Transportation and Internalization: Free Hormone Hypothesis and Bioavailable Ligand
Because 25 (OH)D rises on different binding proteins or is free and unbound, the next consideration is the mechanism by which 25(OH) D is internalized into target cells and tissues. Nel rene, la via di entrata è attraverso l’endocitosi mediata da megalin ., Megalin, noto anche come proteina 2 correlata alle lipoproteine a bassa densità, è un recettore multiligando transmembrana di grandi dimensioni (600 kDa) espresso nelle cellule epiteliali di molti altri tessuti. Quando megalin è espresso insieme al suo corecettore cubilin (460 kDa), è in grado di internalizzazione endocitica sia di DBP che di ALB e dei ligandi della vitamina D legati ad essi, nonché di un certo numero di altre proteine (ad esempio, proteina legante il retinolo, transferrina, apolipoproteina E, fattore di crescita epidermico, ecc.) ., In questa impostazione, e in qualsiasi tipo di cellula con il per endocitosi macchine e un’adeguata espressione di CYP27B1, interiorizzate proteina associata–25(OH)D è in grado di servire come substrato per la conversione di 1,25(OH)2D.
In celle senza per, la più probabile via di ingresso per i metaboliti della vitamina D è la diffusione di forme libere di questi metaboliti, anche se ci sono diverse segnalazioni di bassi livelli di nonmegalin cella di associazione e di assorbimento del DBP in alcune cellule . Tuttavia, sperimentalmente, il primato della via di ingresso del metabolita libero è stato dimostrato per 1,25 (OH)2D nei cheratinociti ., In ulteriori studi utilizzando cellule immunitarie, l’aumento del DBP nei terreni di coltura ha ridotto la reattività a 25 (OH)D(dove 1,25 (OH)2D è stato prodotto localmente) in monociti aderenti e cellule dendritiche coerenti con l’ipotesi dell ‘ “ormone libero”.
È stato anche ipotizzato che, oltre alle molecole esplicitamente non legate, le cellule potrebbero utilizzare metaboliti della vitamina D legati con minore affinità all’ALB. In questa impostazione, la frazione “biodisponibile” di 25(OH)D viene calcolata prevedendo la frazione legata ad ALB più il 25(OH)D libero (vedi Fig. 51.1) ., Questo calcolo per lo stato di 25(OH)D biodisponibile, così come una misura diretta per 25(OH)D gratuito, è stato utilizzato in una serie di studi di associazione epidemiologica, alcuni dei quali saranno discussi più avanti in questo capitolo. L’idea di ormone biodisponibile o libero è stata applicata precedentemente a cortisolo, tiroide, testosterone ed estrogeno (vedi Tabella 51.1). In questi casi, una corrispondente proteina legante ad alta affinità, la globulina legante il cortisolo (CBG), la globulina legante l’ormone tiroideo (TBG) o la globulina legante l’ormone sessuale (SHBG) sequestra una parte sostanziale dell’ormone circolante nel siero totale., Il resto è libero o legato con una minore affinità con ALB e anche con transtiretina nel caso dell’ormone tiroideo.
La dinamica di queste interazioni, un equilibrio proteico multi-legante multi-legante, può essere descritta matematicamente . Da questa prospettiva, l’aspettativa è che lo stato 25 (OH)D (o qualsiasi stato ligando di interesse) possa essere adeguatamente descritto da tre metriche: (1) totale 25 (OH)D; (2) biodisponibile 25 (OH)D; e(3) libero 25 (OH)D., L’eccezione a questo sarebbe lo scenario in cui gli individui con la stessa concentrazione totale di ligando in studio potrebbero avere livelli di ligando biodisponibili e liberi molto diversi se i loro livelli di proteine leganti cognate differivano l’uno dall’altro. Per DBP, in individui sani normali, l’intervallo di variazione della concentrazione di DBP è piuttosto ristretto. Pertanto, è probabile che i livelli totali di 25(OH)D siano associati in blocco a livelli di 25(OH)D biodisponibili e liberi. Tuttavia, le proteine leganti gli ormoni (CBG, TBG e SHBG) presentano un intervallo di concentrazioni un po ‘ più ampio nelle popolazioni (vedere Tabella 51.1)., La conseguenza di ciò è che la concentrazione totale di ligando può divergere significativamente dalle concentrazioni di ligando biodisponibili e libere. Pertanto, per questi ormoni, i valori liberi e biodisponibili possono avere utilità clinica.
Come accennato, i livelli di DBP in individui tipicamente sani non presentano molte variazioni, ma ci sono alcune condizioni fisiologiche (gravidanza) e patologiche (malattie del fegato) in cui i livelli di DBP sono alterati . In queste condizioni è possibile che i valori liberi e biodisponibili abbiano utilità clinica rispetto alle misurazioni totali del siero., L’esempio estremo di questo scenario è dimostrato nel modello Dbp knockout mouse . In questo studio, i topi Dbp ( + / + ) sono stati confrontati con i topi Dbp ( + / − ) e Dbp ( − / − ). Sono stati misurati i livelli 25(OH)D e 1,25 (OH)2D e i topi Dbp ( + / + ) avevano i livelli tipici dei due metaboliti della vitamina D con Dbp ( + / − ) con livelli ridotti, mentre in Dbp ( − / − ) le quantità erano appena rilevabili. L’assunzione di livelli sierici totali come marker dello stato della vitamina D indicherebbe che il Dbp (+/−) e il Dbp (−/−) erano diminuiti e gravemente carenti, rispettivamente., Tuttavia, la qualità ossea in ogni tipo di animale era normale. Solo quando gli animali sono stati posti su diete carenti di vitamina D sono state osservate differenze tali che il Dbp (−/−) ha mostrato iperparatiroidismo secondario e anomalie ossee più rapidamente rispetto alle loro controparti wild-type. Così, nel modello del topo di knockout di DBP, i livelli totali del metabolita del siero non erano biomarcatori accurati dello stato della vitamina D.
In un altro studio del mouse, wild-type (cioè,, Dbp ( + / + ) topi) sono stati alimentati diete contenenti esclusivamente vitamina D2 (D2) o vitamina D3 (D3) dallo svezzamento fino alla settimana 8 e alla settimana 16 in modo tale che alla fine tutti i metaboliti rilevanti in questi topi erano esclusivamente delle forme D2 o D3 . Alla settimana 8 e alla settimana 16, i livelli sierici totali di 25(OH)D di questi topi erano simili, ma i livelli di 25(OH)D liberi fisicamente misurati nei topi alimentati con D2 erano più alti presumibilmente a causa della minore affinità di DBP per 25(OH)D2 rispetto a 25(OH)D3 ., È interessante notare che, alla settimana 16, i topi alimentati con D2 hanno mostrato un numero significativamente più alto di BV/TV e trabecolare rispetto ai topi alimentati con vitamina D3. Alla settimana 8, i topi D2 avevano una superficie osteoclastica/superficie ossea significativamente più elevata, superficie erosa/superficie ossea e tasso di apposizione minerale rispetto ai topi D3. Inoltre, nella settimana 8, la superficie dell’osteoblasto/superficie ossea era più alta nelle femmine D2 ma non nella settimana 8 D2 maschi. I risultati di questo studio suggeriscono che il 25(OH)D libero può avere un impatto su alcuni aspetti della funzione scheletrica e forse un marcatore migliore dello stato della vitamina D in questa impostazione per i topi., La questione se free 25 (OH)D sia un biomarcatore utile per la salute umana è discussa più avanti in questo capitolo.
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