Metabolismo ósseo

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Thalia Feitosa, Bioquímica – Aula 9. 
Metabolismo Ósseo 
O tecido ósseo é um tecido metabolicamente ativo, que 
tem algumas particularidades para manter sua atividade. 
E principalmente a sua atividade metabólica está ligada 
aos processos de renovação e remodelação. 
Temos variadas células que vão estar associadas a esse 
processo: osteoblastos, osteoclastos e osteócitos, cada 
uma com um papel metabólico diferenciado. 
Os processos que concretizam essa atividade metabólica 
específica desse tecido relacionadas a renovação e 
remodelamento são processos antagônicos e acoplados, 
então formação e reabsorção vão estar acontecendo 
simultaneamente – é importante que aconteçam de 
maneira equilibrada para não haver um excesso de 
calcificação nos ossos ou um osso fraco (homeostasia). 
Para manter esse equilíbrio temos um complexo sistema 
de controle que está relacionada a hormônios, fatores 
físicos e fatores humorais (fatores imunológicos locais). E 
alguns fatores externos também podem ter uma relação 
com a capacidade de renovação e remodelamento, 
como idade, doenças ósteo-metabólicas, mobilidade 
diminuída, ação de algumas moléculas como fármacos 
por exemplo. – existem relações que podem fazer com 
que haja a alteração dessa capacidade metabólica neste 
tecido. 
Diáfise: corpo dos ossos 
Epífise: extremos dos ossos 
Metáfise: área que converge diáfise para a epífise 
Osso trabecular: homeostase mineral 
Osso cortical: sustentação estrutural 
Células Ósseas 
Osteoclastos: onde se localizam as enzimas 
desmineralizantes 
Osteoblastos: forma os tipos diferentes de ossos (cortical 
e trabecular). 
Osteócitos: são as células indiferenciadas – osso mais 
maduro, matriz óssea 
Ainda temos os componentes da cartilagem, que vão ser 
a parte onde há o estímulo para a síntese proteica. 
Marcadores: prolina e hidroxiprolina. 
Processos Antagônicos e Acoplados 
Temos por exemplo, um osteoclasto e um osteoblasto 
(uma célula mais diferenciada e uma célula mais 
precurssora), existe uma relação entre elas na 
reabsorção que é mediada pelos osteoclastos e a 
formação do tecido ósseo que é mediada pelos 
osteoblastos. 
Então, os osteoblastos que são mais indiferenciadas é 
que sofre a ação do paratormônio e da vitamina D, por 
exemplo. Que vai estimular essa célula a produzir fatores 
de diferenciação, fatores de crescimento e vão fazer 
então com que o osteoclasto faça a sua atividade de 
reabsorção, e ao passo em que faz isso, secreta 
moléculas que também vão regular a atividade dos 
osteoblastos. Então os osteoblastos, são a linhagem 
precurssora de células, são quem vão produzir moléculas 
que vão fornecer a atividade para os osteoclastos. Ao 
mesmo tempo em que estou produzindo células para a 
formação do tecido ósseo (osteoblasto), eu estou 
ativando a célula que vai controlar esse processo. 
 
 
Se tivéssemos só osteoblasto se diferenciando, só 
teríamos osso compacto e não ia ter uma capacidade 
desse tecido de trocar íons e minerais, de contribuir com 
a regulação. Então, quando o osteoclasto consegue fazer 
esse metabolismo de reabsorção e ao mesmo tempo 
controlar a atividade dos osteoblastos eu tenho 
processos que são antagônicos e acoplados. Enquanto 
um estimula o outro, o outro controla a atividade do 
seguinte. 
O IGF vai agir nos osteoblastos. 
 
 
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Matriz Extracelular Óssea 
A matriz extracelular óssea vai ter células com papéis 
diferenciados e tem componentes orgânicos e 
inorgânicos. 
Quando falamos de matriz inorgânicas, o componente 
que vai prevalecer acima de 90% é o fosfato de cálcio 
e pode estar ligado de várias maneiras diferentes, sendo 
que a hidroxiapatita é o principal componente da matriz 
inorgânica. 
 
 
 
Moléculas que vão formar o tecido conjuntivo e vão dar 
uma capacidade sobre essas células do tecido ósseo de 
que haja tanto ancorajem do tecido ósseo nos outros 
tecidos quanto também uma capacidade de filtração, 
absorção de moléculas. 
Colágeno é uma proteína quartenária chamada de super 
alfa hélice, que tem na sua composição poucos 
aminoácidos que vão se repetindo. Em geral, os 
diferentes tipos de colágeno tem 3 aminoácidos que se 
repetem : glicina, prolina e lisina. A prolina e lisina podem 
ou não ser hidroxiladas. A hidroxilação vai garantir a 
formação das pontes cruzadas. 
Ponte cruzada: uma cadeia faz ponte de hidrogênio com 
a outra e essa ponte de hidrogênio só é possível por 
causa da repetição sequencial desses aminoácidos. Sem 
a ponte cruzada é como se o colágeno fosse frouxo. 
 
 
Quem faz a hidroxilação dos aminoácidos é a vitamina C. 
 
Então, vitamina C é tão importante quanto os 
aminoácidos para a síntese endógena do colágeno. 
Além do colágeno, temos outras proteínas que vão 
garantir essa relação do tecido conjuntivo que vai 
favorecer a metabolização do tecido ósseo. 
 
Os condrócitos vão ser o maior sítio para síntese dessas 
proteínas, por isso que a ação do GH é tão importante 
sobre os condrócitos. 
 
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A elastina tem a capacidade de estabelecer ligações 
covalentes entre suas próprias moléculas e essas ligações 
dão a capacidade de distensão e de relaxamento dessa 
proteína, por isso é tão importante na relação com vasos 
sanguíneos e tendões. 
 
A laminina tem duas atividades, tem a atividade de 
estruturar essa ligação tanto com outras proteínas 
(ex:colágeno e elastina) e também com as células. 
Ela tem domínios diferentes na mesma proteína, tem 3 
cadeias e cada uma tem uma parte mais linear e 
estrutural e uma parte globular que é mais ativa. 
Importante enzima de associação com outras proteínas. 
 
Além de todas essas proteínas, existem outros tipos de 
moléculas que são importantíssimos: os 
glicosaminoglicanos. Rica em dissacarídeos de amino 
açúcares (açúcares que tem nitrogênio), são longas 
cadeias repetidas de dissacarídeos. Com as ligações entre 
esses dissacarídeos intermediada pela eletronegatividade 
do nitrogênio, faz com que haja uma capacidade dessas 
moléculas se comprimirem e expulsarem a água ou 
então se expandirem e associarem a água nas suas 
moléculas. 
Essas moléculas não estão sozinhas na nossa matrix 
extracelular, estão associadas a pequenas porções de 
proteína – por isso que não chama de glicoproteína, só 
posso chamar assim quando tiver concentrações iguais 
da parte glicídica e proteica. (nessa, tenho muito mais 
dissacarídeo do que proteína) 
 
Proteoglicanos são a associação de glicosaminoglicanos 
com uma proteína central que vai agregar. Então, uma 
proteína central associada a unidades dissacarídicas 
repetitivas. Isso é importante porque vai formar um gel, 
principalmente na composição da matriz óssea. Esse gel, 
além de atividade lubrificante nos nossos espaços 
interarticulares, tem também a capacidade de promover 
uma difusão de íons cálcio. A difusão de íons cálcio nessa 
matriz é fundamental que haja os mecanismos de 
absorção ósseo, absorção de cálcio do plasma para o 
tecido ósseo. E por outro lado, esse gel não vai favorecer 
a saída de cálcio. 
 
 
 
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Os glicosaminoglicanos não ficam livres, precisam ficar 
ligados á uma proteína. 
 
Parte proteica só garante estrutura, quem é funcional são 
os dissacarídeos. 
 
Controle da Síntese Proteica nos Osteoblastos 
Eu tenho o estímulo da síntese proteica vindo 
indiretamente do GH nos osteoblastos, que tem 
receptores IGF. O paratormônio também vai fazer essa 
atividade, vai fazer de estímulo a síntese proteica geral. 
A vitamina D3 tem a capacidade de regular 
principalmente a expressão gênica de uma proteína que 
é a osteocalcina, que é uma proteína que vai ter afinidade 
com a hidroxiapatita. E temos uma enzima, fosfatase 
alcalina, que fica aderida a membrana das células e vai 
fazer com que haja uma relação de transporte de 
aminoácidos – enzima da superfície que vai estar sempreativa quando o osteoblasto estiver em atividade pela 
síntese proteica. Essa enzima não está presente 
somente no tecido ósseo, também está no fígado e no 
intestino, é usada como exame bioquímico para avaliar 
doenças hepáticas e ósseas. 
 
Além do estímulo a síntese proteica dos osteoblastos, 
existe a relação da mineralização até que esses minerais 
em associação com essa atividade metabólica e de 
síntese proteica dos osteoblastos estimulem a 
diferenciação dessas células para que essas células façam 
a formação do tecido ósseo. 
 
O cálcio e o fosfato da matriz vão se ligar com aquelas 
proteínas. 
Osteoblastos vão secretar a fosfatase alcalina que vai 
fazer a reação de desfosforilação, vai ser importante 
para a formação dos cristais de hidroxiapatita.. 
Uma vez que os osteoblastos absorvem cristais de 
hidroxiapatita, eu tenho a formação de um osso novo. 
 
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A vitamina D, apesar de ter um efeito sinérgico com o 
paratormônio, ela tem um mecanismo de conservatório 
muito maior, ao mesmo tempo que ela está auxiliando 
na retirada de cálcio nos tecidos ósseos, ela está 
aumentando a absorção intestinal para fazer o equilíbrio. 
A função dela é jogar cálcio na corrente sanguínea, mas 
ela ajuda equilibrando. Ela estimula mais a formação, 
enquanto que o paratormônio só estimula a reabsorção. 
 
Calcitonina é secretada pelas células parafoliculares da 
tireoide. 
O paratormônio vai ser estimulado pelo cálcio sanguíneo 
e vai agir em sinergismo com a vitamina D, ele só 
contribui para o aumento da absorção de cálcio no 
intestino devido a ativação da vitamina D. 
 
 
O nível plasmático elevado de cálcio elevado vai agir 
sobre receptores da célula parafoliculares da tireoide 
estimulando a secreção da calcitonina. 
 
Derivada do colesterol, produzida no nosso organismo. 
Precisa ser hidroxilada para ficar ativa. 
 
A partir da metabolização enzimática do colesterol, forma 
dehidrocolesterol (D2), pela ação da luz ultra violeta 
aqueles quatro anéis esteroidais que veio do colesterol, a 
luz ultra violeta rompe essa ligação abrindo o anel. A 
abertura desse anel é importante porque vai dar uma 
capacidade de hidroxilação para essa molécula. 
Depois ela é hidroxilada no carbono 25 e na sequência 
ela é hidroxilada no carbono 1. 
 
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Então, a D3 é ativada. 
Quando a 1 hidroxilase que é renal não estiver ativa, existe 
uma outra hidroxilase que é a 24 hidroxilase que pode 
ser ativada no local. E aí a molécula 24,25- colecalciferol 
não tem atividade sobre o metabolismo de cálcio, só a 
1,25. 
 
Baixo cálcio no sangue, vai fazer com que haja liberação 
do paratormônio e a ativação da vitamina D. A ação das 
duas moléculas sobre os osteoblastos vai fazer com que 
haja liberação de cálcio para o soro. A vitamina D está 
atuando no intestino, provocando a síntese e secreção 
de calbindina que está de fato realizando absorção do 
cálcio, contribuindo mais ainda para aumentar o cálcio 
plasmático. No rim, temos uma ação do paratormônio 
importante, positiva e negativa. A ação negativa é 
impedindo a liberação de cálcio na urina. A ação positiva 
vai contribuir com a atividade da vitamina D, é a ativação 
do paratormônio ativando no rim a 1 hidroxilase. 
Quando o cálcio está alto no soro e não temos 
paratormônio, a calcitonina não vai agir na ativação da 1 
hidroxilase, permitindo que a 24 hidroxilase haja sobre a 
vitamina D, formando o 24,25 vitamina D que não é o 
calcitriol. 
Eu não tenho paratormônio quando o cálcio está alto no 
soro. A calcitonina vai inibir a saída de cálcio do tecido 
ósseo para o sangue. No rim, ela vai agir estimulando a 
liberação de cálcio na urina. A não ativação da 1 hidroxilase 
permite com que a atividade enzimática da 24 hidroxilase, 
que tem um km bem maior para a vitamina D do que a 
1 hidroxilase, aja. 
Na baixa concentração de vitamina D, temos a atuação 
isolada do paratormônio sobre o tecido ósseo. Para 
garantir os níveis plasmáticos de cálcio no soro, ele vai 
retirar muito cálcio do tecido ósseo, porque os 
mecanismos de conservação dados pelo sinergismo 
entre eles não vai existir porque você está com baixa de 
vitamina D. 
Ter vitamina D em excesso é mais prejudicial, age não 
tão forte se houvesse paratormônio mas ajuda nos 
mecanismos de conservação que garante níveis 
plasmáticos de cálcio no soro. Na ausência do 
paratormônio, a calcitonina vai estar aginda e 
promovendo a liberação de cálcio pela urina e a ausência 
de paratormônio pode interferir nos níveis de 1,25 de 
hidroxi vitamina D, fazendo com que haja prevalência da 
24 hidroxilase. O excesso da vitamina D age para que 
não aja a conservação renal e vai acabar 
comprometendo os próprios níveis de vitamina D. 
 
A maior parte do cálcio está ligada a fosfato e tem hora 
que você consegue tirar nos mecanismos de 
reabsorção, tanto o cálcio quanto o fósforo e tem hora 
que não. As vezes o paratormônio age de maneira mais 
prevalente em m outro em outro. 
Nos ossos, a ação do paratormônio é bem forte para a 
retirada do cálcio, aumentar os níveis plasmáticos de 
cálcio. Fosfóro age menos, fica mais retido. 
Nos rins, o paratormônio consegue fazer uma pequena 
conservação do cálcio. Conserva mais o fosfato. 
No intestino, age de maneira mais discreta porque sua 
ação é muito mais relacionada a vitamina D. 
Vai haver aumento do cálcio livre, em relação ao fosfato. 
Isso é bom, porque eu quero cálcio livre para outros 
processos, o cálcio ligado ao fosfato só serve para formar 
os cristais de hidroxiapatita, mineralização. 
O uso da vitamina D exógeno pode ser maléfico pois 
pode fazer com que você tenha uma diminuição do 
 
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cálcio, enfraquecimento do cálcio do tecido ósseo, 
porque você joga o cálcio para o plasma mas libera ele 
todo no rim e você leva ao enfraquecimento. 
A vitamina D atua em vários processos imunológicos.