Metabolismo do osso e homeostase do cálcio

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Metabolismo do osso e homeostase do cálcio
Maria Alice 2020.3
· Muitas funções celulares dependem do controle rigoroso da concentração extracelular de cálcio como a contração muscular e a coagulação sanguínea.
· O osso é um reservatório de cálcio, o esqueleto contém 99% do cálcio na forma de hidroxiapatita, o restante encontra-se disperso nos tecidos moles, dentes e líquido extracelular.
· O colágeno e a hidroxiapatita são os principais componentes de matriz óssea.
· O colágeno tipo I é a proteína presente em maior porgentagem(90%) da matriz óssea, a associação de hidroxiapatita com colágeno e a calcificação óssea são controladas pela presença de glicoproteínas e proteoglicanos com alta capacidade de ligação iônica.
· A matriz orgânica não calcificada/ mineralizada presente no interior do osso conhecida como osteóide, se torna mineralizada por meio do seguinte mecanismo:
· No espaço extracelular do osso, vesículas da matriz derivadas da membrana plasmática atuam como um foco para a deposição de fosfato de cálcio. Nesse ambiente, os osteoblastos secretam proteínas de matriz que rapidamente mineralizam.
OBS! Esse processo é inibido pelo pirofosfato presente na matriz, enquanto que a fosfatase alcalina secretada pelos osteoblastos destrói o pirofosfato permitindo a mineralização
· Quando há carência desses minerais, a porcentagem de osteóide dentro do osso aumenta, resultando em osteomalácia.
· Quantidades pequenas de cálcio são trocadas diariamente entre o osso e o fluido extracelular como resultado da remodelação óssea.
· Estão envolvidos nesse processo os osteoclastos que realizam a reabsorção (retira o cálcio do osso e coloca na corrente sanguínea) e os osteoblastos que são responsáveis pela formação de osso novo.
· A atividade aumentada dos osteoclastos está relacionada com a osteoporose,artrite reumatóide e a metástase do câncer.
OBS! a catepsina auxilia na reabsorção óssea, estudos tentam produzir uma substância que inibam a catepsina, uma vez que ela contribui para a osteoporose
· A maturação do osteoclasto a partir de suas células é induzida por fatores de crescimento como o (M-CSF).
· Outro fator é a proteína RANK que está relacionada com o receptor de necrose tumoral.
· O RANK possui um ligante o RANKL, essa ligação é diminuída quando este se liga à osteoprotegerina(OPG)
· Juntos o RANKL e OPG controlam a diferenciação e a ativação dos osteoclastos, o RANKL estimula a reabsorção enquanto o OPG inibe
OBS! Os estrogênios induzem a síntese de OPG.
· O PTH (paratormônio) ativa os osteoclastos via osteoblasto e calcitonina.
OBS! PTH estimula a hipercalcemia, uma vez que coloca cálcio no sangue.
· Outros fatores atuam no processo agindo por meio da osteoprotegerina e RANKL como TNF IL-1 e o interferon.
· Os osteoblastos são provenientes do mesênquima, osteoblastos maduros sintetizam colágeno tipo 1, osteocalcina, proteínas de adesão celular (trombospondina, fibronectina, sialoproteína óssea e osteopontina).
Matriz Extracelular 
 1.1. Compostos Orgânicos (35%) 
 - Colágeno (90%) tipo I e IV 
 - Substância fundamental (10%):
 glicoproteínas, proteoglicanos (condroitin sulfato e ác. hialurônico), osteocalcina-Gla (liga-se ao cálcio da hidroxiapatita), osteopontina (liga-se a hidroxiapatita e a integrinas dos osteoblastos e osteclastos), sialoproteína óssea (liga-se a integrinas dos osteoblastos e osteócitos e a componentes da matriz, adesão de células à matriz) 
1.2. Compostos Inorgânicos (65%) 
 - cálcio e fosfato (hidroxiapatita – Ca10(PO4 )6 (OH)2 , sódio, potássio, zinco, magnésio e carbonato.
OBS! 50 a 60% está nos ossos (30% permutável), Sua deficiência acentua a perda óssea associada à doença periodontal e compromete a manutenção dos implantes com osteointegração.
MECANISMO DE CALCIFICAÇÃO ÓSSEA
1)Osteoblastos ativos sintetizam e expulsam para o meio extracelular o colágeno.
2)As fibras de colágeno formam um arranjo da matriz orgânica ao redor da célula. Esse conjunto célula + matriz recebe o nome de osteóide.
3)Cálcio e fosfato é depositado sobre o osteóide, mineralizando a matriz orgânica. A fosfatase alcalina e osteocalcina são importantes para a formação óssea. A concentração no plasma dessas duas proteínas servem como marcadores da atividade dos osteoblastos.
4) A mineralização é uma combinação de CaPO4 , OH, HCO3 - e hidroxiapatita.
MECANISMO DE REABSORÇÃO ÓSSEA
1)Osteoclastos: a aderência dos osteoclastos à matriz orgânica ocorre através das moléculas de adesão (integrinas) e osteopontinas. 
OBS! O local onde ocorre a reabsorção é chamado de lacuna de howship.
2)O primeiro processo na reabsorção óssea é a mobilização dos cristais. O pH baixo solubiliza os cristais (osteoclastos secretam ácidos cítrico e lático esses ácidos estão mitocôndria e vesícula secretora). 
3) Fibras de colágeno digeridas pelas colagenases e outras enzimas lisossomais.
4) Englobamento por fagicitose de partículas da matriz
OBS! Os ácidos digerem a matriz ionorgânica, enquando as proteases digerem a matriz orgânica.
OBS! As integrinas juntamente com as osteopontinas, impedindo o escape dos ácidos e proteases, evitando que eles promovam a degeneração de outras estruturas.
Equilíbrio reabsorção/ mineralização osso alveolar 
· O osteoblasto mediante estimulo de citocinas inflamatórias ou PTH coloca em sua superfície o RANKL que se liga ao RANK do osteoclasto precursor, o que ativa o osteoclasto, iniciando o processo de reabsorção.
· Em contrapartida o osteoblasto produz a OPG, que se liga o RANK, impedindo a ligação do RANKL e por consequência a reabsorção.
· Além da liberação de citocinas inflamatórias,outros fatores como trauma,tratamentos ortodônticos,infecções e hiperglicemia acionam o processo de reabsorção.
OBS! fatores que ativam a expressão do OPG: ca++,TGFB e estrogênio, os fatores que inibem são prostaglandina (PGE2) e glicocorticóide.
OBS! mecanismos de estresse como caminhar, correr, realizar atividade física e etc.. inibem o RANKL e IL-1,PTH,TNF e etc.. ativam o RANKL.
OBS! desonumabe é um medicamento que auxilia no combate à osteoporose, uma vez que seus anticorpos se ligam ao RANKL impedindo que ele se ligue ao RANK. 
Correlação com a odontologia:
· A osteoporose provoca diminuição da densidade mineral óssea da mandíbula e do côndilo, extensa reabsorção óssea alveolar pós-exodontia, redução do número de trabéculas ósseas e consequentemente do volume ósseo na região interradicular, além de aumento do número de dentes perdidos.
· Movimentação óssea (rompimento dos ligamentos periodontais formados a partir do colágeno) e Periodontite (ação de bactérias que destroem a matriz orgânica, atingindo osso e ligamento) sofrem reabsorção.
Funções do cálcio
· Sinalização celular 
· Transporte e estabilidade de membranas 
· Neurotransmissão
· Contração muscular
· Manutenção e tônus da musculatura lisa
· Coagulação sanguínea 
· Co-factor de enzimas
· Secreção hormonais 
· Divisão e crescimento celular 
· Controle do metabolismo hepático do glicogênio
· Mineralização óssea