Паратиреоидный гормон в регуляции процессов роста и резорбции кости в норме и патологии
- Авторы: Воронцова М.В.1,2, Кулебякин К.Ю.1, Маказан Н.В.2, Созаева Л.С.1,2, Тюрин-Кузьмин П.А.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии
- Выпуск: Том 76, № 5 (2021)
- Страницы: 506-517
- Раздел: АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ
- URL: https://ogarev-online.ru/vramn/article/view/125649
- DOI: https://doi.org/10.15690/vramn1440
- ID: 125649
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Паратиреоидный гормон (ПТГ) — ключевой гормон, регулирующий гомеостаз кальция в организме. Поскольку основным депо кальция в организме является костная ткань, ПТГ оказывает определяющее влияние на ее гомеостаз. При этом гормон способен активировать как образование, так и резорбцию кости. Таким образом, ПТГ может обеспечивать сопряжение анаболических и катаболических процессов, что необходимо для обновления костной ткани, которая находится под постоянной механической нагрузкой. В то же время использование ПТГ в медицинской практике достаточно невелико, несмотря на его высокий потенциал в качестве основы для терапии различных патологий, связанных с нарушением обмена кости. В представленном обзоре рассмотрены молекулярные механизмы действия ПТГ на клетки костной ткани, описаны сигнальные внутриклеточные каскады. В отдельном разделе рассматриваются клеточные механизмы действия ПТГ на гомеостаз кости, обсуждается, как воздействие гормона на разные типы клеток обеспечивает сопряжение между процессами синтеза и резорбции. Кроме того, в обзоре рассматриваются заболевания, связанные с нарушением гомеостаза костной ткани, а также роль ПТГ и нарушения его сигналинга в их этиологии.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Мария Владимировна Воронцова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии
Email: maria.v.vorontsova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9124-294X
SPIN-код: 4168-6851
ResearcherId: Y-8894-2018
к.м.н.
Россия, 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10; МоскваКонстантин Юрьевич Кулебякин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: konstantin-kuleb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6954-5787
SPIN-код: 7573-8527
Scopus Author ID: 54400164600
ResearcherId: B-4292-2012
к.б.н.
Россия, 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10Надежда Викторовна Маказан
Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии
Автор, ответственный за переписку.
Email: nmakazan@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3832-6367
SPIN-код: 7156-6517
к.м.н.
Россия, 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10Лейла Салиховна Созаева
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии
Email: Leila.sozaeva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5650-1440
SPIN-код: 9983-5662
к.м.н.
Россия, 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10; МоскваПетр Алексеевич Тюрин-Кузьмин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: tyurinkuzmin.p@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1901-1637
SPIN-код: 2149-7839
Scopus Author ID: 36646806400
ResearcherId: A-8193-2014
к.б.н.
Россия, 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27, корп. 10Список литературы
- Lupp A, Klenk C, Röcken C, et al. Immunohistochemical identification of the PTHR1 parathyroid hormone receptor in normal and neoplastic human tissues. Eur J Endocrinol. 2010;162(5):979–986. doi: https://doi.org/10.1530/eje-09-0821
- Brenza HL, Kimmel-Jehan C, Jehan F, et al. Parathyroid hormone activation of the 25-hydroxyvitamin D3-1alpha-hydroxylase gene promoter. Proc Natl Acad Sci USA. 1998;95(4):1387–1391. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.95.4.1387
- Potts JT. Parathyroid hormone: past and present. J Endocrinol. 2005;187(3):311–325. doi: https://doi.org/10.1677/joe.1.06057
- Abou-Samra AB, Jüppner H, Force T, et al. Expression cloning of a common receptor for parathyroid hormone and parathyroid hormone-related peptide from rat osteoblast-like cells: A single receptor stimulates intracellular accumulation of both cAMP and inositol trisphosphates and increases intracellular free calcium. Proc Natl Acad Sci USA. 1992;89(7):2732–2736. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.89.7.2732
- Usdin TB, Hoare SRJ, Wang T, et al. TIP39: a new neuropeptide and PTH2-receptor agonist from hypothalamus. Nat Neurosci. 1999;2(11):941–943. doi: https://doi.org/10.1038/14724
- Castro M, Nilolaev VO, Palm D, et al. Turn-on switch in parathyroid hormone receptor by a two-step parathyroid hormone binding mechanism. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102(44):16084–16089. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0503942102
- Shaywitz AJ, Greenberg ME. CREB: a stimulus-induced transcription factor activated by a diverse array of extracellular signals. Annu Rev Biochem. 1999;68:821–861. doi: https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.68.1.821
- Ferrandon S, Feinstein TN, Castro M, et al. Sustained cyclic AMP production by parathyroid hormone receptor endocytosis. Nat Chem Biol. 2009;5(10):734–742. doi: https://doi.org/10.1038/nchembio.206
- Luttrell LM, Lefkowitz RJ. The role of beta-arrestins in the termination and transduction of G-protein-coupled receptor signals. J Cell Sci. 2002;115(Pt 3):455–465.
- Wehbi VL, Stevenson HP, Feinstein TN, et al. Noncanonical GPCR signaling arising from a PTH receptor-arrestin-Gβγ complex. Proc Natl Acad Sci USA. 2013;110(4)–1530-1535. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1205756110
- Mahon MJ, Donowitz M, Yun CC, Segre GV. Na(+)/H(+ ) exchanger regulatory factor 2 directs parathyroid hormone 1 receptor signalling. Nature. 2002;417(6891):858–861. doi: https://doi.org/10.1038/nature00816
- Cheloha RW, Gellman SH, Vilardaga JP, Gardella TJ, et al. PTH receptor-1 signalling-mechanistic insights and therapeutic prospects. Nat Rev Endocrinol. 2015;11(12):712–724. doi: https://doi.org/10.1038/nrendo.2015.139
- White AD, Fang F, Jean-Alphonse FG, et al. Ca(2+) allostery in PTH-receptor signaling. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(8):3294–3299. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1814670116
- Kalinina NI, Sysoeva VYu, Rubina KA, et al. Mesenchymal stem cells in tissue growth and repair. Acta Naturae. 2011;3(4):30–37. doi: https://doi.org/10.32607/20758251-2011-3-4-30-37
- Méndez-Ferrer S, Michurina TV, Ferraro F, et al. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature. 2010;466(7308):829–834. doi: https://doi.org/10.1038/nature09262
- Sinha P, Aarnisalo P, Chubb R, et al. Loss of Gsα in the Postnatal Skeleton Leads to Low Bone Mass and a Blunted Response to Anabolic Parathyroid Hormone Therapy. J Biol Chem. 2016;291(4):1631–1642. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M115.679753
- Петрова Т.В., Свинарева Д.А., Нифонтова И.Н., и др. Стромальная регуляция стволовых кроветворных клеток в длительных культурах костного мозга человека под действием паратиреоидного гормона // Клеточные технологии в биологии и медицине. — 2006. — № 4. — С. 218–222. [Petrova TV, Svinareva DA, Nifontova IN, et al. Stromal’naja reguljacija stvolovyh krovetvornyh kletok v dlitel’nyh kul’turah kostnogo mozga cheloveka pod dejstviem paratireoidnogo gormona // Kletochnye tehnologii v biologii i medicine. 2006(4):218–222. (In Russ.)]
- Terauchi M, Li JY, Bedi B, et al. T lymphocytes amplify the anabolic activity of parathyroid hormone through Wnt10b signaling. Cell Metab. 2009;10(3):229–240. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2009.07.010
- Свинарева Д.А., Нифонтова И.Н., Дризе Н.И. Влияние паратиреоидного гормона ПТГ (1-34) на кроветворные и стромальные стволовые клетки // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2004. — № 138. — С. 645–648. [Svinareva DA, Nifontova IN, Drize NI. Vlijanie paratireoidnogo gormona PTG (1-34) na krovetvornye i stromal’nye stvolovye kletki // Bjulleten’ jeksperimental’noj biologii i mediciny. 2004(138):645–648. (In Russ.)]
- Захаров Ю.М., Макарова Э.Б. Регуляция остеогенной дифференциации мезенхимальных стволовых клеток костного мозга // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. — 2013. – № 99. — С. 417–432. [Zaharov YM, Makarova EB. Reguljacija osteogennoj differenciacii mezenhimal’nyh stvolovyh kletok kostnogo mozga // Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova. 2013(99):417–432. (In Russ.)]
- Prisby R, Guignandon A, Vanden-Bossche A, et al. Intermittent PTH(1-84) is osteoanabolic but not osteoangiogenic and relocates bone marrow blood vessels closer to bone-forming sites. J Bone Miner Res. 2011;26(11):2583–2596. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.459
- Selvamurugan N, Chou WY, Pearman AT, et al. Parathyroid hormone regulates the rat collagenase-3 promoter in osteoblastic cells through the cooperative interaction of the activator protein-1 site and the runt domain binding sequence. J Biol Chem. 1998;273(17):10647–10657. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.273.17.10647
- Pellicelli M, Miller JA, Arabian A, et al. The PTH-Galphas-protein kinase A cascade controls alphaNAC localization to regulate bone mass. Mol Cell Biol. 2014;34(9):1622–1633. doi: https://doi.org/10.1128/mcb.01434-13
- Thouverey C, Caverzasio J. Suppression of p38alpha MAPK Signaling in Osteoblast Lineage Cells Impairs Bone Anabolic Action of Parathyroid Hormone. J Bone Miner Res. 2016;31(5):985–993. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.2762
- Guo J, Liu M, Yang D, et al. Suppression of Wnt signaling by Dkk1 attenuates PTH-mediated stromal cell response and new bone formation. Cell Metab. 2010;11(2):161–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2009.12.007
- Suzuki A, Ozono K, Kubota T, et al. PTH/cAMP/PKA signaling facilitates canonical Wnt signaling via inactivation of glycogen synthase kinase-3beta in osteoblastic Saos-2 cells. J Cell Biochem. 2008;104(1):304–317. doi: https://doi.org/10.1002/jcb.21626
- Klein-Nulend J, Nijweide PJ, Burger EH. Osteocyte and bone structure. Curr Osteoporos Rep. 2003;1(1):5–10. doi: https://doi.org/10.1007/s11914-003-0002-y
- Fermor B, Skerry TM. PTH/PTHrP receptor expression on osteoblasts and osteocytes but not resorbing bone surfaces in growing rats. J Bone Miner Res. 1995;10(12):1935–1943. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.5650101213
- Takeda N, Tsuboyama T, Kasai R, et al. Expression of the c-fos gene induced by parathyroid hormone in the bones of SAMP6 mice, a murine model for senile osteoporosis. Mech Ageing Dev. 1999;108(1):87–97. doi: https://doi.org/10.1016/s0047-6374(99)00002-0
- Chow JW, Fox S, Jagger CJ, Chambers TJ. Role for parathyroid hormone in mechanical responsiveness of rat bone. Am J Physiol. 1998;274(1):E146–E154. doi: https://doi.org/10.1152/ajpendo.1998.274.1.E146
- Fukumoto S. Physiological regulation and disorders of phosphate metabolism--pivotal role of fibroblast growth factor 23. Intern Med. 2008;47(5):337–343. doi: https://doi.org/10.2169/internalmedicine.47.0730
- Fukumoto S. The role of bone in phosphate metabolism. Mol Cell Endocrinol. 2009;310(1–2):63–70. doi: https://doi.org/10.1016/j.mce.2008.08.031
- Lavi-Moshayoff V, Wasserman G, Meir T, et al. PTH increases FGF23 gene expression and mediates the high-FGF23 levels of experimental kidney failure: a bone parathyroid feedback loop. Am J Physiol Renal Physiol. 2010;299(4):F882–E889. doi: https://doi.org/10.1152/ajprenal.00360.2010
- Nagy V, Penninger JM. The RANKL-RANK Story. Gerontology. 2015;61(6):534–542. doi: https://doi.org/10.1159/000371845
- Park JH, Lee NK, Lee SY. Current Understanding of RANK Signaling in Osteoclast Differentiation and Maturation. Molecules and cells. 2017;40(10):706–713. doi: https://doi.org/10.14348/molcells.2017.0225
- Park-Min K-H. Mechanisms involved in normal and pathological osteoclastogenesis. Cellular and molecular life sciences : CMLS. 2018;75(14):2519–2528. doi: https://doi.org/10.1007/s00018-018-2817-9
- Ikebuchi Y, Aoki S, Honma M, et al. Coupling of bone resorption and formation by RANKL reverse signalling. Nature. 2018;561(7722):195–200. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0482-7
- Бруцкая-Стемпковская Е.В., Шепелькевич А.П., Васильева Н.А., и др. Костные проявления первичного гиперпаратиреоза у женщин в постменопаузальном периоде // Хирургия. Восточная Европа. — 2018. — Т. 7. — № 3. — С. 383–396. [Brutskaya-Stempkovskaya E.1, Shepelkevich A.1, Vasilieva N, et al. Bone disorders in postmenopausal women with primary hyperparathyroidism. Surgery. Eastern Europe. 2018;7(3):383-396. In Russ.)]
- Zanocco KA, Yeh MW. Primary Hyperparathyroidism: Effects on Bone Health. Endocrinol Metab Clin North Am. 2017;46(1):87–104. doi: https://doi.org/10.1016/j.ecl.2016.09.012
- Vu TD, et al. New insights into the effects of primary hyperparathyroidism on the cortical and trabecular compartments of bone. Bone. 2013;55(1):57–63. doi: https://doi.org/10.1016/j.bone.2013.03.009
- Cusano NE, Nishiyama KK, Zhang C, et al. Noninvasive Assessment of Skeletal Microstructure and Estimated Bone Strength in Hypoparathyroidism. J Bone Miner Res. 2016;31(2):308–316. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.2609
- Rubin MR, Dempster DW, Zhou H, et al. Dynamic and structural properties of the skeleton in hypoparathyroidism. J Bone Miner Res. 2008;23(12):2018–2024. doi: https://doi.org/10.1359/jbmr.080803
- Rubin MR, Dempster DW, Sliney Jr J, et al. PTH(1-84) administration reverses abnormal bone-remodeling dynamics and structure in hypoparathyroidism. J Bone Miner Res. 2011;26(11):2727–2736. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.452
- Blomstrand S, Claësson I, Säve-Söderbergh J. A case of lethal congenital dwarfism with accelerated skeletal maturation. Pediatr Radiol. 1985;15(2):141–143. doi: https://doi.org/10.1007/bf02388725
- Galera MF, de Silva Patrício FR, Lederman HM, et al. Blomstrand chondrodysplasia: a lethal sclerosing skeletal dysplasia. Case report and review. Pediatr Radiol. 1999;29(11):842–845. doi: https://doi.org/10.1007/s002470050709
- Duchatelet S, Ostergaard E, Cortes D, et al. Recessive mutations in PTHR1 cause contrasting skeletal dysplasias in Eiken and Blomstrand syndromes. Hum Mol Genet. 2005;14(1):1–5. doi: https://doi.org/10.1093/hmg/ddi001
- Shapiro MS, Bernheim J, Gutman A, et al. Multiple abnormalities of anterior pituitary hormone secretion in association with pseudohypoparathyroidism. J Clin Endocrinol Metab. 1980;51(3):483–487. doi: https://doi.org/10.1210/jcem-51-3-483
- Дзеранова Л.К., Маказан Н.В., Пигарова Е.А., и др. Множественная гормональная резистентность и метаболические нарушения при псевдогипопаратиреозе // Ожирение и метаболизм. — 2018.— Т. 15. — № 2. — С. 51–56. [Dzeranova LK, Makazan NV, Pigarova EA, et al. Multiple hormonal resistance and metabolic disorders in pseudogypoparatiosis. Obesity and metabolism. 2018;15(2):51–55. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/OMET20182
- Hanna P, Grybek V, Peres de Nanclares G, et al. Genetic and Epigenetic Defects at the GNAS Locus Lead to Distinct Patterns of Skeletal Growth but Similar Early-Onset Obesity. J Bone Miner Res. 2018;33(8):1480–1488. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.3450
- Kaplan FS, Craver R, MacEwen GD, et al. Progressive osseous heteroplasia: a distinct developmental disorder of heterotopic ossification. Two new case reports and follow-up of three previously reported cases. J Bone Joint Surg Am. 1994;76(3):425–436.
- Dumitrescu CE, Collins MT. McCune-Albright syndrome. Orphanet Journal of Rare Diseases. 2008;3(1):12. doi: https://doi.org/10.1186/1750-1172-3-12
- Майлян Э.А., Игнатенко Г.А., Резниченко Н.А. Уровни гормонов и маркеров костного обмена при постменопаузальном остеопорозе // Медико-социальные проблемы семьи. — 2018. — Т. 23. — № 1. — C. 41–48. [Maylyan EA, Ignatenko GA, Reznichenko NA. Hormone levels and markers of bone metabolismin postmenopausal osteoporosis. Medical and Social Problems Of Family. 2018;23(1):41–48. (In Russ.)]
- Jilka RL. Biology of the basic multicellular unit and the pathophysiology of osteoporosis. Med Pediatr Oncol. 2003;41(3):182–185. doi: https://doi.org/10.1002/mpo.10334
- Мамедова Е.О., Гребенникова Т.А., Белая Ж.Е., Рожинская Л.Я. Антитела к склеростину как новая анаболическая терапия остеопороза // Остеопороз и остеопатии. — 2019. — Т. 21. — № 3. — C. 21–29. [Mamedova EO, Grebennikova TA, Belaya ZhE, Rozhinskaya LYa. Sclerostin antibodies as novel anabolic therapy for osteoporosis. Osteoporosis and Bone Diseases. 2018;21(3):21-29. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/osteo10127
- Ishtiaq S, Fogelman I, Hampson G. Treatment of post-menopausal osteoporosis: beyond bisphosphonates. J Endocrinol Invest. 2015;38(1):13–29. doi: https://doi.org/10.1007/s40618-014-0152-z
- Рожинская Л.Я., Гранская С.А., Мамедова Е.О., и др. Применение Деносумаба для лечения остеопороза различного генеза в реальной клинической практике // Остеопороз и остеопатии. — 2020. — Т. 23. — № 1. — C. 4–13. [Rozhinskaya LYa, Gronskaia SA, Mamedova EO, et al. The comparative efficiency of denosumab treatment in patients with postmenopausal osteoporosis, primary hyperparathyroidism and glucocorticoid-induced osteoporosis in real clinical practice. Osteoporosis and Bone Diseases. 2020;23(1):4–13. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/osteo12415
- Anastasilakis AD, Polyzos SA, Makras P, et al. Clinical Features of 24 Patients With Rebound-Associated Vertebral Fractures After Denosumab Discontinuation: Systematic Review and Additional Cases. J Bone Miner Res. 2017;32(6):1291–1296. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.3110
- Kates SL, Ackert-Bicknell CL. How do bisphosphonates affect fracture healing? Injury. 2016;47(Suppl 1):S65–S68. doi: https://doi.org/10.1016/s0020-1383(16)30015-8
- Wojda SJ, Donahue SW. Parathyroid hormone for bone regeneration. J Orthop Res. 2018;36(10):2586–2594. doi: https://doi.org/10.1002/jor.24075
- Fu R, Selph S, McDonagh M, et al. Effectiveness and harms of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in spine fusion: a systematic review and meta-analysis. Ann Intern Med. 2013;158(12):890–902. doi: https://doi.org/10.7326/0003-4819-158-12-201306180-00006
- Raggio BS, Winters R. Modern management of osteoradionecrosis. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 2018;26(4):254–259. doi: https://doi.org/10.1097/moo.0000000000000459
- Mannstadt M, Clarke BL, Vokes T, et al. Efficacy and safety of recombinant human parathyroid hormone (1-84) in hypoparathyroidism (REPLACE): a double-blind, placebo-controlled, randomised, phase 3 study. Lancet Diabetes Endocrinol. 2013;1(4):275–283. doi: https://doi.org/10.1016/s2213-8587(13)70106-2
- Greenspan SL, Bone HG, Ettinger MP, et al. Effect of recombinant human parathyroid hormone (1-84) on vertebral fracture and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis: a randomized trial. Ann Intern Med. 2007;146(5):326–339. doi: https://doi.org/10.7326/0003-4819-146-5-200703060-00005
- Piemonte S, Romagnoli E, Cipriani C, et al. The effect of recombinant PTH(1-34) and PTH(1-84) on serum ionized calcium, 1,25-dihydroxyvitamin D, and urinary calcium excretion: a pilot study. Calcif Tissue Int. 2009;85(4):287–292. doi: https://doi.org/10.1007/s00223-009-9280-4
- Cipriani C, Irani D, Bilezikian JP. Safety of osteoanabolic therapy: a decade of experience. J Bone Miner Res. 2012;27(12):2419–2428. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.1800
Дополнительные файлы
