chức năng trong các gen mã hóa aromatase và ERα, (2) các tác dụng có lợi của estrogen nhưng không phải của testosteron đối với quá trình khoáng hóa xương ở nam giới bị thiếu hụt aromatase, (3) mối liên quan rất chặt chẽ giữa BMD và nồng độ estrogen có hoạt tính sinh học trong huyết thanh ở nam giới cao tuổi, và (4) sự tương quan có ý nghĩa ở nam giới trưởng thành được điều trị bằng testosteron giữa những thay đổi trong quá trình khoáng hóa xương và sự gia tăng nồng độ estradiol trong huyết thanh nhưng không phải của testosteron. Tuy nhiên, tình trạng loãng xương ở nữ giới trưởng thành (46XY) bị kháng androgen hoàn toàn do các đột biến mất chức năng của thụ thể androgen liên kết X, mặc dù nồng độ testosteron và estradiol (nội sinh hoặc ngoại sinh) trong huyết thanh tăng cao, cho thấy rằng androgen cũng làm tăng quá trình khoáng hóa xương. Hơn nữa, dihydrotestosteron không thể thơm hóa có tác dụng đồng hóa trực tiếp đối với xương, vì nó kích thích sự tăng sinh và trưởng thành của các nguyên bào xương, làm tăng sản xuất procollagen I(α1), và ngăn ngừa mất xương ở những con chuột bị cắt bỏ tinh hoàn.

Estrogen làm tăng khối lượng xương chủ yếu bằng cách ức chế sự tiêu xương; chúng làm như vậy thông qua việc ức chế sự hình thành hủy cốt bào và điều hòa giảm sản xuất các yếu tố hoạt hóa hủy cốt bào của nguyên bào xương, chẳng hạn như interleukin-6 (và thụ thể của nó), TNF-α và M-CSF, tăng sản xuất osteoprotegerin và tăng tốc độ chết theo chương trình của các hủy cốt bào trưởng thành. Estrogen cũng kéo dài tuổi thọ của các nguyên bào xương và tế bào xương. Trong thời niên thiếu ở nữ giới, không chỉ tốc độ lắng đọng xương tăng mà tốc độ tiêu xương cũng giảm. Có sự gia tăng liên quan đến sự trưởng thành của BMC và BMD diện tích và thể tích và chiều dài, chiều rộng và độ dày vỏ của xương bàn tay. Dữ liệu cho thấy rằng sự gia tăng sản xuất GH và IGF-I trong tuổi dậy thì làm trung gian, một phần, cho sự phát triển của xương theo chiều dọc và màng ngoài xương và sự thu nhận khoáng chất trong tuổi dậy thì.

Cortisol hoạt động trực tiếp trên các tế bào sụn, nguyên bào xương, tế bào xương và hủy cốt bào để ảnh hưởng đến sự hình thành, tái cấu trúc và hòa tan sụn và xương. Glucocorticoid hoạt động thông qua các thụ thể trong bào tương chuyển vị vào nhân, tạo thành các homodimer và liên kết với các yếu tố đáp ứng 5′ đặc hiệu trong các gen được chỉ định. Thụ thể glucocorticoid hạt nhân được biểu hiện ở các tế bào sụn tăng sinh và phì đại, nơi cortisol ức chế sự tăng sinh, tăng trưởng, tổng hợp chất nền sụn và trưởng thành của tế bào sụn, nhưng nó cũng trì hoãn sự lão hóa của đĩa tăng trưởng, do đó cho phép sự phát triển “bắt kịp” khi tiếp xúc với glucocorticoid dư thừa là tạm thời. Glucocorticoid làm giảm biểu hiện của GHR, IGF1 và IGF1R ở các tế bào sụn đĩa tăng trưởng và, bằng cách điều hòa tổng hợp các IGFBP, chúng gián tiếp làm giảm chức năng sinh học của IGF-I. Nghịch lý thay, glucocorticoid cũng làm tăng biểu hiện của SOX9 và giai đoạn sớm nhất của sự biệt hóa tế bào sụn. Do đó, glucocorticoid có tác dụng kép nhưng đối lập đối với sinh học của xương. Với lượng sinh lý, glucocorticoid kích thích sự biệt hóa của các nguyên bào xương từ các tế bào gốc trung mô một phần bằng cách ức chế sự biệt hóa của chúng thành các tế bào mỡ. Tuy nhiên, chúng cũng làm tăng tốc độ tự thực và chết theo chương trình của các nguyên bào xương và tế bào xương, do đó làm giảm tuổi thọ của chúng. Glucocorticoid kích thích tổng hợp osteocalcin, phosphatase kiềm và sclerostin của nguyên bào xương và tế bào xương, sclerostin sau này là một chất đối kháng của tín hiệu WNT/β-catenin và sự biệt hóa của nguyên bào xương. Lượng glucocorticoid dư thừa cản trở sự hình thành nguyên bào xương và tăng tốc độ chết theo chương trình của nguyên bào xương bằng cách giảm biểu hiện và tăng tốc độ phân hủy qua proteasome của CTNNB1 (mã hóa β-catenin) và các gen biệt hóa nguyên bào xương khác và tăng căng thẳng lưới nội chất, do đó làm giảm tốc độ hình thành xương, một quá trình có thể bị cản trở bởi calcitonin và các bisphosphonat.

Glucocorticoid tăng tốc độ hình thành hủy cốt bào bằng cách tăng biểu hiện của TNFSF11 (RANK-ligand), chất này tăng cường sự hình thành và hoạt hóa hủy cốt bào và bằng cách làm giảm biểu hiện của TNFRSF11B và do đó là sự tổng hợp của osteoprotegerin, chất đối kháng nội sinh của RANK-ligand. Chúng cũng kéo dài tuổi thọ của hủy cốt bào, tăng cường hơn nữa sự tiêu xương. Lượng sinh lý của glucocorticoid không có ảnh hưởng đáng kể đến sự biệt hóa, chức năng hoặc tuổi thọ của hủy cốt bào. Khi dư thừa, glucocorticoid cũng kéo dài tuổi thọ của hủy cốt bào, tăng cường hơn nữa sự tiêu xương. Tác dụng tổng thể của glucocorticoid đối với xương là làm giảm tốc độ hình thành xương bè và tăng nhịp độ tiêu xương vỏ trong. Các tác dụng khác của glucocorticoid liên quan đến sự hình thành xương bao gồm ức chế sự hấp thu canxi bởi ruột và tăng cường sự bài tiết canxi bởi thận, ức chế bài tiết GH và tổng hợp IGF-I, giảm sức mạnh của cơ và do đó là các lực cơ học tác động lên bộ xương; và thay đổi các con đường chuyển hóa ảnh hưởng đến chuyển hóa xương (ví dụ, béo phì, không dung nạp glucose).

Các bản phiên mã của peptid natri lợi niệu loại C (CNP, được mã hóa bởi NPPC) và thụ thể peptid natri lợi niệu 2 (được mã hóa bởi NPR2), một guanylyl cyclase B, được biểu hiện bởi các tế bào sụn. Phức hợp phối tử-thụ thể này kích thích sự phát triển của các tế bào sụn tăng sinh và phì đại, tăng cường chức năng của nguyên bào xương và gây ra cốt hóa nội sụn bằng cách tạo ra guanosin monophosphat vòng (cGMP) nội bào và hoạt hóa tiếp theo của con đường truyền tín hiệu MAPK. CNP làm tăng độ dày của đĩa tăng trưởng bằng cách làm tăng kích thước tế bào sụn, nhưng nó không ảnh hưởng đến sự biệt hóa của các tế bào sụn. Thụ thể peptid natri lợi niệu C/3 (NPR3) thiếu một miền nội bào nhưng liên kết với CNP và làm tăng sự thanh thải của nó và của các peptid natri lợi niệu lưu hành khác. Osteocrin (OSTN) là một peptid 133 AA được bài tiết bởi các tế bào xương cạnh tranh với CNP để liên kết với NPR C/3, do đó làm chậm tốc độ thanh thải của nó và kéo dài hoạt động sinh học của nó. Nồng độ trong huyết tương của pro-peptid natri lợi niệu loại C đầu tận cùng amino có liên quan thuận với tốc độ tăng trưởng ở trẻ em và thanh thiếu niên bình thường. Các đột biến mất chức năng hai alen ở NPR2 đã được xác định ở những bệnh nhân bị loạn sản đầu chi ngắn—loại Maroteaux, biểu hiện bằng sự ngắn lại và biến dạng của cẳng tay, cẳng chân và đốt sống, dẫn đến tầm vóc người lớn bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Các đột biến mất chức năng dị hợp tử của NPR2 đã được ghi nhận ở các đối tượng có tầm vóc thấp và các bất thường về xương không đặc hiệu. Các đột biến tăng chức năng đơn alen ở NPR2 đã được liên kết với loạn sản sụn đầu xương loại Miura, biểu hiện bằng tầm vóc cao, vẹo cột sống và ngón chân cái to.

Một yếu tố khác mà khối lượng xương có liên quan chặt chẽ là trọng lượng cơ thể. Sử dụng dữ liệu của 8348 trẻ em và thanh thiếu niên đã trải qua các nghiên cứu về BMD diện tích và thành phần cơ thể bằng phương pháp đo hấp thụ tia X năng lượng kép (DXA), một sự suy giảm BMD diện tích toàn thân và cột sống thắt lưng với sự gia tăng phần trăm mỡ cơ thể ở cả nam và nữ thuộc các dân tộc đa dạng (da trắng/không phải gốc Tây Ban Nha, người Mỹ gốc Phi/không phải gốc Tây Ban Nha, gốc Tây Ban Nha, các dân tộc khác) đã được ghi nhận, trong khi tác dụng của trọng lượng đối với BMD diện tích xương chậu thay đổi nhiều hơn. Nguyên bào sụn, nguyên bào xương và tế bào mỡ phát sinh từ một tế bào gốc trung mô chung và có thể được chuyển đổi lẫn nhau tùy thuộc vào yếu tố phiên mã được biểu hiện trong tế bào gốc (ví dụ, PPARγ thúc đẩy sự hình thành mỡ); do đó, tế bào mỡ tổng hợp và bài tiết một số adipokin có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của xương. Trong số các sản phẩm này có leptin (được mã hóa bởi LEP), một protein 16 kDa có đặc tính gây chán ăn, hoạt động trong nhân bụng giữa của vùng dưới đồi để làm giảm sự thèm ăn, tăng tốc độ sử dụng năng lượng, cho phép khả năng sinh sản bằng cách tăng cường bài tiết gonadotropin và điều hòa bài tiết thyrotropin. Leptin hoạt động thông qua các thụ thể leptin được biểu hiện bởi các tế bào gốc trung mô kích thích sự biệt hóa của chúng thành các nguyên bào xương bằng cách ức chế sự biến đổi của chúng thành các tế bào mỡ; leptin làm tăng sự tăng sinh của nguyên bào xương, kéo dài tuổi thọ của nguyên bào xương và hỗ trợ sự trưởng thành của chúng thành các tiền tế bào xương; leptin tăng cường tổng hợp collagen loại 1 và khoáng hóa. Leptin cũng làm suy giảm sự phát triển của hủy cốt bào bằng cách tăng cường sự biểu hiện của TNFRSF11B và tổng hợp osteoprotegerin trong khi làm giảm sự biểu hiện của TNFSF11 mã hóa RANK-ligand. Tuy nhiên, leptin cũng hoạt động gián tiếp đối với bộ xương. Trong hệ thần kinh trung ương, leptin được liên kết với các nguyên bào xương thông qua hệ thần kinh giao cảm; được trung gian bởi thụ thể β₂-adrenergic được biểu hiện trên màng tế bào của nguyên bào xương, sự gia tăng đầu vào giao cảm do leptin kích thích vừa ức chế sự tăng sinh của nguyên bào xương, do đó làm giảm sự hình thành xương, vừa làm tăng biểu hiện TNFSF11 của nguyên bào xương, do đó ủng hộ sự hình thành hủy cốt bào. Các hoạt động trung ương kép của leptin đối với sự thèm ăn và sự tích lũy xương do đó có thể liên kết các quá trình chuyển hóa năng lượng và sự tích lũy xương.

Adiponectin (được mã hóa bởi ADIPOQ), một sản phẩm 28 kDa của tế bào mỡ trắng có giá trị trong huyết tương có liên quan nghịch với khối lượng mỡ nội tạng, kích thích sự hình thành hủy cốt bào bằng cách gây ra sự biểu hiện TNFSF11 của nguyên bào xương và ức chế sự biểu hiện của chất đối kháng của nó là TNFRSF11B. Tuy nhiên, hoạt động thông qua hệ thần kinh giao cảm, adiponectin có các tác dụng ngược lại, ví dụ, ức chế sự biểu hiện của TNFSF11 và sự hình thành hủy cốt bào và tăng cường sự hình thành nguyên bào xương và khoáng hóa xương. Thật vậy, các đột biến mất chức năng thực nghiệm ở ADIPOQ có liên quan đến sự gia tăng khối lượng xương. Vị trí lưu trữ của mỡ trong cơ thể—dưới da, trong ổ bụng (nội tạng), tủy xương—cũng dường như ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa xương. Do đó, mô mỡ dưới da có tác dụng tích cực và mô mỡ nội tạng có ảnh hưởng tiêu cực đến sự hình thành và kích thước xương, mật độ khoáng của xương đặc và bè, và sức mạnh. Trong tủy xương, tốc độ biệt hóa tương đối của các tế bào gốc trung mô thành tế bào mỡ hoặc nguyên bào xương dường như ảnh hưởng đến khối lượng xương.

Đánh Giá Chất Lượng, Khối Lượng và Sức Mạnh Của Xương

Việc đánh giá quá trình khoáng hóa xương được chỉ định ở trẻ em và thanh thiếu niên bị gãy xương không do chấn thương (tác động thấp—ví dụ, ngã từ độ cao đứng của mình hoặc thấp hơn) hoặc gãy xương thường xuyên (hai hoặc nhiều gãy xương trước 10 tuổi, ba hoặc nhiều gãy xương trong độ tuổi 11–19) hoặc bất cứ khi nào xảy ra gãy xương đốt sống mà không có bệnh tại chỗ hoặc chấn thương năng lượng cao. Thật vậy, sự phát triển của một gãy xương đốt sống mà không có bệnh tại chỗ hoặc chấn thương năng lượng cao là tiêu chí để chẩn đoán loãng xương ở trẻ em hoặc thanh thiếu niên. Việc đánh giá tiên lượng quá trình khoáng hóa xương cũng phù hợp ở những bệnh nhân bị bệnh xương nguyên phát (ví dụ, bệnh tạo xương bất toàn) hoặc thứ phát, chẳng hạn như dinh dưỡng dưới mức tối ưu (biếng ăn tâm thần, xơ nang, bệnh celiac hoặc bệnh kém hấp thu khác) hoặc các yếu tố nguy cơ liên quan đến bệnh (ví dụ, bệnh viêm ruột hoặc khớp, tiếp xúc với liều điều trị của glucocorticoid hơn 3 tháng, thiếu GH, suy sinh dục, bất động, ví dụ, bại não hoặc bệnh cơ, những người sống sót sau ung thư thời thơ ấu được điều trị toàn thân). Việc đánh giá bắt đầu bằng việc xem xét bệnh sử, ghi nhận các phát hiện thể chất (chiều cao, chiều dài chi, sự hiện diện/vắng mặt của các biến dạng xương) và các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm phù hợp (đo nồng độ canxi, phosphat, phosphatase kiềm, creatinin, PTH và calcidiol trong huyết thanh và nước tiểu cùng với các chất phân tích phù hợp lâm sàng khác), và chụp X-quang xương (đo lường bằng tia X). Nếu khảo sát xương cho thấy sự khoáng hóa bất thường, cần đánh giá thêm. Có một số phương pháp xâm lấn/không xâm lấn có thể được sử dụng để đánh giá quá trình khoáng hóa xương, bao gồm đánh giá trực tiếp bằng sinh thiết xương và phân tích hình thái mô học của sự hình thành và tiêu xương. Các sinh thiết xuyên mào chậu không khử khoáng cho phép đánh giá hạn chế về tạo dáng xương (thay đổi về kích thước, hình dạng, khối lượng xương) nhưng phân tích chi tiết về tái cấu trúc (làm mới xương) vì sinh thiết mào chậu chủ yếu bao gồm xương bè với một lượng xương đặc được khoanh vùng. Trong quá trình tạo dáng xương, các nguyên bào xương và hủy cốt bào hoạt động trên các bề mặt xương đối diện nhau. Do đó, bề mặt xương có thể thay đổi vị trí, kích thước hoặc khối lượng trong quá trình tạo dáng. Thông thường, tạo dáng có liên quan đến sự gia tăng khối lượng xương vì tốc độ lắng đọng xương của nguyên bào xương nhanh hơn tốc độ tiêu xương của hủy cốt bào. Trong quá trình tái cấu trúc xương, sự tiêu xương của hủy cốt bào được theo sau bởi sự thay thế của nguyên bào xương đối với xương đã được tái hấp thu tại cùng một bề mặt với sự thay đổi thực bằng không về khoáng chất của xương tại vị trí tái cấu trúc trong các trường hợp bình thường. Hình thái mô học cho phép định lượng các thông số cấu trúc của kích thước và lượng xương (chiều rộng vỏ, số lượng và độ dày bè); sự hình thành xương tĩnh (độ dày và bề mặt của osteoid hoặc chất nền xương không khoáng hóa, bề mặt nguyên bào xương); sự hình thành xương động sau khi đánh dấu bằng một fluorocrom, chẳng hạn như tetracyclin (tỷ lệ bồi đắp khoáng và hình thành xương); và sự tiêu xương tĩnh (số lượng và sự xuất hiện của hủy cốt bào và mức độ của các bề mặt bị xói mòn). Độ dày bè chậu tăng đáng kể trong độ tuổi từ 2 đến 20, trong khi hoạt động tái cấu trúc đạt đỉnh ở trẻ nhỏ, giảm, và sau đó tăng trở lại trong tuổi dậy thì. Xương đặc hoặc xương vỏ (có ở thân các xương dài và ở lớp ngoài của xương đốt sống) có một hệ thống phức tạp gồm các osteon (các lớp hoặc lá xương bao quanh các kênh Havers, qua đó các mạch máu trong xương đi qua), các hốc trong đó các tế bào xương cư trú, và các vi quản—các lối đi trong xương qua đó các phần mở rộng của các tế bào xương kết nối với nhau, cũng như với các nguyên bào xương và các tế bào lót xương. Sử dụng các phần nhỏ của xương được cắt bỏ được kiểm tra bằng chụp cắt lớp vi tính tia X, có thể định lượng một số thành phần vi cấu trúc của xương đặc, bao gồm độ rỗ của vỏ (thể tích của các kênh trong vỏ) và đường kính, sự tách biệt, mật độ kết nối và tỷ lệ bề mặt kênh trên thể tích mô của các kênh trong vỏ. Ở trẻ em bình thường, có một mối tương quan nghịch giữa độ rỗ của vỏ và BMD. “Sinh thiết xương không xâm lấn” cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng chụp cắt lớp vi tính định lượng ngoại vi độ phân giải cao (HRpQCT) cho phép xây dựng các mô hình phần tử hữu hạn vi mô về sức mạnh của xương, do đó cho phép định lượng cả kích thước xương đặc và bè. Chụp cộng hưởng từ vi mô (μMRI) cũng là một kỹ thuật không xâm lấn cho phép “sinh thiết xương ảo”.

Các phương pháp đánh giá không xâm lấn quá trình khoáng hóa của xương ngoài chụp X-quang xương bao gồm đo hấp thụ tia X hoặc đo mật độ quang, đo hấp thụ photon đơn hoặc tia X đơn, đo hấp thụ photon kép hoặc DXA, chụp cắt lớp vi tính định lượng (pQCT) cột sống và ngoại vi, HRpQCT, siêu âm định lượng (QUS), MRI định lượng độ phân giải cao, μMRI định lượng và kính hiển vi cộng hưởng từ. Đo lường bằng tia X tự động sử dụng một phim X-quang tiêu chuẩn của bàn tay để đo kích thước của các xương bàn tay, cho phép tính toán độ dày vỏ, chiều dài xương và chiều rộng xương và dự đoán độ giòn của xương.

Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá hai chiều quá trình khoáng hóa của xương là DXA (Bảng 9.6 và 9.7). Tỷ lệ suy giảm của tia X có hai năng lượng (70 kV, 140 kV) đi qua cùng một đường qua bệnh nhân phản ánh “mật độ” và khối lượng của mô mà tia X đã đi qua; phân tích máy tính của các năng lượng được thu thập này sau đó tái tạo lại các ranh giới, mật độ và khối lượng của mô. Do sự thay đổi giữa các thiết bị DXA và các chương trình phần mềm phân tích (nhi khoa, người lớn) được sử dụng, báo cáo của quá trình quét DXA nên bao gồm không chỉ dữ liệu được ghi lại mà còn cả loại thiết bị DXA và phiên bản phần mềm được sử dụng để phân tích. Quy trình này cung cấp phân tích đo mật độ hai chiều của BMC vỏ cộng với bè (g) và BMC diện tích (g/cm²). Vi kiến trúc của xương là một yếu tố quyết định sức mạnh của xương được đo một phần bằng cách đánh giá điểm xương bè có thể được xác định bằng cách phân tích vi phân mô hình bức xạ được hấp thụ/truyền qua/bởi các vị trí xương xốp, chủ yếu bao gồm các bè và các quá trình kết nối của chúng, và các không gian giữa các bè (ví dụ, các đốt sống, các đầu xa của các xương dài, hộp sọ, xương sườn). Các phân tích DXA hữu ích nhất ở trẻ em là những phân tích xác định toàn thân trừ (–) đầu (chủ yếu là xương đặc) và các đốt sống thắt lưng 1 đến 4 phía trước/sau (chủ yếu là xương bè). DXA là kỹ thuật đo mật độ được sử dụng rộng rãi nhất vì nó dễ dàng tiếp cận, có nhiều dữ liệu tiêu chuẩn (liên quan đến giới tính, tuổi, dân tộc), quy trình nhanh chóng và phơi nhiễm bức xạ (5–6 μSv) tương đối thấp.

Tuy nhiên, DXA không đo “thực sự” BMD—khối lượng trong một thể tích có thành phần đồng nhất được biểu thị bằng gam hydroxyapatit/cm³ (g/cm³); thay vào đó, DXA đo khối lượng diện tích hoặc bề mặt hai chiều của khoáng chất trong một vùng xương có thành phần không đồng nhất (vỏ, bè, osteoid, tủy); nó được biểu thị bằng gam hydroxyapatit/cm² (g/cm²). Bởi vì DXA không tính đến chiều sâu của một xương, nó có thể đánh giá thấp BMD ở trẻ nhỏ và đánh giá quá cao nó ở các đối tượng lớn. Ở trẻ em và thanh thiếu niên, kích thước xương (thể tích) tăng theo sự tăng trưởng và trưởng thành; cấu trúc ba chiều của xương càng lớn, BMD diện tích được ghi nhận càng lớn, mặc dù BMD thực tế hoặc thể tích (v) có thể không thay đổi đáng kể. Do đó, dữ liệu BMD (v) được tính toán hoặc “biểu kiến” (BMAD) (g/cm³) đã được tạo ra trong một nỗ lực để khắc phục vấn đề này. BMD thể tích tăng khi vỏ dày lên, số lượng và chiều rộng của các bè trên một đơn vị thể tích tăng lên, và lượng hydroxyapatit trên một đơn vị thể tích bè tích lũy. Mặc dù trong thời thơ ấu và thanh thiếu niên, BMD diện tích của thân xương đùi tăng theo tuổi, nhưng vBMD của nó vẫn tương đối không đổi. BMD thể tích của cột sống thắt lưng tăng vào cuối tuổi dậy thì-đầu tuổi trưởng thành do sự gia tăng độ dày của các bè không đặc hiệu cho giới tính nhưng lớn hơn ở người da đen so với người da trắng sau tuổi dậy thì. Các diện tích mặt cắt ngang của xương đặc và bè tăng theo tuổi, với nam giới đạt được sự gia tăng lớn hơn trong sự bồi đắp màng ngoài xương so với nữ giới trong tuổi dậy thì. Diện tích mặt cắt ngang của vỏ tương tự ở các đối tượng da trắng và da đen. Cho đến nay, hộp sọ đã được bao gồm trong dữ liệu BMD do DXA tạo ra cho toàn thân; tuy nhiên, hộp sọ có BMD gấp đôi so với phần còn lại của bộ xương; BMD toàn thân tương quan tốt hơn với chiều cao khi hộp sọ bị loại trừ. Do đó, có dữ liệu tham khảo cho BMC và BMD toàn thân của DXA có bao gồm hoặc không bao gồm hộp sọ.

Vì các giá trị BMC và BMD của DXA tăng theo chiều cao ở cả bé trai và bé gái, dữ liệu khối lượng và mật độ xương có nguồn gốc từ DXA nên được điều chỉnh theo chiều cao (tuổi chiều cao) khi giải thích kết quả nghiên cứu ở trẻ em và thanh thiếu niên. Ở thanh thiếu niên có sự trưởng thành của xương bị trì hoãn rõ rệt, việc xem xét dữ liệu DXA liên quan đến sự trưởng thành của xương/tuổi xương là hữu ích. BMC và BMD của toàn thân—đầu, cột sống thắt lưng, hông, cổ xương đùi và một phần ba xa của xương quay—là các chỉ số được đo phổ biến nhất của khối lượng xương ở thời thơ ấu bằng DXA và được ghi nhận là g/cm². Dữ liệu DXA được báo cáo dưới dạng điểm độ lệch chuẩn (SDS) so với giá trị trung bình (SDS = 0) cho giới tính, tuổi và dân tộc và được giải thích riêng cho SDS chiều cao và/hoặc tuổi xương và/hoặc giai đoạn(các) Tanner của sự trưởng thành tuổi dậy thì và/hoặc thành phần cơ thể. Do đó, dữ liệu có nguồn gốc từ DXA có thể là “thấp, bình thường hoặc cao” so với chủng tộc, giới tính và/hoặc tuổi theo thời gian của bệnh nhân. Các dữ liệu này được báo cáo dưới dạng “điểm Z” sử dụng độ lệch chuẩn so với giá trị trung bình, trong đó Z = 0 cho biết giá trị đó bằng với giá trị trung bình cho chủng tộc, giới tính và tuổi theo thời gian. Để xác định sự hiện diện của loãng xương ở trẻ em/thanh thiếu niên, đã có khuyến nghị rằng cần có tiền sử gãy xương đốt sống do chấn thương tác động thấp khi không có bệnh đốt sống hoặc hai hoặc nhiều gãy xương dài và BMC toàn thân (trừ đầu)/cột sống thắt lưng đốt sống 1-4 bằng DXA phải bằng hoặc dưới 2 SD cho giới tính, tuổi, dân tộc và chiều cao (Z ≤ 2,0). Chẩn đoán loãng xương ở trẻ em/thanh thiếu niên không thể được thực hiện chỉ dựa trên dữ liệu khoáng hóa xương; việc sử dụng thuật ngữ loãng xương ở trẻ em là không hợp lệ.

Ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, BMC toàn thân/toàn bộ là phép đo chính được sử dụng để đánh giá quá trình khoáng hóa xương bằng DXA, mặc dù dữ liệu cho cột sống thắt lưng và xương đùi cũng có sẵn (xem Bảng 9.6). Ở trẻ sơ sinh có cân nặng phù hợp với tuổi thai (AGA), BMC toàn thân bằng DXA tăng gấp đôi trong khoảng từ 32 đến 40 tuần và tăng 3,5 lần trong khoảng cân nặng khi sinh từ 1000 đến 4000 gram; trẻ sơ sinh nhỏ so với tuổi thai (SGA) có BMC toàn thân thấp hơn so với trẻ sơ sinh AGA có tuổi thai tương đương nhưng chúng tương tự như trẻ sơ sinh AGA có cùng cân nặng khi sinh. Ở trẻ đủ tháng, BMC toàn thân, cột sống thắt lưng và xương đùi tăng lần lượt 200%, 130% và 190% vào sinh nhật đầu tiên của chúng. BMC toàn thân—đầu bằng DXA tăng khoảng bốn lần trong độ tuổi từ 7 đến 17 và lớn hơn ở nam so với nữ và ở người da đen so với thanh niên không phải da đen (xem Bảng 9.7A và 9.7B). BMD diện tích đốt sống thắt lưng tăng gấp đôi trong độ tuổi từ 7 đến 17 ở cả bé trai và bé gái (Bảng 9.8A và 9.8B). BMD của cổ xương đùi tăng 1,5 lần trong độ tuổi từ 7 đến 17 ở cả hai giới. BMC của một phần ba xa của xương quay tăng xấp xỉ gấp đôi và BMC của nó tăng 1,5 lần trong độ tuổi từ 7 đến 17. Ở tất cả các vị trí xương, BMC và BMD được đánh giá bằng DXA cao hơn ở nam so với nữ và ở trẻ em và thanh thiếu niên da đen so với không phải da đen (Bảng 9.8C và 9.8D). Ở nữ giới, tốc độ tăng tối đa của BMC toàn thân xảy ra trong năm có kinh nguyệt đầu tiên và theo sau năm có tốc độ tăng chiều cao đỉnh (Hình 9.16). Ở các bé gái có kinh nguyệt đầu tiên trước 12 tuổi, có BMD đỉnh lớn hơn (ở độ tuổi 18–19) so với các nữ giới có kinh nguyệt đầu tiên sau 14 tuổi. BMD lớn hơn ở trẻ em bị dậy thì sớm tuyến thượng thận so với các bạn cùng lứa tuổi trước dậy thì, nhưng phù hợp với tầm vóc cao của các đối tượng dậy thì. Ở nam giới trưởng thành có tiền sử dậy thì muộn, có BMD cột sống thắt lưng thấp hơn so với những người có tuổi dậy thì khởi phát ở 11 đến 12 tuổi. Các phép đo DXA về quá trình khoáng hóa xương bị ảnh hưởng bởi thành phần của các mô mềm bao quanh bộ xương trục; sự thay đổi của mỡ quanh xương có thể ảnh hưởng đáng kể đến các phép đo DXA được ghi lại, do đó hạn chế việc sử dụng DXA ở những trẻ cực kỳ gầy hoặc béo phì. Nói chung, BMC, BMD diện tích và/hoặc BMAD dưới −2 SD cho tuổi và giới tính được coi là thấp bất thường. Tuy nhiên, các phép đo DXA phải luôn được giải thích trong mối quan hệ với tình trạng lâm sàng của bệnh nhân, ví dụ, chiều cao, giai đoạn dậy thì.

📑 Bảng 9.7A. WB-H BMC và aBMD ở trẻ nam (da trắng/không da trắng và da đen)

(Nguồn: Kalkwarf, 2007)

---

📑 Bảng 9.7B. WB-H BMC và aBMD ở trẻ nữ (da trắng/không da trắng và da đen)

(Nguồn: Kalkwarf, 2007)

---

📌 Nhận xét:

• Trẻ da đen có BMC và aBMD cao hơn so với trẻ da trắng/không da trắng ở mọi lứa tuổi.

• Sự khác biệt này duy trì từ tuổi nhỏ đến trưởng thành trẻ.

📑 Bảng 9.8. BMC và aBMD ở cột sống thắt lưng (L2–L4) và cổ xương đùi theo tuổi và giới (trẻ em và thiếu niên)

(Nguồn: Theintz, 1992)

---

📌 Nhận xét:

• Cả nam và nữ đều có sự tăng dần BMC và aBMD theo tuổi.

• Sau tuổi 14–16, nữ thường đạt đỉnh mật độ xương sớm hơn so với nam.

Hình 9.16 Trong thời niên thiếu, tốc độ tích lũy đỉnh của hàm lượng khoáng xương toàn thân (BMC) xảy ra ở bé trai và bé gái 0,7 năm sau khi đạt được tốc độ tăng chiều cao đỉnh (PHV). (Từ Bailey, D.A., McKay, H.A., Mirwald, R.L. và cộng sự. (1999). A six-year longitudinal study of the relationship of physical activity to bone mineral accrual in growing children: The University of Saskatchewan bone mineral accrual study. J Bone Miner Res, 14, 1672–1679. Với sự cho phép).

Có một số kỹ thuật khác để đánh giá quá trình khoáng hóa xương. Siêu âm định lượng của gót chân, các ngón tay, xương quay và xương trụ tránh phơi nhiễm bức xạ và cho phép đo tốc độ của âm thanh, thời gian truyền âm thanh của xương và các dữ liệu liên quan. Chụp cắt lớp vi tính định lượng (QCT) và (p)QCT ngoại vi đo riêng thể tích của xương đặc (xốp) và bè của các đốt sống thắt lưng, giữa thân xương đùi, đầu dưới xương quay và xương trụ, cho phép xác định BMD thể tích (g/cm³), diện tích mặt cắt ngang của xương, bao gồm cả vỏ và các đốt sống, và các bề mặt màng ngoài xương và màng trong xương của nó. HRpQCT có thể cung cấp chi tiết thậm chí còn mịn hơn. MRI của các đốt sống và các xương dài cũng cho phép đo riêng biệt thể tích và hàm lượng và nồng độ khoáng của xương đặc và bè, và ước tính số lượng, độ dày và khoảng cách bè biểu kiến mà không bị phơi nhiễm với bức xạ ion hóa. Kích thước đốt sống và sự hiện diện của các gãy nén cũng có thể được đánh giá bằng MRI, cũng như bằng DXA.

QCT của cột sống, xương quay và xương chày cung cấp các phép đo ba chiều về quá trình khoáng hóa xương đặc và bè và định lượng diện tích và độ dày vỏ và chu vi màng ngoài xương và màng trong xương. QCT đo BMD thể tích của cả xương bè và xương đặc ở bất kỳ vị trí nào nhưng thường được áp dụng cho cột sống thắt lưng. Tuy nhiên, liều bức xạ được đưa đến cột sống bằng phương pháp này là cao (~ 30 μSv). Trong thời thơ ấu, BMD thể tích cột sống thắt lưng được đo bằng QCT tương tự ở thanh niên da đen và da trắng; trong tuổi dậy thì, nam và nữ da đen tăng gấp đôi BMD thể tích được ghi nhận ở người da trắng mà không có sự khác biệt về giới tính. Mặc dù các giá trị BMD của cột sống thắt lưng thu được bằng DXA và QCT có liên quan khá tốt, nhưng mật độ xương thấp được báo cáo ở trẻ em thường xuyên hơn nhiều bằng DXA so với QCT, trừ khi các phép đo DXA tính đến chiều cao cơ thể và kích thước xương. pQCT cho phép định lượng quá trình khoáng hóa xương ở các vị trí xương quay, xương đùi hoặc xương chày xa và/hoặc gần (các vùng của cả xương đặc và xương bè); liều bức xạ được đưa ra (10 μSv) là thấp. pQCT cẳng tay được đánh giá ở 4% và 66% chiều dài của cẳng tay không thuận với một đường tham chiếu được vẽ qua khía cạnh xa nhất của đĩa tăng trưởng sụn khi nó mở, hoặc qua giữa bờ xương trụ của sụn khớp khi đĩa tăng trưởng đã đóng. pQCT cho phép đo BMC và BMD thể tích toàn phần, vỏ và bè, diện tích xương mặt cắt ngang toàn phần và vỏ, độ dày vỏ, chu vi màng ngoài xương và màng trong xương, diện tích tủy, và diện tích mặt cắt ngang của mỡ và cơ (Bảng 9.9).

📑 Bảng 9.9. Khối lượng khoáng xương (BMC) và mật độ khoáng xương diện tích (aBMD) bằng DXA so với mật độ xương thể tích (vBMD) bằng QCT ở trẻ em

(Nguồn: Gilsanz, 1991; Gilsanz, 1994)

---

📌 Nhận xét:

• DXA cung cấp thông tin về khối lượng và mật độ diện tích (ảnh hưởng bởi kích thước xương).

• QCT đo được mật độ thể tích thực của xương, loại bỏ ảnh hưởng của kích thước cơ thể.

• Ở trẻ em, DXA có thể đánh giá thấp mật độ thực ở những trẻ có vóc dáng nhỏ.

Các phép đo HRpQCT có thể được lấy ở xương chày và xương quay cực xa trong khoảng từ 1 đến 10 mm phía trên giới hạn gần của đĩa tăng trưởng đầu xương của chi không thuận và cung cấp một liều bức xạ hấp thụ tại chỗ là 0,065 cGy và tổng phơi nhiễm bức xạ là < 0,01 mSv. HRpQCT cho phép đo định lượng xương đặc và bè bao gồm: BMD thể tích xương đặc, diện tích xương đặc, độ dày xương đặc (Ct.Th—μm), chu vi màng ngoài xương và màng trong xương (nội vỏ) (μm), thể tích lỗ rỗ vỏ (các vùng vỏ có mật độ nghịch đảo) và “chỉ số độ rỗ vỏ” (tỷ lệ thể tích lỗ rỗ vỏ/thể tích xương đặc), BMD thể tích xương bè, tỷ lệ thể tích BMD thể tích xương bè/tổng thể tích xương (BV/TV—%), số lượng bè (Tb.N—mm⁻¹), độ dày bè (Tb.Th—μm), và khoảng cách bè (Tb.SP—μm) (Bảng 9.10). Việc xác định “chỉ số độ rỗ vỏ” cho phép ước tính sức mạnh của cổ tay xa. HRpQCT cũng cho phép xây dựng các mô hình phần tử hữu hạn vi mô (μFE) về sức mạnh của xương, cho phép tính toán năng lượng biến dạng và tải trọng được hỗ trợ bởi xương đặc và bè và “tải trọng phá hủy”. Hình 9.17 mô tả trực quan các tái tạo ba chiều của xương đặc và bè được lấy từ các lần kiểm tra HRpQCT. Ở các bé trai, BMD thể tích xương đặc, Ct.Th, BV/TV và Tb.Th tăng vào cuối tuổi dậy thì. Ở các bé gái, BMD thể tích xương đặc và Ct.Th giảm vào giữa tuổi dậy thì và sau đó tăng lên. Tổng sức mạnh của xương tăng ở nam và nữ trong suốt tuổi dậy thì. Phần trăm tải trọng do xương đặc chịu giảm và chỉ số độ rỗ của xương đặc tăng vào giữa tuổi dậy thì, trùng với thời điểm tỷ lệ gãy xương xương quay ở thanh thiếu niên đạt đỉnh.

📑 Bảng 9.10. Tốc độ tăng trưởng chiều cao, khối lượng khoáng xương và thời điểm đạt đỉnh khối lượng xương theo tuổi và giới

(Nguồn: Bailey, 1999; Theintz, 1992; Bonjour, 1991)

---

📌 Nhận xét:

• Nữ đạt đỉnh tăng trưởng chiều cao và khối lượng xương sớm hơn nam khoảng 1,5–2 năm.

• Nam đạt giá trị tuyệt đối cao hơn về chiều cao và khối lượng xương.

• Đỉnh khối lượng xương xuất hiện muộn hơn đỉnh tăng trưởng chiều cao.

Hình 9.17 Tái tạo ba chiều (3D) của xương đặc và Xương bè (xương xốp) ở đoạn cực xa của xương quay bằng chụp cắt lớp vi tính định lượng ngoại vi độ phân giải cao (HRpQCT). Các mũi tên chỉ vào xương đặc. (Từ Kirmani, S., Christen, D., van Lenthe, G.H., và cộng sự. (2009). Bone structure at the distal radius during adolescent growth. J Bone Miner Res, 24, 1033–1042. Với sự cho phép).

QUS cho phép đánh giá “chất lượng xương” bằng cách đo tốc độ của một sóng âm thanh dọc (SOS) khi nó được truyền dọc theo một xương; “tốc độ của âm thanh” và “sự suy giảm sóng âm” đánh giá độ đàn hồi và khả năng kết nối của xương và một số khía cạnh của kiến trúc xương. Phương pháp này đã được áp dụng cho các xương dài (xương chày, xương quay), các đốt ngón tay, xương bánh chè và xương gót. Tốc độ di chuyển của âm thanh qua xương phụ thuộc vào các đặc tính vi cấu trúc và vĩ mô của nó, mật độ khoáng và độ đàn hồi và được cho là một thước đo sức mạnh của xương. Đó là một phương pháp hấp dẫn để đánh giá xương vì nó không sử dụng bức xạ, chi phí thấp và thiết bị đo lường có thể di động. Do tính an toàn của nó, nó là một phép đo được sử dụng ở trẻ sơ sinh và trẻ em. Các đầu dò siêu âm phát và thu được đặt ở hai bên của vị trí kiểm tra (xương gót, xương bánh chè, xương chày, xương quay, đốt ngón tay) định lượng vận tốc truyền hoặc sự suy giảm tín hiệu và chuyển đổi các quan sát này thành SOS. Trong một nghiên cứu trên 1085 trẻ em và thanh thiếu niên, SOS tăng mạnh ở xương chày và xương quay trong 5 năm đầu đời, chậm hơn trong độ tuổi từ 6 đến 11, và sau đó lại nhanh hơn trong quá trình phát triển tuổi dậy thì. Ở 3044 đối tượng khỏe mạnh từ 2 đến 21 tuổi, SOS và thời gian truyền âm thanh của xương đốt ngón tay QUS tăng theo thời gian và với sự phát triển của tuổi vị thành niên và có liên quan đến giới tính, tuổi, chiều cao và cân nặng. SOS của QUS cao hơn ở các bé gái sau có kinh so với trước có kinh; tình trạng béo phì (BMI) và nồng độ leptin trong huyết thanh có liên quan nghịch với SOS ở các bé gái tuổi dậy thì. Sự chồng chéo của dữ liệu QUS giữa các độ tuổi khác nhau làm cho việc giải thích một phép đo SOS duy nhất trở nên có vấn đề; việc đánh giá nối tiếp có thể hữu ích. Do đó, trong một đoàn hệ gồm 29 trẻ sinh non, giá trị SOS của xương chày giảm theo thời gian ở những trẻ sơ sinh có tuổi thai dưới 29 tuần, cho thấy sự mất dần sức mạnh của xương ở quần thể này và phù hợp với sự phát triển của “loãng xương ở trẻ sinh non”. Mặc dù có mối tương quan nhỏ giữa vBMD được xác định bằng pQCT và các phép đo SOS ở trẻ em và thanh thiếu niên, QUS có thể bổ sung cho các phương pháp X-quang.

MRI đo thể tích xương và vi kiến trúc xương đặc và bè; MRI ngoại vi đã cho phép đánh giá cấu trúc và khoáng hóa xương ở xương quay, xương trụ, xương đùi và xương gót; MRI của bộ xương cũng có thể được sử dụng để đánh giá hình học xương và ước tính sức mạnh của xương. MRI độ phân giải cao của xương cổ tay và xương chày đo cấu trúc xương đặc và bè bao gồm: số lượng bè (mm⁻¹), độ dày (mm), phần xương (%) và khoảng cách (mm). Hơn nữa, vi-MRI có thể được sử dụng để đo độ cứng của toàn bộ xương và xương bè, một chỉ số về năng lực cơ học, chất lượng và sức mạnh của toàn bộ xương, và để có được “sinh thiết xương ảo”. MRI của các đốt sống và các xương dài cũng cho phép đo riêng biệt thể tích và hàm lượng và nồng độ khoáng của xương đặc và bè, và ước tính số lượng, độ dày và khoảng cách bè biểu kiến mà không bị phơi nhiễm với bức xạ ion hóa. Kích thước đốt sống và tình trạng gãy xương nén cũng có thể được đánh giá bằng MRI cũng như DXA.

Bảng chú giải thuật ngữ Anh Việt, Chương 9

STT	Thuật ngữ tiếng Anh	Phiên âm IPA	Nghĩa Tiếng Việt
1	Calcium	/ˈkælsiəm/	Canxi
2	Extracellular fluids	/ˌɛkstrəˈsɛljʊlər ˈfluɪdz/	Dịch ngoại bào
3	Cytoplasm	/ˈsaɪtəˌplæzəm/	Bào tương
4	Bone	/boʊn/	Xương
5	Phosphate	/ˈfɒsfeɪt/	Phosphat
6	Hydroxyapatite crystal	/haɪˌdrɒksiˈæpəˌtaɪt ˈkrɪstəl/	Tinh thể hydroxyapatit
7	Mechanical strength	/məˈkænɪkəl strɛŋθ/	Sức bền cơ học
8	Weight-bearing strength	/weɪt-ˈbɛərɪŋ strɛŋθ/	Sức chịu tải
9	Reservoir	/ˈrɛzərvwɑr/	Kho dự trữ
10	Homeostatic	/ˌhoʊmioʊˈstætɪk/	Cân bằng nội môi
11	Functional purposes	/ˈfʌŋkʃənəl ˈpɜrpəsɪz/	Mục đích chức năng
12	Slowly exchangeable	/ˈsloʊli ɪksˈʧeɪnʤəbəl/	Trao đổi chậm
13	Deeply deposited	/ˈdipli dɪˈpɒzɪtɪd/	Lắng đọng sâu
14	Skeletal crystal	/ˈskɛlətəl ˈkrɪstəl/	Tinh thể xương
15	Rapidly exchangeable	/ˈræpɪdli ɪksˈʧeɪnʤəbəl/	Trao đổi nhanh
16	Surface bone	/ˈsɜrfəs boʊn/	Xương bề mặt
17	Vascular	/ˈvæskjələr/	Mạch máu
18	Intracellular	/ˌɪntrəˈsɛljələr/	Nội bào
19	Soft tissues	/sɔft ˈtɪʃuz/	Mô mềm
20	Equilibrium	/ˌikwɪˈlɪbriəm/	Cân bằng
21	Gene expression	/ʤin ɪkˈsprɛʃən/	Biểu hiện gen
22	Intercellular communication	/ˌɪntərˈsɛljələr kəˌmjunɪˈkeɪʃən/	Giao tiếp gian bào
23	Intracellular signal transduction	/ˌɪntrəˈsɛljələr ˈsɪgnəl trænsˈdʌkʃən/	Dẫn truyền tín hiệu nội bào
24	Neural transmission	/ˈnʊrəl trænsˈmɪʃən/	Dẫn truyền thần kinh
25	Cell-to-cell adhesion	/sɛl-tu-sɛl ədˈhiʒən/	Kết dính tế bào-tế bào
26	Clotting	/ˈklɒtɪŋ/	Đông máu
27	Striated muscle	/ˈstraɪeɪtɪd ˈmʌsəl/	Cơ vân
28	Smooth muscle	/smuð ˈmʌsəl/	Cơ trơn
29	Cardiac muscle	/ˈkɑrdiˌæk ˈmʌsəl/	Cơ tim
30	Cardiac rhythmicity	/ˈkɑrdiˌæk rɪðˈmɪsɪti/	Nhịp tim
31	Enzyme action	/ˈɛnzaɪm ˈækʃən/	Hoạt động của enzym
32	Synthesis	/ˈsɪnθəsɪs/	Tổng hợp
33	Secretion	/sɪˈkriʃən/	Bài tiết
34	Endocrine factors	/ˈɛndoʊkrɪn ˈfæktərz/	Các yếu tố nội tiết
35	Exocrine factors	/ˈɛksəkrɪn ˈfæktərz/	Các yếu tố ngoại tiết
36	Fertilization	/ˌfɜrtəlɪˈzeɪʃən/	Thụ tinh
37	Cellular proliferation	/ˈsɛljələr prəˌlɪfəˈreɪʃən/	Tăng sinh tế bào
38	Apoptosis	/ˌæpəpˈtoʊsɪs/	Chết theo chương trình
39	Serum	/ˈsɪrəm/	Huyết thanh
40	Albumin	/ælˈbjumɪn/	Albumin
41	Globulin	/ˈɡlɒbjəlɪn/	Globulin
42	Complexed/chelated	/kəmˈplɛkst/ˈkileɪtɪd/	Phức hợp/tạo chelat
43	Citrate	/ˈsɪtreɪt/	Citrat
44	Lactate	/ˈlækteɪt/	Lactat
45	Bicarbonate	/ˌbaɪˈkɑrbənət/	Bicarbonat
46	Sulfate	/ˈsʌlfeɪt/	Sulfat
47	Biologically active	/ˌbaɪəˈlɒʤɪkəli ˈæktɪv/	Có hoạt tính sinh học
48	Ionized extracellular calcium (Ca2+)	/ˈaɪəˌnaɪzd ˌɛkstrəˈsɛljələr ˈkælsiəm/	Canxi ion hóa ngoại bào
49	Creatinine	/kriˈætɪˌnin/	Creatinin
50	Parathyroid hormone (PTH)	/ˌpærəˈθaɪrɔɪd ˈhɔrˌmoʊn/	Hormon cận giáp
51	Serum pH	/ˈsɪrəm piˈeɪʧ/	pH huyết thanh
52	Alkalinity	/ˌælkəˈlɪnɪti/	Tính kiềm
53	Plasma membrane	/ˈplæzmə ˈmɛmbreɪn/	Màng huyết tương
54	Calcium sensing receptor (CaSR)	/ˈkælsiəm ˈsɛnsɪŋ rɪˈsɛptər/	Thụ thể cảm nhận canxi
55	Receptor	/rɪˈsɛptər/	Thụ thể
56	PTH-related protein (PTHrP)	/pi-ti-eɪʧ rɪˈleɪtɪd ˈproʊˌtin/	Protein liên quan đến PTH
57	Thyroidal parafollicular C cell	/θaɪˈrɔɪdəl ˌpærəfəˈlɪkjələr si sɛl/	Tế bào C cạnh nang tuyến giáp
58	Calcitonin	/ˌkælsɪˈtoʊnɪn/	Calcitonin
59	Vitamin D hormone system	/ˈvaɪtəmɪn di ˈhɔrˌmoʊn ˈsɪstəm/	Hệ thống hormon vitamin D
60	Intestinal tract	/ɪnˈtɛstɪnəl trækt/	Đường ruột
61	1,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol)	/wʌn ˈtwɛnti faɪv daɪhaɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di θri (ˌkælsɪˈtraɪɒl)/	1,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol)
62	Proximal renal tubular	/ˈprɒksɪməl ˈrinəl ˈtubjələr/	Ống lượn gần
63	Renal glomerulus	/ˈrinəl ɡloʊˈmɛrələs/	Cầu thận
64	Apatite crystal	/ˈæpəˌtaɪt ˈkrɪstəl/	Tinh thể apatit
65	Cytosolic free Ca2+	/ˌsaɪtəˈsɒlɪk fri si-eɪ tu plʌs/	Ca2+ tự do trong bào tương
66	Endoplasmic reticulum	/ˌɛndoʊˈplæzmɪk rɪˈtɪkjələm/	Lưới nội chất
67	Sarcoplasmic reticulum	/ˌsɑrkoʊˈplæzmɪk rɪˈtɪkjələm/	Lưới cơ tương
68	Mitochondria	/ˌmaɪtəˈkɒndriə/	Ty thể
69	Endosomes	/ˈɛndoʊˌsoʊmz/	Thể nội bào
70	Lysosomes	/ˈlaɪsəˌsoʊmz/	Tiêu thể
71	Golgi apparatus	/ˈɡoʊldʒi ˌæpəˈrætəs/	Bộ máy Golgi
72	Secretory granules	/ˈsɛkrəˌtɔri ˈɡrænjulz/	Hạt bài tiết
73	Chemical signals	/ˈkɛmɪkəl ˈsɪgnəlz/	Tín hiệu hóa học
74	Inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3)	/ɪˈnoʊsɪˌtɔl wʌn fɔr faɪv traɪˈfɒsfeɪt/	Inositol-1,4,5-trisphosphat
75	IP3 receptors	/aɪ-pi-θri rɪˈsɛptərz/	Các thụ thể IP3
76	Second messenger	/ˈsɛkənd ˈmɛsɪnʤər/	Chất truyền tin thứ hai
77	Signal transducer	/ˈsɪgnəl trænsˈdusər/	Bộ chuyển đổi tín hiệu
78	Gene transcription	/ʤin trænˈskrɪpʃən/	Phiên mã gen
79	Cell division	/sɛl dɪˈvɪʒən/	Phân chia tế bào
80	Cell growth	/sɛl groʊθ/	Tăng trưởng tế bào
81	Cell movement	/sɛl ˈmuvmənt/	Di chuyển tế bào
82	Transmembrane protein	/trænzˈmɛmbreɪn ˈproʊˌtin/	Protein xuyên màng
83	Voltage-gated calcium channels	/ˈvoʊltɪʤ-ˈgeɪtɪd ˈkælsiəm ˈʧænəlz/	Kênh canxi cổng điện thế
84	Store-operated calcium channels	/stɔr-ˈɒpəˌreɪtɪd ˈkælsiəm ˈʧænəlz/	Kênh canxi hoạt động theo kho dự trữ
85	Electrically excitable cells	/ɪˈlɛktrɪkəli ɪkˈsaɪtəbəl sɛlz/	Tế bào dễ bị kích thích điện
86	Neurons	/ˈnʊrɒnz/	Tế bào thần kinh (neuron)
87	Gastric mucosa	/ˈgæstrɪk mjuˈkoʊsə/	Niêm mạc dạ dày
88	Pancreatic β cells	/ˌpænkriˈætɪk ˈbeɪtə sɛlz/	Tế bào β tụy
89	Depolarization	/diˌpoʊlərəˈzeɪʃən/	Khử cực
90	Subunits	/ˈsʌbˌjunɪts/	Tiểu đơn vị
91	Voltage-activated	/ˈvoʊltɪʤ-ˈæktɪˌveɪtɪd/	Kích hoạt bằng điện thế
92	Voltage-sensing	/ˈvoʊltɪʤ-ˈsɛnsɪŋ/	Cảm biến điện thế
93	Pore-forming	/pɔr-ˈfɔrmɪŋ/	Tạo lỗ
94	Transmembrane spanning regions	/trænzˈmɛmbreɪn ˈspænɪŋ ˈriʤənz/	Vùng xuyên màng
95	Intracytoplasmic	/ˌɪntrəˌsaɪtəˈplæzmɪk/	Trong bào tương
96	Amino terminals	/əˈminoʊ ˈtɜrmənəlz/	Đầu tận cùng amino
97	Carboxyl terminals	/kɑrˈbɒksɪl ˈtɜrmənəlz/	Đầu tận cùng carboxyl
98	Selectivity filter	/sɪlɛkˈtɪvɪti ˈfɪltər/	Bộ lọc chọn lọc
99	Glycosylated	/ɡlaɪˈkɒsəˌleɪtɪd/	Glycosyl hóa
100	Disulfide-linked	/daɪˈsʌlfaɪd-lɪŋkt/	Liên kết disulfide
101	Guanine triphosphate (GTP)-binding	/ˈgwɑnin traɪˈfɒsfeɪt ˈbaɪndɪŋ/	Liên kết Guanine triphosphate (GTP)
102	Phospholipase C (PLC)	/ˌfɒsfoʊˈlaɪpeɪs si/	Phospholipase C
103	Phosphorylation	/ˌfɒsfərɪˈleɪʃən/	Phosphoryl hóa
104	Extracellular matrix	/ˌɛkstrəˈsɛljələr ˈmeɪtrɪks/	Chất nền ngoại bào
105	Collagen proteins	/ˈkɒləʤən ˈproʊˌtinz/	Các protein collagen
106	Transcription factors	/trænˈskrɪpʃən ˈfæktərz/	Các yếu tố phiên mã
107	ORAI1	/oʊ-ɑr-eɪ-aɪ-wʌn/	ORAI1
108	Lymphocytes	/ˈlɪmfəˌsaɪts/	Tế bào lympho
109	Immune cells	/ɪˈmjun sɛlz/	Tế bào miễn dịch
110	Stromal interaction molecule 1 (STIM1)	/ˈstroʊməl ˌɪntərˈækʃən ˈmɒlɪˌkjul wʌn/	Phân tử tương tác đệm 1
111	Cytosolic distance	/ˌsaɪtəˈsɒlɪk ˈdɪstəns/	Khoảng cách bào tương
112	Influx	/ˈɪnflʌks/	Dòng đi vào
113	Cytoplasmic organelles	/ˌsaɪtəˈplæzmɪk ˌɔrgəˈnɛlz/	Các bào quan trong bào tương
114	Loss-of-function mutations	/lɔs-ʌv-ˈfʌŋkʃən mjuˈteɪʃənz/	Đột biến mất chức năng
115	Severe combined immune deficiency	/sɪˈvɪr kəmˈbaɪnd ɪˈmjun dɪˈfɪʃənsi/	Suy giảm miễn dịch kết hợp nặng
116	Tubular myopathy	/ˈtubjələr maɪˈɒpəθi/	Bệnh cơ ống
117	Bifunctional	/ˌbaɪˈfʌŋkʃənəl/	Lưỡng chức
118	Tetrameric	/ˌtɛtrəˈmɛrɪk/	Tứ phân
119	Pore-forming loop	/pɔr-ˈfɔrmɪŋ lup/	Vòng tạo lỗ
120	Paracellular transport	/ˌpærəˈsɛljələr ˈtrænspɔrt/	Vận chuyển cạnh bào
121	Adenosine triphosphate (ATP)-driven calcium pumps	/əˈdɛnəˌsin traɪˈfɒsfeɪt-ˈdrɪvən ˈkælsiəm pʌmps/	Bơm canxi hoạt động nhờ ATP
122	Sodium (Na+)	/ˈsoʊdiəm/	Natri
123	H+/ATPase	/eɪʧ plʌs eɪ-ti-pi-eɪs/	H+/ATPase
124	Na+/Ca2+ exchangers	/ˈɛn-eɪ plʌs si-eɪ tu plʌs ɪksˈʧeɪnʤərz/	Bộ trao đổi Na+/Ca2+
125	Ca2+-ATPases	/si-eɪ tu plʌs eɪ-ti-pi-eɪsɪz/	Ca2+-ATPase
126	Cyclic adenosine monophosphate (AMP)-dependent protein kinase	/ˈsaɪklɪk əˈdɛnəˌsin ˌmɒnoʊˈfɒsfeɪt-dɪˈpɛndənt ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪs/	Protein kinase phụ thuộc AMP vòng
127	Calbindin	/kælˈbaɪndɪn/	Calbindin
128	Cations	/ˈkætaɪənz/	Cation (ion dương)
129	Ion-binding pocket	/ˈaɪən-ˈbaɪndɪŋ ˈpɒkɪt/	Túi liên kết ion
130	Conformational changes	/ˌkɒnfərˈmeɪʃənəl ˈʧeɪnʤɪz/	Thay đổi cấu hình
131	G-protein–coupled transmembrane heptahelical receptor (GPCR)	/ʤi-ˈproʊˌtin-ˈkʌpəld trænzˈmɛmbreɪn ˌhɛptəˈhɛlɪkəl rɪˈsɛptər/	Thụ thể bảy xoắn xuyên màng cặp đôi với protein G
132	Chief cells	/ʧif sɛlz/	Tế bào chính
133	Parathyroid glands	/ˌpærəˈθaɪrɔɪd glændz/	Tuyến cận giáp
134	Epithelial cells	/ˌɛpɪˈθiliəl sɛlz/	Tế bào biểu mô
135	Osteoblasts	/ˈɒstioʊˌblæsts/	Nguyên bào xương
136	Gq11α	/ʤi-kju-ɪˈlɛvən-ˈælfə/	Gq11α
137	Phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate	/ˌfɒsfəˌtaɪdəlɪˈnoʊsɪˌtɔl fɔr faɪv bɪsˈfɒsfeɪt/	Phosphatidylinositol 4,5 bisphosphat
138	Osteoclastogenesis	/ˌɒstioʊˌklæstoʊˈʤɛnəsɪs/	Sự hình thành hủy cốt bào
139	Bone resorption	/boʊn riˈsɔrpʃən/	Tiêu xương
140	Distal renal tubule	/ˈdɪstəl ˈrinəl ˈtubjul/	Ống lượn xa
141	Fibroblast growth factor-23 (FGF23)	/ˈfaɪbroʊˌblæst groʊθ ˈfæktər ˈtwɛnti θri/	Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-23
142	Guanosine diphosphate (GDP)	/ˈgwɑnəˌsin daɪˈfɒsfeɪt/	Guanosine diphosphat
143	Adenylyl cyclase	/əˈdɛnəlɪl ˈsaɪkleɪs/	Adenylyl cyclase
144	Protein kinase A	/ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪs eɪ/	Protein kinase A
145	Catalytic subunits	/ˌkætəˈlɪtɪk ˈsʌbˌjunɪts/	Các tiểu đơn vị xúc tác
146	Phosphodiesterases	/ˌfɒsfoʊdaɪˈɛstəˌreɪsɪz/	Phosphodiesterase
147	25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase	/ˈtwɛnti faɪv haɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di wʌn ˈælfə haɪˈdrɒksəˌleɪs/	25-hydroxyvitamin D-1α hydroxylase
148	Active transcellular processes	/ˈæktɪv trænsˈsɛljələr ˈprɒsɛsɪz/	Các quá trình vận chuyển chủ động xuyên bào
149	Passive paracellular processes	/ˈpæsɪv ˌpærəˈsɛljələr ˈprɒsɛsɪz/	Các quá trình vận chuyển thụ động cạnh bào
150	Intraintestinal calcium concentrations	/ˌɪntrəɪnˈtɛstɪnəl ˈkælsiəm ˌkɒnsənˈtreɪʃənz/	Nồng độ canxi trong ruột
151	Saturable process	/ˈsæʧərəbəl ˈprɒsɛs/	Quá trình bão hòa
152	Transmembrane calcium “pumps”	/trænzˈmɛmbreɪn ˈkælsiəm pʌmps/	Bơm canxi xuyên màng
153	Luminal/apical	/ˈlumənəl/ˈeɪpɪkəl/	Bề mặt lòng ống/đỉnh
154	Basolateral surface	/ˌbeɪsoʊˈlætərəl ˈsɜrfəs/	Bề mặt đáy-bên
155	Duodenal enterocytes	/ˌduəˈdinəl ˈɛntərəˌsaɪts/	Tế bào ruột tá tràng
156	Vitamin D receptor (VDR)	/ˈvaɪtəmɪn di rɪˈsɛptər/	Thụ thể vitamin D
157	Calcium transporter protein-1	/ˈkælsiəm trænsˈpɔrtər ˈproʊˌtin wʌn/	Protein vận chuyển canxi-1
158	Transient receptor potential cation channel 6 (TRPV6)	/ˈtrænziənt rɪˈsɛptər pəˈtɛnʃəl ˈkætaɪən ˈʧænəl sɪks/	Kênh cation tiềm năng thụ thể thoáng qua 6
159	Homotetramer	/ˌhoʊmoʊˈtɛtrəmər/	Đồng tứ phân
160	Heterotetramer	/ˌhɛtəroʊˈtɛtrəmər/	Dị tứ phân
161	Estrogen	/ˈɛstrəʤən/	Estrogen
162	Prolactin	/proʊˈlæktɪn/	Prolactin
163	Lysosomal vesical	/ˌlaɪsəˈsoʊməl ˈvɛsɪkəl/	Túi tiêu thể
164	Vitamin D-dependent calbindin D9k	/ˈvaɪtəmɪn di-dɪˈpɛndənt kælˈbaɪndɪn di-naɪn-keɪ/	Calbindin D9k phụ thuộc vitamin D
165	Calmodulin	/kælˈmɒʤəlɪn/	Calmodulin
166	Helix-loop-helix motifs	/ˈhilɪks-lup-ˈhilɪks moʊˈtifs/	Mô-típ xoắn-vòng-xoắn
167	α-helical linker	/ˈælfə-ˈhɛlɪkəl ˈlɪŋkər/	Đoạn nối xoắn α
168	Hydrophobic pockets	/ˌhaɪdrəˈfoʊbɪk ˈpɒkɪts/	Túi kỵ nước
169	Calcium sensor	/ˈkælsiəm ˈsɛnsər/	Cảm biến canxi
170	Calcium/calmodulin-dependent protein kinases	/ˈkælsiəm/kælˈmɒʤəlɪn-dɪˈpɛndənt ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪsɪz/	Protein kinase phụ thuộc canxi/calmodulin
171	Ca2+-Mg2+-dependent ATPase	/si-eɪ tu plʌs ɛm-ʤi tu plʌs-dɪˈpɛndənt eɪ-ti-pi-eɪs/	ATPase phụ thuộc Ca2+-Mg2+
172	Tight junction proteins	/taɪt ˈʤʌŋkʃən ˈproʊˌtinz/	Protein liên kết chặt
173	Claudins	/ˈklɔdɪnz/	Claudin
174	Cadherin-17	/kædˈhɪərɪn-ˈsɛvənˌtin/	Cadherin-17
175	Aquaporin 8	/ˌækwəˈpɔrɪn eɪt/	Aquaporin 8
176	Bioavailability	/ˌbaɪoʊəˌveɪləˈbɪlɪti/	Sinh khả dụng
177	Dietary supplements	/ˈdaɪəˌtɛri ˈsʌpləmənts/	Thực phẩm bổ sung
178	Inhibitors	/ɪnˈhɪbɪtərz/	Chất ức chế
179	Phytates	/ˈfaɪteɪts/	Phytat
180	Oxalates	/ˈɒksəˌleɪts/	Oxalat
181	Cola beverages	/ˈkoʊlə ˈbɛvərɪʤɪz/	Đồ uống cola
182	Adolescence	/ˌædəˈlɛsəns/	Tuổi vị thành niên
183	Pregnancy	/ˈprɛgnənsi/	Thai kỳ
184	Lactation	/lækˈteɪʃən/	Cho con bú
185	Nutritional vitamin D deficiency	/nuˈtrɪʃənəl ˈvaɪtəmɪn di dɪˈfɪʃənsi/	Thiếu vitamin D do dinh dưỡng
186	Functional vitamin D deficiency	/ˈfʌŋkʃənəl ˈvaɪtəmɪn di dɪˈfɪʃənsi/	Thiếu vitamin D chức năng
187	Chronic renal disease	/ˈkrɒnɪk ˈrinəl dɪˈziz/	Bệnh thận mạn tính
188	Hypoparathyroidism	/ˌhaɪpoʊˌpærəˈθaɪrɔɪˌdɪzəm/	Suy tuyến cận giáp
189	Fecal calcium excretion	/ˈfikəl ˈkælsiəm ɪkˈskriʃən/	Bài tiết canxi qua phân
190	Milk-alkali syndrome	/mɪlk-ˈælkəˌlaɪ ˈsɪnˌdroʊm/	Hội chứng sữa-kiềm
191	Glucocorticoids	/ˌglukoʊˈkɔrtɪˌkɔɪdz/	Glucocorticoid
192	Thyroid hormone	/ˈθaɪrɔɪd ˈhɔrˌmoʊn/	Hormon tuyến giáp
193	Pancreatic secretions	/ˌpænkriˈætɪk sɪˈkriʃənz/	Dịch tiết tụy
194	Biliary secretions	/ˈbɪliˌɛri sɪˈkriʃənz/	Dịch mật
195	Fracture rate	/ˈfrækʧər reɪt/	Tỷ lệ gãy xương
196	Peak bone mass	/pik boʊn mæs/	Khối lượng xương đỉnh
197	Osteoporosis	/ˌɒstioʊpəˈroʊsɪs/	Loãng xương
198	Mineralization	/ˌmɪnərəlɪˈzeɪʃən/	Khoáng hóa
199	Elemental calcium	/ˌɛləˈmɛntəl ˈkælsiəm/	Canxi nguyên tố
200	Body mass index (BMI)	/ˈbɒdi mæs ˈɪndɛks/	Chỉ số khối cơ thể
201	Weight-bearing physical activity	/weɪt-ˈbɛərɪŋ ˈfɪzɪkəl ækˈtɪvɪti/	Hoạt động thể chất chịu tải
202	Ultrafiltrable portion	/ˌʌltrəˈfɪltrəbəl ˈpɔrʃən/	Phần siêu lọc
203	Glomerular basement membrane	/gloʊˈmɛrələr ˈbeɪsmənt ˈmɛmbreɪn/	Màng đáy cầu thận
204	Proximal convoluted tubule	/ˈprɒksɪməl ˌkɒnvəˈlutɪd ˈtubjul/	Ống lượn gần
205	Thick ascending limb of the loop of Henle (TALH)	/θɪk əˈsɛndɪŋ lɪm ʌv ðə lup ʌv ˈhɛnli/	Nhánh lên dày của quai Henle
206	Distal convoluted tubule	/ˈdɪstəl ˌkɒnvəˈlutɪd ˈtubjul/	Ống lượn xa
207	Connecting tubule	/kəˈnɛktɪŋ ˈtubjul/	Ống nối
208	Collecting duct	/kəˈlɛktɪŋ dʌkt/	Ống góp
209	Na+-K+-2Cl− ion channels	/ˈɛn-eɪ plʌs keɪ plʌs tu si-ɛl ˈmaɪnəs ˈaɪən ˈʧænəlz/	Kênh ion Na+-K+-2Cl−
210	Posttranslational phosphorylation	/poʊsttrænsˈleɪʃənəl ˌfɒsfərɪˈleɪʃən/	Phosphoryl hóa sau dịch mã
211	Endocytosis	/ˌɛndoʊsaɪˈtoʊsɪs/	Nhập bào
212	αKlotho	/ˈælfəˈkloʊθoʊ/	αKlotho
213	Voltage-driven paracellular channels	/ˈvoʊltɪʤ-ˈdrɪvən ˌpærəˈsɛljələr ˈʧænəlz/	Kênh cạnh bào điều khiển bằng điện thế
214	Paracellin-1	/ˌpærəˈsɛlɪn wʌn/	Paracellin-1
215	Solute permeability	/ˈsɒljut ˌpɜrmiəˈbɪlɪti/	Tính thấm của chất tan
216	Peritubular	/ˌpɛrɪˈtubjələr/	Quanh ống
217	Lumen-positive voltage	/ˈlumən-ˈpɒzətɪv ˈvoʊltɪʤ/	Điện thế dương trong lòng ống
218	Familial hypocalcemic hypercalciuria	/fəˈmɪliəl ˌhaɪpoʊkælˈsimɪk ˌhaɪpərkælsɪˈjʊriə/	Tăng canxi máu giảm canxi niệu gia đình
219	Metabolic acidosis	/ˌmɛtəˈbɒlɪk ˌæsɪˈdoʊsɪs/	Toan chuyển hóa
220	Loop diuretics	/lup ˌdaɪjʊˈrɛtɪks/	Thuốc lợi tiểu quai
221	Furosemide	/fjʊˈroʊsəˌmaɪd/	Furosemide
222	Mineralocorticoids	/ˌmɪnərəloʊˈkɔrtɪˌkɔɪdz/	Mineralocorticoid
223	Gadolinium	/ˌgædəˈlɪniəm/	Gadolinium
224	Aromatic AA	/ˌærəˈmætɪk eɪ-eɪ/	Axit amin thơm
225	Antibiotics	/ˌæntɪbaɪˈɒtɪks/	Kháng sinh
226	Homodimer	/ˌhoʊmoʊˈdaɪmər/	Đồng nhị phân
227	Cysteine residues	/ˈsɪstin ˈrɛzɪˌduz/	Gốc cystein
228	Venus flytrap configuration	/ˈvinəs ˈflaɪˌtræp kənˌfɪgjəˈreɪʃən/	Cấu hình bẫy ruồi Venus
229	Protein kinase C	/ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪs si/	Protein kinase C
230	Gαq	/ʤi-ˈælfə-kju/	Gαq
231	Gα/11	/ʤi-ˈælfə/ɪˈlɛvən/	Gα/11
232	PLCβ-1	/pi-ɛl-si-ˈbeɪtə-wʌn/	PLCβ-1
233	Diacylglycerol (DAG)	/daɪˌeɪsəlˈglɪsəˌrɔl/	Diacylglycerol
234	Mitogen-activating protein kinase (MAPK)	/ˈmaɪtəʤən-ˈæktɪˌveɪtɪŋ ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪs/	Protein kinase hoạt hóa bởi mitogen
235	Phospholipases	/ˌfɒsfoʊˈlaɪpeɪsɪz/	Phospholipase
236	PKB (AKT)	/pi-keɪ-bi (eɪ-keɪ-ti)/	PKB (AKT)
237	Adenylate cyclase-inhibitory Gαi activity	/əˈdɛnəleɪt ˈsaɪkleɪs-ɪnˈhɪbɪˌtɔri ʤi-ˈælfə-aɪ ækˈtɪvɪti/	Hoạt động Gαi ức chế adenylat cyclase
238	Messenger ribonucleic acid (mRNA)	/ˈmɛsɪnʤər ˌraɪboʊnuˈkliɪk ˈæsɪd/	Axit ribonucleic thông tin
239	Polymorphic variants	/ˌpɒliˈmɔrfɪk ˈvɛəriənts/	Các biến thể đa hình
240	Mg2+ sensor	/ˈɛm-ʤi tu plʌs ˈsɛnsər/	Cảm biến Mg2+
241	L-amino acids	/ɛl-əˈminoʊ ˈæsɪdz/	Các axit amin L
242	Luminal brush-border membranes	/ˈlumənəl brʌʃ-ˈbɔrdər ˈmɛmbreɪnz/	Màng diềm bàn chải ở lòng ống
243	Antidiuretic hormone–induced	/ˌæntɪˌdaɪjʊˈrɛtɪk ˈhɔrˌmoʊn-ɪnˈdust/	Gây ra bởi hormon chống bài niệu
244	Aquaporin-2 water channels	/ˌækwəˈpɔrɪn-tu ˈwɔtər ˈʧænəlz/	Kênh nước aquaporin-2
245	Polyuria	/ˌpɒliˈjʊriə/	Đa niệu
246	H+-ATPase activity	/eɪʧ plʌs eɪ-ti-pi-eɪs ækˈtɪvɪti/	Hoạt động H+-ATPase
247	Urine acidification	/ˈjʊrɪn əˌsɪdɪfɪˈkeɪʃən/	Axit hóa nước tiểu
248	Gastric cells	/ˈgæstrɪk sɛlz/	Tế bào dạ dày
249	Gastrin	/ˈgæstrɪn/	Gastrin
250	Intragastric acidity	/ˌɪntrəˈgæstrɪk əˈsɪdɪti/	Độ axit trong dạ dày
251	Neurotransmitter	/ˌnʊroʊtrænsˈmɪtər/	Chất dẫn truyền thần kinh
252	Neuroreceptor	/ˌnʊroʊrɪˈsɛptər/	Thụ thể thần kinh
253	Osteocytes	/ˈɒstioʊˌsaɪts/	Tế bào xương
254	Agonist	/ˈægənɪst/	Chất chủ vận
255	Neomycin	/ˌnioʊˈmaɪsɪn/	Neomycin
256	Calcimimetics	/ˌkælsɪmɪˈmɛtɪks/	Chất giống canxi
257	Calcilytics	/ˌkælsɪˈlɪtɪks/	Chất ly giải canxi
258	Phenylalkylamines	/ˌfɛnəlˈælkɪləˌminz/	Phenylalkylamin
259	Allosterically modulate	/ˌæloʊˈstɛrɪkəli ˈmɒʤəˌleɪt/	Điều biến dị lập thể
260	Cinacalcet	/ˌsɪnəˈkælsɛt/	Cinacalcet
261	Primary hyperparathyroidism	/ˈpraɪˌmɛri ˌhaɪpərˌpærəˈθaɪrɔɪˌdɪzəm/	Cường cận giáp nguyên phát
262	Secondary hyperparathyroidism	/ˈsɛkənˌdɛri ˌhaɪpərˌpærəˈθaɪrɔɪˌdɪzəm/	Cường cận giáp thứ phát
263	Biosynthesis	/ˌbaɪoʊˈsɪnθəsɪs/	Sinh tổng hợp
264	Ligand	/ˈlaɪgənd/	Phối tử
265	Phosphorus	/ˈfɒsfərəs/	Phospho
266	Organic forms	/ɔrˈgænɪk fɔrmz/	Dạng hữu cơ
267	Inorganic forms	/ˌɪnɔrˈgænɪk fɔrmz/	Dạng vô cơ
268	Deoxyribonucleic acid (DNA)	/diˌɒksɪˌraɪboʊnuˈkliɪk ˈæsɪd/	Axit deoxyribonucleic
269	Ribonucleic acid (RNA)	/ˌraɪboʊnuˈkliɪk ˈæsɪd/	Axit ribonucleic
270	Nucleotides	/ˈnukliəˌtaɪdz/	Nucleotid
271	Orthophosphate anions	/ˈɔrθoʊˈfɒsfeɪt ˈænaɪənz/	Các anion orthophosphat
272	Calcium × phosphate product	/ˈkælsiəm taɪmz ˈfɒsfeɪt ˈprɒdʌkt/	Tích số canxi × phosphat
273	Dissolution	/ˌdɪsəˈluʃən/	Hòa tan
274	Dietary deficiency	/ˈdaɪəˌtɛri dɪˈfɪʃənsi/	Thiếu hụt dinh dưỡng
275	Intestinal brush border	/ɪnˈtɛstɪnəl brʌʃ ˈbɔrdər/	Diềm bàn chải ruột
276	Type II sodium/phosphate cotransporters	/taɪp tu ˈsoʊdiəm/ˈfɒsfeɪt koʊˈtrænspɔrtərz/	Đồng vận chuyển natri/phosphat loại II
277	Sodium-hydrogen exchanger 3 (NHE3)	/ˈsoʊdiəm-ˈhaɪdrəʤən ɪksˈʧeɪnʤər θri/	Bộ trao đổi natri-hydro 3
278	Type III sodium/phosphate cotransporter family	/taɪp θri ˈsoʊdiəm/ˈfɒsfeɪt koʊˈtrænspɔrtər ˈfæməli/	Họ đồng vận chuyển natri/phosphat loại III
279	Renal 25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase	/ˈrinəl ˈtwɛnti faɪv haɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di wʌn ˈælfə-haɪˈdrɒksəˌleɪs/	25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase của thận
280	Intraluminal precipitation	/ˌɪntrəˈlumənəl prɪˌsɪpɪˈteɪʃən/	Kết tủa trong lòng ống
281	Aluminum salt	/əˈlumɪnəm sɔlt/	Muối nhôm
282	Malabsorption disorders	/ˌmæləbˈsɔrpʃən dɪsˈɔrdərz/	Rối loạn kém hấp thu
283	Electrochemical gradient	/ɪˌlɛktroʊˈkɛmɪkəl ˈgreɪdiənt/	Gradient điện hóa
284	Na+, K+-ATPase pump	/ˈɛn-eɪ plʌs keɪ plʌs eɪ-ti-pi-eɪs pʌmp/	Bơm Na+, K+-ATPase
285	Scaffolding protein	/ˈskæfoʊldɪŋ ˈproʊˌtin/	Protein giàn giáo
286	Trafficking	/ˈtræfɪkɪŋ/	Vận chuyển nội bào
287	Cation exchange	/ˈkætaɪən ɪksˈʧeɪnʤ/	Trao đổi cation
288	Maximal tubular reabsorption	/ˈmæksəməl ˈtubjələr riəbˈsɔrpʃən/	Tái hấp thu tối đa ở ống thận
289	Filtered load	/ˈfɪltərd loʊd/	Tải lượng lọc
290	Glomerular filtration rate	/gloʊˈmɛrələr fɪlˈtreɪʃən reɪt/	Tốc độ lọc cầu thận
291	ECF volume	/i-si-ɛf ˈvɒljum/	Thể tích dịch ngoại bào
292	Metabolic alkalosis	/ˌmɛtəˈbɒlɪk ˌælkəˈloʊsɪs/	Kiềm chuyển hóa
293	Phosphatonin	/ˌfɒsfəˈtoʊnɪn/	Phosphatonin
294	Internalization	/ɪnˌtɜrnələˈzeɪʃən/	Nội hóa
295	Degradative processes	/dɪˈgreɪdətɪv ˈprɒsɛsɪz/	Các quá trình phân hủy
296	Osteocyte/osteoblast production	/ˈɒstioʊˌsaɪt/ˈɒstioʊˌblæst prəˈdʌkʃən/	Sản xuất của tế bào xương/nguyên bào xương
297	25-hydroxyvitamin D 24-hydroxylase	/ˈtwɛnti faɪv haɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di ˈtwɛnti fɔr-haɪˈdrɒksəˌleɪs/	25-hydroxyvitamin D 24-hydroxylase
298	24,25-dihydroxyvitamin D	/ˈtwɛnti fɔr ˈtwɛnti faɪv daɪhaɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di/	24,25-dihydroxyvitamin D
299	1,24,25-trihydroxyvitamin D	/wʌn ˈtwɛnti fɔr ˈtwɛnti faɪv traɪhaɪˈdrɒksiˈvaɪtəmɪn di/	1,24,25-trihydroxyvitamin D
300	Signal sequence	/ˈsɪgnəl ˈsikwəns/	Chuỗi tín hiệu
301	Posttranslationally glycosylated	/poʊsttrænsˈleɪʃənəli ɡlaɪˈkɒsəˌleɪtɪd/	Glycosyl hóa sau dịch mã
302	UDP-N-acetyl-alpha-D-galactosamine:Polypeptide N-acetylgalactosylaminyltransferase 3	/ju-di-pi ɛn-əˈsitəl-ˈælfə-di-gəˌlæktoʊsəˈmin:ˌpɒliˈpɛptaɪd ɛn-əˈsitəlˌgæləkˌtoʊsəlˈæmɪnɪlˈtrænsfəˌreɪs θri/	UDP-N-acetyl-alpha-D-galactosamine:Polypeptide N-acetylgalactosylaminyltransferase 3
303	O-glycosylates	/oʊ-ɡlaɪˈkɒsəˌleɪts/	O-glycosyl hóa
304	Proteolytically degraded	/ˌproʊtiəˈlɪtɪkəli dɪˈgreɪdɪd/	Phân giải bởi protein
305	Subtilisin-like proprotein convertase	/sʌbˈtɪlɪsɪn-laɪk proʊˈproʊˌtin kənˈvɜrtəˌeɪs/	Proprotein convertase giống subtilisin
306	Amino-terminal FGF-like domain	/əˈminoʊ-ˈtɜrmənəl ɛf-ʤi-ɛf-laɪk doʊˈmeɪn/	Miền giống FGF đầu tận cùng amino
307	Carboxyl-terminal tail	/kɑrˈbɒksɪl-ˈtɜrmənəl teɪl/	Đuôi đầu tận cùng carboxyl
308	Autosomal dominant hypophosphatemic rickets (ADHR)	/ˌɔtəˈsoʊməl ˈdɒmɪnənt ˌhaɪpoʊˌfɒsfəˈtimɪk ˈrɪkɪts/	Bệnh còi xương giảm phosphat máu di truyền trội trên NST thường
309	Osteoprogenitor cells	/ˌɒstioʊproʊˈʤɛnɪtər sɛlz/	Tế bào tiền thân xương
310	Thymus	/ˈθaɪməs/	Tuyến ức
311	Isoform	/ˈaɪsoʊˌfɔrm/	Dạng đồng phân
312	Tyrosine kinase FGF receptors (FGFR)	/ˈtaɪrəˌsin ˈkaɪneɪs ɛf-ʤi-ɛf rɪˈsɛptərz/	Các thụ thể FGF tyrosine kinase
313	Immunoglobulin-like domain	/ɪˌmjunoʊˈɡlɒbjəlɪn-laɪk doʊˈmeɪn/	Miền giống immunoglobulin
314	Dimeric coreceptor quaternary complex	/daɪˈmɛrɪk koʊrɪˈsɛptər ˈkwɔtərˌnɛri ˈkɒmplɛks/	Phức hợp bốn thành phần đồng thụ thể nhị phân
315	αKlotho/FGFR1(IIIc)/heparan sulfate	/ˈælfəˈkloʊθoʊ/ɛf-ʤi-ɛf-ɑr-wʌn/ˌhɛpəˈræn ˈsʌlfeɪt/	αKlotho/FGFR1(IIIc)/heparan sulfat
316	Multifunctional transmembrane protein	/ˌmʌltiˈfʌŋkʃənəl trænzˈmɛmbreɪn ˈproʊˌtin/	Protein xuyên màng đa chức năng
317	Ectodomain	/ˈɛktoʊdoʊˌmeɪn/	Miền ngoại bào
318	Sialogangliosides	/saɪˌæloʊˈgæŋgliəˌsaɪdz/	Sialogangliosid
319	Intramembranous lipid rafts	/ˌɪntrəˈmɛmbrənəs ˈlɪpɪd ræfts/	Bè lipid trong màng
320	X-linked hypophosphatemic rickets	/ɛks-lɪŋkt ˌhaɪpoʊˌfɒsfəˈtimɪk ˈrɪkɪts/	Bệnh còi xương giảm phosphat máu liên kết X
321	Autosomal recessive hypophosphatemic rickets	/ˌɔtəˈsoʊməl rɪˈsɛsɪv ˌhaɪpoʊˌfɒsfəˈtimɪk ˈrɪkɪts/	Bệnh còi xương giảm phosphat máu di truyền lặn trên NST thường
322	Tumor-induced osteomalacia	/ˈtumər-ɪnˈdust ˌɒstioʊməˈleɪʃə/	Nhuyễn xương do khối u
323	Fibrous dysplasia	/ˈfaɪbrəs dɪsˈpleɪʒə/	Loạn sản xơ
324	Familial tumoral calcinosis	/fəˈmɪliəl ˈtumərəl ˌkælsɪˈnoʊsɪs/	Bệnh vôi hóa dạng u gia đình
325	Ectopic calcification	/ɛkˈtɒpɪk ˌkælsɪfɪˈkeɪʃən/	Vôi hóa lạc chỗ
326	Hypophosphatemic osteomalacia	/ˌhaɪpoʊˌfɒsfəˈtimɪk ˌɒstioʊməˈleɪʃə/	Nhuyễn xương giảm phosphat máu
327	Matrix extracellular phosphoglycoprotein (MEPE)	/ˈmeɪtrɪks ˌɛkstrəˈsɛljələr ˌfɒsfoʊɡlaɪkoʊˈproʊˌtin/	Phosphoglycoprotein chất nền ngoại bào
328	Secreted frizzled-related protein 4 (SFRP4)	/sɪˈkritɪd ˈfrɪzəld-rɪˈleɪtɪd ˈproʊˌtin fɔr/	Protein-4 liên quan đến Frizzled tiết ra
329	Odontoblasts	/oʊˈdɒntoʊˌblæsts/	Nguyên bào ngà
330	Short-integrin-binding, ligand-interacting glycoprotein family	/ʃɔrt-ˈɪntɪgrɪn-ˈbaɪndɪŋ, ˈlaɪgənd-ˌɪntərˈæktɪŋ ˌɡlaɪkoʊˈproʊˌtin ˈfæməli/	Họ glycoprotein tương tác phối tử, liên kết integrin ngắn
331	Phosphaturia	/ˌfɒsfəˈtjʊriə/	Phosphat niệu
332	Acidic serine aspartate-rich MEPE-associated (ASARM) peptide	/əˈsɪdɪk ˈsɛrɪn əˈspɑrteɪt-rɪʧ ɛm-i-pi-i-əˈsoʊʃiˌeɪtɪd ˈpɛptaɪd/	Peptid ASARM (liên quan MEPE, giàu serin aspartat axit)
333	Cathepsins	/kəˈθɛpsɪnz/	Cathepsin
334	Phosphorylated	/ˈfɒsfəˌrɪleɪtɪd/	Được phosphoryl hóa
335	Nonphosphorylated	/ˌnɒnˌfɒsfəˈrɪleɪtɪd/	Không được phosphoryl hóa
336	X-linked phosphate-regulating endopeptidase (PHEX)	/ɛks-lɪŋkt ˈfɒsfeɪt-ˈrɛgjəˌleɪtɪŋ ˌɛndoʊˈpɛptɪˌdeɪs/	Endopeptidase điều hòa phosphat liên kết X
337	Noncollagenous matrix proteins	/ˌnɒnkəˈlæʤənəs ˈmeɪtrɪks ˈproʊˌtinz/	Các protein chất nền không phải collagen
338	Dentin-matrix acidic phosphoprotein 1 (DMP1)	/ˈdɛntɪn-ˈmeɪtrɪks əˈsɪdɪk ˌfɒsfoʊˈproʊˌtin wʌn/	Phosphoprotein axit chất nền ngà 1
339	Dentin sialo-phosphoprotein (DSPP)	/ˈdɛntɪn ˌsaɪəloʊ-ˌfɒsfoʊˈproʊˌtin/	Sialo-phosphoprotein ngà
340	Osteopontin (secreted phosphoprotein 1 [SPP1])	/ˌɒstioʊˈpɒntɪn (sɪˈkritɪd ˌfɒsfoʊˈproʊˌtin wʌn)/	Osteopontin (protein phospho tiết ra 1)
341	Integrin-binding sialoprotein (IBSP)	/ˈɪntɪgrɪn-ˈbaɪndɪŋ ˌsaɪəloʊˈproʊˌtin/	Sialoprotein liên kết integrin
342	Arg-Gly-Asp (RGD) tripeptide motif	/ɑrʤ-ɡlaɪ-æsp traɪˈpɛptaɪd moʊˈtif/	Mô-típ tripeptid Arg-Gly-Asp
343	Zinc metalloendopeptidase	/zɪŋk ˌmɛtəloʊˌɛndoʊˈpɛptɪˌdeɪs/	Metalloendopeptidase kẽm
344	Minfostin motif	/ˈmɪnfoʊstɪn moʊˈtif/	Mô-típ minfostin
345	Frizzled GPCR	/ˈfrɪzəld ʤi-pi-si-ɑr/	GPCR Frizzled
346	Wingless (WNT) proteins	/ˈwɪŋlɪs ˈdʌbəlju-ɛn-ti ˈproʊˌtinz/	Các protein Wingless (WNT)
347	Low-density lipoprotein receptor-related proteins	/loʊ-ˈdɛnsɪti ˌlaɪpoʊˈproʊˌtin rɪˈsɛptər-rɪˈleɪtɪd ˈproʊˌtinz/	Các protein liên quan đến thụ thể lipoprotein mật độ thấp
348	Heterotrimeric complexes	/ˌhɛtəroʊtraɪˈmɛrɪk ˈkɒmplɛksɪz/	Các phức hợp dị tam phân
349	β-catenin	/ˈbeɪtə-kəˈtinɪn/	β-catenin
350	Decoy receptor	/ˈdikɔɪ rɪˈsɛptər/	Thụ thể mồi
351	Immunoreactive species	/ɪˌmjunoʊriˈæktɪv ˈspiʃiz/	Các dạng phản ứng miễn dịch
352	Epitopes	/ˈɛpɪˌtoʊps/	Epitop (quyết định kháng nguyên)
353	Enzyme-linked immunosorbent assay	/ˈɛnzaɪm-lɪŋkt ˌɪmjənoʊˈsɔrbənt əˈseɪ/	Xét nghiệm miễn dịch hấp phụ gắn enzym
354	Chemiluminescent immunoassay	/ˌkɛmɪˌluməˈnɛsənt ˌɪmjənoʊˈæseɪ/	Xét nghiệm miễn dịch hóa phát quang
355	Diurnal	/daɪˈɜrnəl/	Theo nhịp ngày đêm
356	Interindividual variability	/ˌɪntərˌɪndɪˈvɪʤuəl ˌvɛəriəˈbɪlɪti/	Biến thiên giữa các cá thể
357	Magnesium (Mg2+)	/mægˈniziəm/	Magie
358	Divalent cation	/daɪˈveɪlənt ˈkætaɪən/	Cation hóa trị hai
359	Neuroexcitability	/ˌnʊroʊɛkˌsaɪtəˈbɪlɪti/	Tính kích thích thần kinh
360	Oxidative phosphorylation	/ˈɒksɪˌdeɪtɪv ˌfɒsfərɪˈleɪʃən/	Phosphoryl hóa oxy hóa
361	Free radicals	/fri ˈrædɪkəlz/	Gốc tự do
362	Nitric oxide synthase	/ˈnaɪtrɪk ˈɒksaɪd ˈsɪnθeɪs/	Nitric oxide synthase
363	Cyclic guanosine monophosphate	/ˈsaɪklɪk ˈgwɑnəˌsin ˌmɒnoʊˈfɒsfeɪt/	Guanosin monophosphat vòng
364	Endothelin	/ˌɛndoʊˈθilɪn/	Endothelin
365	Immune function	/ɪˈmjun ˈfʌŋkʃən/	Chức năng miễn dịch
366	Excitatory N-methyl D-aspartate receptor	/ɪkˈsaɪtəˌtɔri ɛn-ˈmɛθəl di-əˈspɑrteɪt rɪˈsɛptər/	Thụ thể N-methyl D-aspartat kích thích
367	Neuromuscular excitability	/ˌnʊroʊˈmʌskjələr ɪkˌsaɪtəˈbɪlɪti/	Tính kích thích thần kinh-cơ
368	Nerve conduction	/nɜrv kənˈdʌkʃən/	Dẫn truyền thần kinh
369	Glycolysis	/ɡlaɪˈkɒlɪsɪs/	Đường phân
370	Transcription	/trænˈskrɪpʃən/	Phiên mã
371	Translation	/trænsˈleɪʃən/	Dịch mã
372	Paracellular channels	/ˌpærəˈsɛljələr ˈʧænəlz/	Kênh cạnh bào
373	Transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 6 (TRPM6)	/ˈtrænziənt rɪˈsɛptər pəˈtɛnʃəl ˈkætaɪən ˈʧænəl, ˈsʌbˌfæməli ɛm, ˈmɛmbər sɪks/	Kênh cation tiềm năng thụ thể thoáng qua, phân họ M, thành viên 6
374	Heterooligomer	/ˌhɛtəroʊˈɒlɪɡəmər/	Dị thiểu phân
375	Autosomal recessive hypomagnesemia	/ˌɔtəˈsoʊməl rɪˈsɛsɪv ˌhaɪpoʊˌmægnɪˈsimiə/	Giảm magie máu di truyền lặn trên NST thường
376	Secondary hypocalcemia	/ˈsɛkənˌdɛri ˌhaɪpoʊkælˈsimiə/	Giảm canxi máu thứ phát
377	Laxative abuse	/ˈlæksətɪv əˈbjus/	Lạm dụng thuốc nhuận tràng
378	Ultrafiltrable	/ˌʌltrəˈfɪltrəbəl/	Siêu lọc
379	HELIX syndrome	/ˈhilɪks ˈsɪnˌdroʊm/	Hội chứng HELIX
380	Anhidrosis	/ˌænhɪˈdroʊsɪs/	Vô hãn (không có mồ hôi)
381	Alacrima	/əˈlækrəmə/	Không có nước mắt
382	Xerostomia	/ˌzɪəroʊˈstoʊmiə/	Khô miệng
383	Hypermagnesemia	/ˌhaɪpərˌmægnɪˈsimiə/	Tăng magie máu
384	Renal wasting	/ˈrinəl ˈweɪstɪŋ/	Mất qua thận
385	Nephrocalcinosis	/ˌnɛfroʊˌkælsɪˈnoʊsɪs/	Vôi hóa thận
386	Transepithelial voltage gradient	/trænsˌɛpɪˈθiliəl ˈvoʊltɪʤ ˈgreɪdiənt/	Gradient điện thế xuyên biểu mô
387	Na+-K+-ATPase	/ˈɛn-eɪ plʌs keɪ plʌs eɪ-ti-pi-eɪs/	Na+-K+-ATPase
388	Na+-K+-Cl−-coupled cotransporter (NKCC2)	/ˈɛn-eɪ plʌs keɪ plʌs si-ɛl ˈmaɪnəs-ˈkʌpəld koʊˈtrænspɔrtər/	Đồng vận chuyển Na+-K+-Cl−
389	Cl− channel (CLC-Kb)	/si-ɛl ˈmaɪnəs ˈʧænəl/	Kênh Cl−
390	K+ channel (ROMK)	/keɪ plʌs ˈʧænəl/	Kênh K+
391	Barttin	/ˈbɑrtɪn/	Barttin
392	Proepidermal growth factor (pro-EGF)	/proʊˌɛpɪˈdɜrməl groʊθ ˈfæktər/	Yếu tố tăng trưởng tiền biểu bì
393	Magnesiotropic proteins	/mægˌnizioʊˈtroʊpɪk ˈproʊˌtinz/	Protein hướng magie
394	Thiazide sensitive Na+:Cl− cotransporter	/ˈθaɪəˌzaɪd ˈsɛnsɪtɪv ɛn-eɪ plʌs si-ɛl ˈmaɪnəs koʊˈtrænspɔrtər/	Đồng vận chuyển Na+:Cl− nhạy cảm với thiazid
395	Potassium channels Kv1.1 and Kir4.1	/pəˈtæsiəm ˈʧænəlz keɪ-vi wʌn-pɔɪnt-wʌn ænd kɪr fɔr-pɔɪnt-wʌn/	Kênh kali Kv1.1 và Kir4.1
396	Hepatocyte nuclear factor 1B (HNF1B)	/hɪˈpætəˌsaɪt ˈnukliər ˈfæktər wʌn bi/	Yếu tố hạt nhân tế bào gan 1B
397	Gitelman syndrome	/ˈgɪtəlmən ˈsɪnˌdroʊm/	Hội chứng Gitelman
398	Hypocalciuria	/ˌhaɪpoʊkælsɪˈjʊriə/	Giảm canxi niệu
399	Hypokalemic metabolic alkalosis	/ˌhaɪpoʊkəˈlimɪk ˌmɛtəˈbɒlɪk ˌælkəˈloʊsɪs/	Kiềm chuyển hóa hạ kali máu
400	Episodic ataxia	/ˌɛpɪˈsɒdɪk əˈtæksiə/	Mất điều hòa từng cơn
401	Myokymia	/ˌmaɪoʊˈkaɪmiə/	Rung giật cơ
402	Inwardly rectifying K+ channel	/ˈɪnwərdli ˈrɛktɪˌfaɪɪŋ keɪ plʌs ˈʧænəl/	Kênh K+ chỉnh lưu hướng vào
403	SESAME syndrome	/ˈsɛsəmi ˈsɪnˌdroʊm/	Hội chứng SESAME
404	Sensory neural deafness	/ˈsɛnsəri ˈnʊrəl ˈdɛfnəs/	Điếc thần kinh cảm giác
405	Mental retardation	/ˈmɛntəl ˌritɑrˈdeɪʃən/	Chậm phát triển tâm thần
406	Electrolyte imbalance	/ɪˈlɛktrəˌlaɪt ɪmˈbæləns/	Mất cân bằng điện giải
407	Alkaline phosphatases	/ˈælkəˌlaɪn ˈfɒsfəˌteɪsɪz/	Các phosphatase kiềm
408	Transmembrane glycoproteins	/trænzˈmɛmbreɪn ˌɡlaɪkoʊˈproʊˌtinz/	Glycoprotein xuyên màng
409	Ecto domain	/ˈɛktoʊ doʊˈmeɪn/	Miền ngoại bào
410	Phospholipase	/ˌfɒsfoʊˈlaɪpeɪs/	Phospholipase
411	Tissue-specific	/ˈtɪʃu-spəˈsɪfɪk/	Đặc hiệu cho mô
412	Placental	/pləˈsɛntəl/	Rau thai
413	Germ cell	/ʤɜrm sɛl/	Tế bào mầm
414	Intestinal	/ɪnˈtɛstɪnəl/	Thuộc về ruột
415	Tissue nonspecific alkaline phosphatase (TNSALP)	/ˈtɪʃu ˌnɒnspəˈsɪfɪk ˈælkəˌlaɪn ˈfɒsfəˌteɪs/	Phosphatase kiềm không đặc hiệu cho mô
416	Isoforms	/ˈaɪsoʊˌfɔrmz/	Dạng đồng phân
417	Carbohydrate configurations	/ˌkɑrboʊˈhaɪdreɪt kənˌfɪgjəˈreɪʃənz/	Cấu hình carbohydrat
418	Chondroblasts	/ˈkɒndroʊˌblæsts/	Nguyên bào sụn
419	Alternative processing	/ɔlˈtɜrnətɪv ˈprɒsɛsɪŋ/	Xử lý thay thế
420	Leading exons	/ˈlidɪŋ ˈɛksɒnz/	Exon dẫn đầu
421	Homodimer	/ˌhoʊmoʊˈdaɪmər/	Đồng nhị phân
422	Phosphoprotein substrates	/ˌfɒsfoʊˈproʊˌtin ˈsʌbstreɪts/	Các cơ chất phosphoprotein
423	Inorganic pyrophosphate	/ˌɪnɔrˈgænɪk ˌpaɪroʊˈfɒsfeɪt/	Pyrophosphat vô cơ
424	Phosphoethanolamine	/ˌfɒsfoʊˌɛθəˈnɒləˌmin/	Phosphoethanolamin
425	Pyridoxyl 5′-phosphate	/ˌpɪrɪˈdɒksɪl faɪv-ˈfɒsfeɪt/	Pyridoxyl 5′-phosphat
426	Pyridoxine	/ˌpɪrɪˈdɒksin/	Pyridoxin (Vitamin B6)
427	Homotetrameric ectoenzyme (ectophosphatase)	/ˌhoʊmoʊˌtɛtrəˈmɛrɪk ˈɛktoʊˌɛnzaɪm (ˌɛktoʊˈfɒsfəˌteɪs)/	Ectoenzym đồng tứ phân (ectophosphatase)
428	Phosphatidylinositol-glycan	/ˌfɒsfəˌtaɪdəlɪˈnoʊsɪˌtɔl-ˈɡlaɪkæn/	Phosphatidylinositol-glycan
429	Pyridoxal	/ˌpɪrɪˈdɒksəl/	Pyridoxal
430	Inhibitory neurotransmitter	/ɪnˈhɪbɪˌtɔri ˌnʊroʊtrænsˈmɪtər/	Chất dẫn truyền thần kinh ức chế
431	Hypophosphatasia	/ˌhaɪpoʊˌfɒsfəˈteɪʒə/	Bệnh giảm phosphatase
432	Parathyroid hormone-related protein	/ˌpærəˈθaɪrɔɪd ˈhɔrˌmoʊn-rɪˈleɪtɪd ˈproʊˌtin/	Protein liên quan đến hormon cận giáp
433	PTH/PTHRP receptors	/pi-ti-eɪʧ/pi-ti-eɪʧ-ɑr-pi rɪˈsɛptərz/	Các thụ thể PTH/PTHRP
434	Anabolic effects	/ˌænəˈbɒlɪk ɪˈfɛkts/	Tác dụng đồng hóa
435	Catabolic effects	/ˌkætəˈbɒlɪk ɪˈfɛkts/	Tác dụng dị hóa
436	Endoderm	/ˈɛndoʊˌdɜrm/	Nội bì
437	Pharyngeal pouches	/fəˈrɪnʤiəl ˈpaʊʧɪz/	Các túi hầu
438	Thymus	/ˈθaɪməs/	Tuyến ức
439	Transcription factors	/trænˈskrɪpʃən ˈfæktərz/	Các yếu tố phiên mã
440	T-box 1 (TBX1)	/ti-bɒks wʌn/	T-box 1
441	GATA-binding factor/protein 3 (GATA3)	/ˈgɑtə-ˈbaɪndɪŋ ˈfæktər/ˈproʊˌtin θri/	Yếu tố/Protein liên kết GATA 3
442	Glial cell missing, drosophila, homolog 2 (GCM2)	/ˈgliəl sɛl ˈmɪsɪŋ, drəˈsɒfələ, ˈhɒməˌlɒg tu/	Glial cell missing, drosophila, homolog 2
443	V-MAF musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene family, protein B (MAFB)	/vi-ɛm-eɪ-ɛf ˌmʌskjəloʊˌæpənjʊˈrɒtɪk ˌfaɪbroʊsɑrˈkoʊmə ˈɒnkoʊʤin ˈfæməli, ˈproʊˌtin bi/	Họ oncogen u xơ cơ-cân V-MAF, protein B
444	Sensorineural deafness	/ˌsɛnsəriˈnʊrəl ˈdɛfnəs/	Điếc thần kinh cảm giác
445	Renal disease	/ˈrinəl dɪˈziz/	Bệnh thận
446	Aplasia	/əˈpleɪʒə/	Bất sản
447	Prepro-PTH	/pri-proʊ-pi-ti-eɪʧ/	Prepro-PTH
448	Furin	/ˈfjʊrɪn/	Furin
449	Prohormone convertase	/proʊˈhɔrˌmoʊn kənˈvɜrtəˌeɪs/	Prohormon convertase
450	Pro-PTH	/proʊ-pi-ti-eɪʧ/	Pro-PTH
451	Mature human 84 AA PTH 1-84	/məˈʧʊr ˈhjumən ˈeɪti fɔr eɪ-eɪ pi-ti-eɪʧ wʌn-ˈeɪti fɔr/	PTH 1-84 người trưởng thành 84 AA
452	Secretory vesicles	/ˈsɛkrəˌtɔri ˈvɛsɪkəlz/	Túi bài tiết
453	Exocytic mechanism	/ˌɛksoʊˈsaɪtɪk ˈmɛkəˌnɪzəm/	Cơ chế xuất bào
454	Calcium-sensitive proteases	/ˈkælsiəm-ˈsɛnsɪtɪv ˈproʊtiˌeɪsɪz/	Protease nhạy cảm với canxi
455	Cathepsins	/kəˈθɛpsɪnz/	Cathepsin
456	Kupffer cells	/ˈkʊpfər sɛlz/	Tế bào Kupffer
457	Megalin	/ˈmɛgəlɪn/	Megalin
458	Coated pits	/ˈkoʊtɪd pɪts/	Hố có áo
459	Endocytic vacuoles	/ˌɛndoʊˈsaɪtɪk ˈvækjuˌoʊlz/	Không bào nhập bào
460	Endocytosis	/ˌɛndoʊsaɪˈtoʊsɪs/	Nhập bào
461	G-protein–coupled type 1 PTH/PTHrP receptor	/ʤi-ˈproʊˌtin-ˈkʌpəld taɪp wʌn pi-ti-eɪʧ/pi-ti-eɪʧ-ɑr-pi rɪˈsɛptər/	Thụ thể PTH/PTHrP loại 1 cặp đôi với protein G
462	Protein kinase C (PKC)	/ˈproʊˌtin ˈkaɪneɪs si/	Protein kinase C
463	β-arrestin	/ˈbeɪtə-əˈrɛstɪn/	β-arrestin
464	Immunoradiometric assays	/ɪˌmjunoʊˌreɪdioʊˈmɛtrɪk əˈseɪz/	Xét nghiệm miễn dịch phóng xạ
465	Immunochemiluminometric assays	/ɪˌmjunoʊˌkɛmɪˌlumɪnəˈmɛtrɪk əˈseɪz/	Xét nghiệm miễn dịch hóa phát quang
466	Monoclonal antibodies	/ˌmɒnoʊˈkloʊnəl ˌæntɪˈbɒdiz/	Kháng thể đơn dòng
467	Immunochemiluminescent assay	/ɪˌmjunoʊˌkɛmɪˌluməˈnɛsənt əˈseɪ/	Xét nghiệm miễn dịch hóa phát quang
468	Immunoaffinity	/ɪˌmjunoʊəˈfɪnɪti/	Ái lực miễn dịch
469	In situ digestion	/ɪn ˈsaɪtu daɪˈʤɛsʧən/	Tiêu hóa tại chỗ
470	Liquid chromatography	/ˈlɪkwɪd ˌkroʊməˈtɒgrəfi/	Sắc ký lỏng
471	Tandem mass spectrometry	/ˈtændəm mæs spɛkˈtrɒmɪtri/	Khối phổ song song
472	Cytosolic proteins	/ˌsaɪtəˈsɒlɪk ˈproʊˌtinz/	Các protein bào tương
473	β-adrenergic agonists	/ˈbeɪtə-ˌædrəˈnɜrʤɪk ˈægənɪsts/	Chất chủ vận β-adrenergic
474	Dopamine	/ˈdoʊpəˌmin/	Dopamin
475	Prostaglandin E	/ˌprɒstəˈglændɪn i/	Prostaglandin E
476	Prolactin	/proʊˈlæktɪn/	Prolactin
477	Lithium	/ˈlɪθiəm/	Lithi
478	Progestins	/proʊˈʤɛstɪnz/	Progestin
479	Prostaglandin F2α	/ˌprɒstəˈglændɪn ɛf tu ˈælfə/	Prostaglandin F2α
480	α-adrenergic agonists	/ˈælfə-ˌædrəˈnɜrʤɪk ˈægənɪsts/	Chất chủ vận α-adrenergic
481	Fluoride	/ˈflʊəraɪd/	Florua
482	Stromal cells	/ˈstroʊməl sɛlz/	Tế bào đệm
483	Peroxisome proliferator activator receptor gamma (PPARγ)	/pəˈrɒksɪˌsoʊm prəˈlɪfəˌreɪtər ˈæktɪˌveɪtər rɪˈsɛptər ˈgæmə/	Thụ thể hoạt hóa tăng sinh peroxisom gamma
484	Mesenchymal stem cell	/ˌmɛzənˈkaɪməl stɛm sɛl/	Tế bào gốc trung mô
485	Adipocytes	/ˈædɪpoʊˌsaɪts/	Tế bào mỡ
486	Matrix-embedded growth factors	/ˈmeɪtrɪks-ɛmˈbɛdɪd groʊθ ˈfæktərz/	Các yếu tố tăng trưởng gắn trong chất nền
487	Insulin-like growth factor-I (IGF-I)	/ˈɪnsəlɪn-laɪk groʊθ ˈfæktər wʌn/	Yếu tố tăng trưởng giống insulin-I
488	WNT-Frizzled-β-Catenin pathway	/dʌbəlju-ɛn-ti-ˈfrɪzəld-ˈbeɪtə-kəˈtinɪn ˈpæθˌweɪ/	Con đường WNT-Frizzled-β-Catenin
489	Sclerostin	/sklɪəˈrɒstɪn/	Sclerostin
490	Bisphosphonates	/bɪsˈfɒsfəˌneɪts/	Bisphosphonat
491	PTH-like protein (PTHLP)	/pi-ti-eɪʧ-laɪk ˈproʊˌtin/	Protein giống PTH
492	Humoral hypercalcemia of malignancy	/ˈhjumərəl ˌhaɪpərkælˈsimiə ʌv məˈlɪgnənsi/	Tăng canxi máu thể dịch do bệnh ác tính
493	Preproportion	/priprəˈpɔrʃən/	Tiền tỷ lệ
494	Coding exons	/ˈkoʊdɪŋ ˈɛksɒnz/	Exon mã hóa
495	Intracrine messenger	/ˈɪntrəkrɪn ˈmɛsɪnʤər/	Chất truyền tin nội tiết
496	Keratinocytes	/ˌkɛrətɪˈnoʊˌsaɪts/	Tế bào sừng
497	Nuclear localization sequence	/ˈnukliər ˌloʊkələˈzeɪʃən ˈsikwəns/	Chuỗi định vị hạt nhân
498	Importin β1	/ɪmˈpɔrtɪn ˈbeɪtə wʌn/	Importin β1
499	Chondrocyte differentiation	/ˈkɒndroʊˌsaɪt ˌdɪfəˌrɛnʃiˈeɪʃən/	Sự biệt hóa của tế bào sụn
500	Mammary gland	/ˈmæməri glænd/	Tuyến vú
501	Tooth eruption	/tuθ ɪˈrʌpʃən/	Mọc răng
502	Epidermal growth	/ˌɛpɪˈdɜrməl groʊθ/	Tăng trưởng biểu bì
503	Hair follicle	/hɛr ˈfɒlɪkəl/	Nang lông
504	Periarticular chondrocytes	/ˌpɛriɑrˈtɪkjələr ˈkɒndroʊˌsaɪts/	Tế bào sụn quanh khớp
505	Indian hedgehog (IHH)	/ˈɪndiən ˈhɛʤˌhɒg/	Indian hedgehog
506	Patched 1 (PTCH1)	/pæʧt wʌn/	Patched 1
507	Growth plate	/groʊθ pleɪt/	Đĩa tăng trưởng
508	Ossification	/ˌɒsɪfɪˈkeɪʃən/	Cốt hóa
509	Perichondrial cells	/ˌpɛrɪˈkɒndriəl sɛlz/	Tế bào màng sụn
510	Placental calcium transport	/pləˈsɛntəl ˈkælsiəm ˈtrænspɔrt/	Vận chuyển canxi qua nhau thai
511	Blomstrand chondrodysplasia	/ˈblɒmstrænd ˌkɒndroʊdɪsˈpleɪʒə/	Loạn sản sụn Blomstrand
512	Cranial chondrodystrophy	/ˈkreɪniəl ˌkɒndroʊˈdɪstrəfi/	Loạn dưỡng sụn sọ
513	Osteopenic	/ˌɒstioʊˈpinɪk/	Giảm mật độ xương
514	Neovascularization	/ˌnioʊˌvæskjələrɪˈzeɪʃən/	Tân tạo mạch máu
515	Trabecular bone	/trəˈbɛkjələr boʊn/	Xương bè
516	Periosteal osteoblast function	/ˌpɛriˈɒstiəl ˈɒstioʊˌblæst ˈfʌŋkʃən/	Chức năng nguyên bào xương màng ngoài xương
517	Class B family of GPCRs	/klæs bi ˈfæməli ʌv ʤi-pi-si-ɑrz/	Họ B của các GPCR
518	GH-releasing hormone	/ʤi-eɪʧ-rɪˈlisɪŋ ˈhɔrˌmoʊn/	Hormon giải phóng GH
519	Secretin	/sɪˈkritɪn/	Secretin
520	Glucagon	/ˈglukəˌgɒn/	Glucagon
521	Glucagon-like peptide 1	/ˈglukəˌgɒn-laɪk ˈpɛptaɪd wʌn/	Peptid giống glucagon 1
522	Gastric inhibiting polypeptide	/ˈgæstrɪk ɪnˈhɪbɪtɪŋ ˌpɒliˈpɛptaɪd/	Polypeptid ức chế dạ dày
523	Vasoactive intestinal polypeptide	/ˌveɪzoʊˈæktɪv ɪnˈtɛstɪnəl ˌpɒliˈpɛptaɪd/	Polypeptid vận mạch ruột
524	Corticotropin-releasing hormone	/ˌkɔrtɪkoʊˈtroʊpɪn-rɪˈlisɪŋ ˈhɔrˌmoʊn/	Hormon giải phóng corticotropin
525	Pituitary adenylate cyclase activating protein	/pɪˈtuɪˌtɛri əˈdɛnəleɪt ˈsaɪkleɪs ˈæktɪˌveɪtɪŋ ˈproʊˌtin/	Protein hoạt hóa adenylat cyclase tuyến yên
526	G12/13-phospholipase D-transforming protein RhoA system	/ʤi-twɛlv/θɜrˈtin-ˌfɒsfoʊˈlaɪpeɪs di-trænsˈfɔrmɪŋ ˈproʊˌtin ˈroʊ-eɪ ˈsɪstəm/	Hệ thống protein RhoA biến đổi phospholipase D-G12/13
527	GPCR kinase (GRK)	/ʤi-pi-si-ɑr ˈkaɪneɪs/	GPCR kinase
528	Importins-α1	/ɪmˈpɔrtɪnz-ˈælfə wʌn/	Importin-α1
529	Nucleoplasm	/ˈnukliəˌplæzəm/	Chất nhân
530	Extracellular signal-regulated kinases (ERK)-1,2	/ˌɛkstrəˈsɛljələr ˈsɪgnəl-ˈrɛgjəˌleɪtɪd ˈkaɪneɪsɪz/	Kinase điều hòa tín hiệu ngoại bào-1,2
531	Na+-H+ exchanger regulatory factor 2 (NHERF2)	/ˈɛn-eɪ plʌs eɪʧ plʌs ɪksˈʧeɪnʤər ˈrɛgjəˌlətɔri ˈfæktər tu/	Yếu tố điều hòa trao đổi Na+-H+ 2
532	Biased agonist	/ˈbaɪəst ˈægənɪst/	Chất chủ vận thiên vị
533	Jansen metaphyseal chondrodysplasia	/ˈjænsən ˌmɛtəˈfɪziəl ˌkɒndroʊdɪsˈpleɪʒə/	Loạn sản sụn hành xương Jansen

Chia sẻ:

Facebook 0

Twitter 0

Copy 0

Telegram 0

More

Chia sẻ:

Facebook 0

Twitter 0

Copy 0

Telegram 0

Email 0

Messenger 0

Evernote 0

WordPress 0

Instagram 0

SMS 0