甲状旁腺素的生物学研究与成骨作用甲亢频道

甲状旁腺素(parathyroidhormone,PTH)是由甲状旁腺主细胞合成分泌的、含有84个氨基酸的碱性单链多肽,是调节血钙、磷水平的主要激素之一,促使血钙水平升高,血磷水平下降。可精细调节骨的合成、分解代谢,对成骨细胞和破骨细胞的分化、成熟、凋亡发挥重要作用。PTH对骨形成和骨吸收具有双重效应,持续大剂量PTH促进骨吸收,间歇性小剂量PTH促进骨形成。

PTH增高,见于原发性甲状旁腺功能亢进、异位性甲状旁腺功能亢进、继发于肾病的甲状旁腺功能亢进、假性甲状旁腺功能减退等。

PTH减低,见于甲状腺手术切除所致的甲状旁腺功能减退症、肾功能衰竭和甲状腺功能亢进所致的非甲状旁腺性高血钙症等。

一、甲状旁腺素的命名与化学结构

甲状旁腺素是甲状旁腺主细胞合成和分泌的单链多肽激素,基因定位在11号染色体短臂。甲状旁腺主细胞内首先合成前甲状旁腺激素原,即PTH的第一前身物质,含115个氨基酸,前甲状旁腺激素原在细胞内裂解为含有90个氨基酸的第二前身物质-甲状旁腺激素原,后者在细胞内裂解成为含84个氨基酸的多肽,即甲状旁腺素。正常人血浆中PTH的浓度约为1ng/ml。PTH在循环血液中的半衰期约为20min,主要在肾脏内灭活。

PTH分子式:C22H22F3N

分子量:8771.26

中文别名:西那卡塞;N-((1R)-1-(1-萘基)乙基)-3-(3-(三氟甲基)苯基)丙-1-胺

甲状旁腺素最早是由Sliye于1923年发现的。

在1929~1937年间,北美多家实验室报道了PTH可以促进骨形成、增加骨量,改善骨的生物力学性能。

19世纪70~80年代,美国哈佛大学麻省总院研究证明,甲状旁腺素N端的34个氨基酸残基PTH(1-34)与由84个氨基酸组成的天然PTH具有相同的受体结合和激活功能。

甲状旁腺素N端氨基酸序列高度保守,为PTH生物活性所必需,与靶组织受体结合后可产生生物学效应。PTH氨基端1-34氨基酸片段,具有与内源性PTH相同的与受体结合的能力、相似的作用机制及生物学效应。

二、甲状旁腺素的生理作用

甲状旁腺素作用的靶器官是肾脏,骨骼和小肠。PTH受体分为Ⅰ型甲状旁腺素受体(PTHR1)、Ⅱ型甲状旁腺素受体-2(PTHR2)、Ⅲ型甲状旁腺素受体-3(PTHR3)3类,其中PTHR1最为重要。PTH通过刺激靶器官发挥正常生理作用,作用机制复杂,主要通过自分泌与旁分泌形式对靶细胞起调控作用。

PTH通过对骨、肾脏、小肠的作用来调节体内的钙磷代谢,是调节血钙、血磷水平的主要激素之一,总的效应是升高血钙和降低血磷。

PTH通过作用于靶细胞膜上PTHR1发挥生物学作用,主要是通过3条信号通路的激活:①cAMP/PKA通路、②PLC/PKC通路、③nonPLC/PKC通路。

其中,最主要的信号转导途径是腺苷酸环化酶(adenylatecyclase,AC)-环磷酸腺苷(cyclicAMP,cAMP)-蛋白激酶A(proteinkinaseA,PKA)通路。PTH作用于靶细胞膜激活环磷酸腺苷,增加胞质内cAMP及焦磷酸盐的水平。cAMP促进线粒体内Ca2+向胞质透出,焦磷酸盐则作用于细胞膜外侧,增加Ca2+向细胞内透入,使细胞质Ca2+浓度升高,激活细胞膜上的“Ca2+-ATP酶”(钙泵),将细胞内Ca2+大量输送到细胞外液,使血钙升高,血磷降低,维持血钙平衡。

PTH还可通过磷脂酶C(phospholipase,PLC)-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)-蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)信号转导途径发挥生理作用,PLC催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)分子,水解成磷酸肌醇(IP)和DAG,引起胞内钙离子的释放,进而激活PKC,PLC/PKC信号通路对PTH破骨作用有辅助增强的功能。

PTH可通过非PLC依赖PKC激活途径(PTH/nonPLC/PKC)进行成骨调节作用。此外,PTH也可通过β-arrestin通路等信号途径,调节血钙平衡。

1、甲状旁腺素对肾脏与小肠的作用

PTH对肾脏的直接作用是促进远曲小管对Ca2+的重吸收,减少Ca2+从尿中排泄,使血钙升高。抑制近曲小管对磷的重吸收,尿中磷酸盐增加,血磷降低。

PTH增强肾1-α羟化酶活性,活化维生素D3,使25-羟维生素D3转化为1,25-双羟维生素D3,1,25(OH)2D3进入小肠粘膜内,生成与钙亲和力很强的钙结合蛋白D,间接使肠道Ca2+的吸收增加。

2、甲状旁腺素对骨重建的影响

研究表明,PTH对骨形成和骨吸收具有双重效应,持续大剂量PTH促进骨吸收,间歇性小剂量PTH促进骨形成。

持续大剂量给予PTH时,PTH通过RANKL-OPG-RANK受体信号通路,上调破骨细胞RANKL的表达,诱导成熟的破骨细胞形成,明显提高破骨细胞生物活性,抑制破骨细胞凋亡,加快骨吸收。

PTH提高骨密度、增加骨量,降低骨折风险的同时,可以增强软骨内成骨、膜内成骨与骨痂重建,加快骨组织修复,促进骨折愈合。

Kim等实验证明PTH可促使内衬细胞,转化为成熟的成骨细胞,从而促进骨形成。

Ben-awadh等研究表明PTH可通过甲状旁腺素受体信号通路,上调破骨细胞RANKL的表达,从而诱导骨吸收。

Friedl等研究PTH对大鼠松质骨骨密度的影响,结果显示,PTH能够促进大鼠软骨修复,增加骨痂的体积、提高骨密度、增强抗扭强度和刚度,促进骨形成。

Mognetti等对小鼠胫骨骨折模型给予研究PTH(1-34)治疗的实验研究显示,PTH(1-34)可加速小鼠胫骨骨折部位骨痂矿化、提高骨痂硬度。

陈波等探讨重组人甲状旁腺素PTH1-34(hPTH1-34)对去卵巢大鼠骨质疏松的治疗作用,结果显示,hPTH1-34可通过刺激成骨细胞的活性,抑制破骨细胞,显著增加大鼠股骨、腰椎BMD,对去卵巢大鼠骨质疏松治疗有效。

林华教授等、Ellegaard等的研究均显示,PTH(1-34)可加强皮质骨厚度,增加骨小梁的连通性,提高骨的微体系结构及生物力学特性,改善骨质量,改善骨折愈合能力。

Sloan等采用动物应力性骨折模型的研究结果显示,PTH(1-34)可促进皮层内骨重塑过程,提高骨折愈合能力。

Komatsubara等对股骨骨折大鼠给予PTH治疗,结果显示,PTH治疗组可形成更大、更密集和更成熟的骨痂,PTH可改善骨折动物模型的生物力学性能,加快骨矿化。

四、甲状旁腺素的临床应用

1、PTH是诊断骨质疏松的重要骨代谢调节激素

甲状旁腺素可有效调节人体血浆Ca2+离子水平,同时PTH的分泌受血浆Ca2+浓度的反馈调节,血浆Ca2+浓度升高,PTH的分泌受到抑制;血浆Ca2+浓度降低,则刺激PTH的分泌。临床骨质疏松诊断与鉴别诊断,需检测PTH。

绝经期妇女,体内雌激素水平降低,对PTH促骨吸收作用的抑制减弱;老年男性患者,体内雄激素分泌严重不足,肾功能显著减退,PTH分泌明显增加,骨吸收增加,骨密度降低,从而诱发骨质疏松。

谢海燕的临床研究,探讨25-羟基维生素D3、骨钙素、甲状旁腺素检测在骨质疏松症诊断中的应用价值,结果表明,骨质疏松患者血清PTH水平异常升高,血清骨钙素、25-羟基维生素D3,水平异常降低,临床上,可以将PTH作为骨质疏松诊断的主要参考指标。

Tannenbaum等对绝经后骨质疏松患者血清PTH检测结果显示,PTH升高者占15.6%,建议临床实验室应将血清PTH、钙和尿钙作为诊断骨质疏松的基本检测项目,以对骨质疏松病因进行评估。

2、PTH治疗骨质疏松、促进骨折愈合

PTH是目前临床应用治疗骨质疏松药物中,唯一的促进骨形成的药物。并可降低椎体及非椎体骨折的发生。

Yamamoto等一项对日本1671名具高骨折风险的骨质疏松患者给予PTH(1-34)治疗12个月,结果显示,患者腰椎、股骨颈骨密度较治疗前增加,患者背痛的视觉模拟量表评分(VAS)从治疗开始后3个月持续下降。

Niimi等对80岁以上老年骨质疏松患者,连续两年每日给予PTH(1-34)治疗,结果显示,患者腰椎和股骨颈骨密度均显著增加。

Han等一项荟萃研究显示,对绝经后骨质疏松患者给予PTH(1-34)治疗,患者椎体骨密度提高8.14%,髋部骨密度提高2.84%,椎体骨折发生率降低70%,非椎体骨折发生率降低38%。

Rajzbaum等一项对309名绝经后骨质疏松患者给予特立帕肽治疗6个月的试验研究显示,患者腰背痛明显缓解,骨折发生率明显下降。

Walsh等对75岁以上骨质疏松患者给予PTH(1-34)治疗发现,使用36周后,PTH(1-34)能明显改善患者骨质疏松引起的背痛,降低骨折发生率,提高患者生活质量。

Orwoll等对男性骨质疏松患者给予PTH(1-34)治疗,试验组患者椎体骨密度、股骨颈骨密度均较安慰剂组明显增加,说明甲状旁腺素对男性骨质疏松也具有良好的治疗效果。

Aspenberg等一项回顾性研究发现,给予桡骨远端骨折后患者使用不同剂量PTH(1-34)治疗后,患者骨折愈合情况良好,PTH(1-34)可以促进骨折部位早期骨痂形成,促进骨折愈合。

Ohtori等一项前瞻性研究显示,使用PTH(1-34)与双膦酸盐药物比较,更能有效地提高绝经后患者腰椎植骨融合的成功率。

Saag等一项对428名糖皮质激素所致骨质疏松(GIOP)患者随机双盲对照试验研究显示,治疗18个月后,PTH(1-34)治疗组患者腰椎骨密度较阿仑膦酸钠治疗组增加明显,患者椎体骨折发生率显著低于阿仑膦酸钠组。说明甲状旁腺素对糖皮质激素性骨质疏松治疗有效,且效果优于阿仑膦酸钠。

Ohtori等对绝经后骨质疏松合并腰椎滑脱患者,行腰椎后外侧减压植骨融合内固定术的试验中,术后2个月~8个月期间,一组使用PTH(1-34)治疗,另一组口服利塞膦酸钠治疗,结果显示,PTH(1-34)组能更快、更好的促进骨折愈合。表明,甲状旁腺素能加快腰椎后外侧减压植骨融合内固定术后的脊柱融合。

结语

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THE END
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8.甲状旁腺的作用是什么甲状旁腺激素的总作用是升高血钙、降低凝血,甲状旁腺激素的靶器官主要是肾和骨。 对肾脏的作用是促进肾远曲小管和集合管钙的再吸收,减少钙的排泄,提高血钙。 甲状旁腺激素还可抑制近端和远端肾小管对磷的再吸收,促进磷的排泄,导致尿磷增加、凝血降低。 https://www.chaonei.com/news_14361659
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10.甲状旁腺功能亢进与骨病二、甲状旁腺功能亢进的患者为什么会发生骨质疏松? 甲状旁腺激素(PTH)是参与骨骼代谢和调节钙、磷代谢,在保证血钙、磷的正常水平方面起着重要作用的一种激素。它的主要生理功能是增强破骨细胞的活性,促进骨吸收,释放钙磷入血;同时在肾脏可增加肾小管对钙的重吸收,减少磷的重吸收;并可促进25(OH)D https://www.chunyuyisheng.com/pc/article/174379/
11.甲状旁腺在人体起什么作用甲状旁腺在人体起什么作用 甲状旁腺是我们人体的另一个腺体,既然叫做甲状旁腺,它肯定与甲状腺相关,实际上,甲状旁腺位于甲状腺的背面,一般来说,位于四个角,因为我们甲状腺是一个蝶形的腺体,通常我们的绝大部分人是有四个甲状旁腺,甲状旁腺主要影响的是我们体内的钙磷代谢,主要对于血钙和血磷的影响是非常大的,https://m.120ask.com/member/doc/mip_video/128784.html