Stabilná hladina kalcia a fosforu v krvi je vitálne dôležitá. Za jej udržiavanie je zodpovedný predovšetkým hormonálny systém, ktorý ju reguluje vplyvom na rezervoár týchto iónov (kostné tkanivo), na orgány ich vstupu (GIT) a výstupy (obličky).Dominantnú úlohu v tejto regulácii zohráva parathormón a kalcitriol.PARATHORMÓNVylučovanie PTH z príštitných žliaz reguluje koncentrácia ionizovaného kalcia v krvi mechanizmom spätnej väzby. Parathormón pôsobí hyperkalcemicky tým, že:1.stimuluje resorpciu kostí,2.zvyšuje resorpciu kalcia v obličkách3.nepriamo zvyšuje vstrebávanie kalcia v čreve.Ad1) Vplyv PTH na kostné tkanivo je dvojfázový:V rýchlej fáze, odohrávajúcej sa v priebehu minút, PTH stimuluje existujúce osteoblasty a osteocyty k reabsorpcii kalciových solí.Osteocyty a osteoblasty majú receptory pre PTH.
Naviazanie PTH vyvoláva vzostup permeability membrány osteocytu pre kalcium. Vstupuje z kostnej tekutiny do osteocytu vedené strmým koncentračným gradientom. Ca- pumpami je z buniek prenášané do ECT. Koncentrácia kalcia v kostnej tekutine klesá a tým sa posúva ekvilibrium smerom k rozpúšťaniu okolitých amorfných solí. Tento proces- osteocytová osteolýza- nespôsobuje resorpciu organickej zložky kostného tkaniva. V pomalej fáze, ktorá trvá dni až týždne, vyvoláva aktiváciu osteoklastov, ktoré však nemajú receptory pre PTH. Aktiváciu a novotvorbu osteoklastov zabezpačujú aktivované osteoblasty prostredníctvom cytokínov. Výsledkom je zvýšený kostný obrat. Pri ktorom prevažuje osteoklastické odburávanie celého kostného tkaniva- čiže minerálnej aj organickej zložky kosti. Kostra obsahuje asi 1000krát viac kalcia ako je jeho celkové množstvo v ECT. Preto ani maximálny vzostup kalcémie pod vplyvom PTH nevyvolá viditeľné kostné zmeny. Iba dlhotrvajúca nadprodukcia PTH (mesiace až roky) vedie k renutiu kostí so vznikom veľkých dutín vyplnených osteoklastami. Hoci odbúravanie kosti po určitom čase vedie k sekundárnej stimulácii osteoblastov, resorpcia kosti prevyšuje novotvorbu. Ad2) V obličkách PTH zvyšuje tubulárnu reabsorpciu kalcia a súčasne veľmi silne potláča reabsorpciu fosfátov v proximálnom tubule.
Zabezpečuje tak vzostup hladiny kalcia a súčasne vylúčenie nadbytku fosfátov uvoľnených z minerálov kostí, pričom súčin koncentrácií kalcia a fosfátu zostáva konštantný. Ad3) PTH stimuluje syntézu kalcitriolu v bunkách proximálneho tubulu obličky. Týmt mechanizmom PTH nepriamo zabezpečuje zvýšené vstrebávanie kalcia v čreve. KALCITRIOL(1,25- dihydroxyvitamín D3) Aktívna hormonálna forma vitamínu D3- kalcitriol- je druhým veľmi silným regulátorom metabolických dejov v kosti. Vit. D3- cholekalciferol- vzniká v koži z endogénneho prekurzora pôsobením slnečného svetla. V malej miere sa prijíma aj potravou ako ergokalciferol(D2), ktorý sa odlišuje iba dĺžkou bočného reťazca. Cholekalciferol, biologicky inertný, sa transportuje krvou dopečene, kde sa oxiduje na medziprodukt 25(OH)D3, s nízkou biologickou aktivitou. Po uvoľnení do krvi podlieha v bunkách proximálneho tubulu obličiek hmydroxylácii za vzniku 1000-krát aktívnejšieho produktu- 1,25(OH)2D3- kalcitriolu. Kalcitirol spĺňa podmienky pre názov „hormón“ z viacerých hľadísk, ale predovšetkým preto, že realizuje svoj biologický efekt spôsobom charakteristickým pre steroidné hormóny- v cieľových bunkách sa viaže na špecifický intracelulárny receptor.
Fyziologicky je tvorba kalcitriolu pod prísnou kontrolou PTH, ktorý zvyšuje jeho produkciu stimuláciou 1- ALFA- hydroxylácie v obličkách. Ďalším regulačným faktorom tvorby kalcitriolu je plazmatická hladina kalcia a fosfátu. Hypokalcémia a hypofosfátemia stimulujú produkciu kalcitriolu. Úlohou kalcitriolu je zvýšiť koncentráciu kalcia a fosfátov v krvi. Ako cieľové orgány využíva črevo, obličku a kosť. V tenkom čreve zvyšuje absorpciu kalcia a v menšej miere aj fosfátov tým, že podporuje rast a funkciu kefkového lemu, urýchľuje syntézu Ca- viažúceho proteínu a urýchľuje aktívny prenos kalcia cez bazolaterálnu membránu buniek črevnej steny. Na obličku pôsobí prostredníctvom špecifických receptorov pre kalcitriol v bunkách distálnehonefrónu. Jeho presná úloha v renálnej regulácii Ca a P však zostáva nejasná. V kosti stimuluje osteoklastickú resorpciu rovnakým spôsobom, ako PTH v pomalej fáze- zvyšuje počet a aktivitu osteoklastov. Keďže zrelé osteoklasty nemajú receptory pre kalcitriol, pravdepodobne stimuluje diferenciáciu ich prekurzorov. Činnosť osteoklastov zvyšujú aj susediace osteoblasty, ktoré sú vybavené špecifickými intracelulárnymi receptormi pre kalcitriol. Súčasne je kalcitriol nevyhnutný k zahájeniu a správnemu pokračovaniu mineralizácie osteoidu, pravdepodobne ovplyvňovaním transportu iónov kalcia cez membrány osteoblastov a osteocytov.
Nepriamo podporuje mineralizáciu zvyšovaním resorpcie kalcia a fosforu v čreve. Kalcitriol a PTH zrejme realizujú svoj vplyv na kosť spoločným finálnym mechanizmom. Svedčí o tom fakt, že pri nedostatku kalcitriolu klesá senzitivita kosti na PTH a naopak, pri nedostatku PTH je potrebné až 100-krát vyššie množstvo kalcitriolu pre mobilizáciu kalcia a fosforu. Okrem spomínaných dvoch hlavných hormónov ovplyvňuje kostný metabolizmus ešte rad ďalších hormónov a llokálnych modulačných faktorov. Ich fyziologická úloha je však ešte nejasná. Viditeľný vplyv na metabolizmus kosti majú iba za určitých okolností.KALCITONÍN Je hormón secernovaný C-bunkami štítnej žľazy. Pôsobí hypokalcemicky, opačne ako PTH a kalcitriol. Redukciu hladiny plazmatického kalcia dosahuje vplyvom na kostné tkanivo a obličku. Bezprostredne znižuje resorpčnú aktivitu osteoklastov väzbou na špecifické receptory. Súčasne ovplyvňuje osteocytový membránový systém v prospech ukladania kalcia do rýchlo vymeniteľných amorfných solí. Tento vplyv je pozorovateľný len pri vysokom metabolickom obrate v kosti, aký sa vyskytuje v období rastu a lebo pri Pagetovej chorobe. Dlhodobým vplyvom znižuje tvorbu nových osteoklastov.
Výsledkom je spomalená remodelácia kosti. Stimuluje renálne vylučovanie kalcia pôsobením na receptory tubulárnych buniek.ESTROGÉNY Pozitívne ovplyvňujú kostný metabolizmus. Pokles, resp. Zastavenie vylučovania estrogénov (menopauza) vedie k poklesu kostnej masy. Estrogény ovplyvňujú kosť priamo cez špecifické receptory osteoblastov a nepriamo: - blokovaním resorpčného pôsobenia PTH na kosť, - pozitívnym vplyvom na aktiváciu kalcitriolu v obličkách. ANDROGÉNY Sú zodpovedné za dosiahnutie maximálnej kostnej masy u mužov. Spolu s estrogénmi a rastovými hormónmi pôsobia na rast a neskôr uzatvorenie epifýzových štrbín. Predpokladá sa, že stimulujú produkciu lokálnych rastových faktorov. GLUKOKORTIKOIDY Ovplyvňujú osteoklasty a osteoblasty. Vo fyziologickom množstve sú dôležitým regulátorom rastu kosti. V nadbytku spôsobuju pokles kostnej masy(osteoporózu). Tento výsledný efekt realizujú jednak priamym pôsobením na kosť (inhibujú replikáciu a diferenciáciu osteoblastov a zvyšujú počet a aktivitu osteoklastov) ako aj nepriamo (inhibujú absorpciu kalcia v čreve a stimulujú exkréciu kalcia v obličke). SOMATOTROPNÝ HORMÓN Ovplyvňuje kosť predovšetkým v období rastu pôsobením na proliferáciu chondrocytov.
Podporujú mitotické delenie prekurzorových buniek osteoblastov. V aktívnych osteoblastoch stimulujú syntézu kolagénu. Súčasne brzdia degradáciu kosti.TYROXÍN Mechanizmus pôsobenia je nejasný. Ale zanedbaná tyreotoxikóza môže vieť k osteoporóze a naopak hypotyreoidizmus je spojený s poklesom metabolického obratu v kostiach. VITAMÍN C Zúčastňuje sa na syntéze kolagénu a kyslých mukopolysacharidov. VITAMÍN K Potrebný je pre biosyntézu skupiny Ca- viažucich proteínov (v plazme, obličkách, pečeni) a je nevyhnutný pre optimálneu väzbu osteokalcínu na hydroxyapatit.VITAMÍN A Podporuje osteoklastickú resopciu a vplyvom na metabolizmus kyslých mukopolysacharidov ovplyvňuje stupeň kalcifikácie kosti. K jemnej rovnováhe, ktorá existuje medzi jednotlivými typmi kostných buniek prispievajú v podstatnej miere lokálne pôsobiace faktory. CYTOKÍNY Sú schopné vo svojom okolí regulovať mnohé funkcie buniek, napr. Proliferáciu, syntetickú aktivitu, degradačné procesy, migráciu...
Každý z nich je schopný sprostredkovať viacero biologických pochodov v jednom type buniek a súčasne ovplyvňovať viac bunkových typov.Môžu vstupovať do vzájomných interakcií ešte predtým, ako spôsobia moduláciu bunkovej odpovede. V tkanivách majú súčasne svoje prirodzené inhibítory , s ktorými musia byť za fyziologických okolností v rovnováhe. Interferónyovplyvňujú lokálnu osteoklastickú aktivitu aj vznik osteoklastov. Interferón gama je účinným inhibítorom syntézy kolagénu. EGF (epidermal growth factor) je scopný stimulovať vznik aj funkciu osteoklastov. Lokálne produkované PROSTAGLANDÍNY, ako PGE2, môžu vplývať na kostný metabolizmus priamo, stimuláciou lýzy kosti, alebo podporovaním syntézy ďalších lokálne pôsobiacich faktorov. Väčšina týchto lokálnych faktorov sa zrejme zúčastňuje aj na procesoch ako je napr. Hojenie zlomenín a reparácia mikrofraktúr. Okrem hormónov a lokálne pôsobiacivch faktorov má pri regulácii metabolizmu kostí podstatný význam aj trofický vplyv nervového systému. Pri jeho vyradení sa znižuje tvorba a zvyšuje odburávanie kosti (atrofia kosti).
