background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

26 

About 99% of calcium is stored in the bones and only about 1% is in the cells, and 
0.1 % of body calcium is in the extracellular fluid. The bones can serve as large 
reservoirs, releasing calcium when extracellular fluid concentration decreases and 
storing excess calcium. 40% of the total blood Ca

2+

 is bound to plasma proteins, 

mainly albumin, 10% is complexed to anions (e.g., phosphate, sulfate, and citrate) 
and 50% are free ionized Ca

2+

 and it is the only form of Ca

2+

 that is biologically 

active. The calcium concentration in the interstitial fluid is 100 times higher than 
the intracellular calcium concentration.   

 

Factors affect ECF calcium  

Extracellular fluid calcium concentration normally is 2.4 mmol/L, calcium plays a 
key  role  in  contraction  of  muscles;  blood  clotting;  and  transmission  of  nerve 
impulses. A number of factors can effect ECF calcium concentration:  

1. Increases in plasma protein concentration increases total Ca

2+

 concentration. 

2. Increases plasma phosphate, decrease the ionized (free) Ca

2+

 concentration.  

3. Acidosis increases concentration of ionized (free) Ca

2+

.  

4. Alkalosis decreases concentration of ionized (free) Ca

2+

.  

The usual daily intake of calcium is about 1000 mg. Vitamin D promotes calcium 
absorption  by  the  intestines.  About  90%  (900  mg/day)  of  the  daily  intake  of 
calcium is excreted in the feces.  

 

Parathyroid hormone (PTH) 

Physiologic Anatomy of the Parathyroid Glands.  


background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

27 
 

There are four parathyroid glands in humans; they are located immediately behind 
the  thyroid gland. The parathyroid  gland  contains  mainly  chief cells and oxyphil 
cells. The chief cells are believed to secrete most of the PTH. 

Control of PTH secretion  

The rate of PTH secretion is regulated by the following three factors: 

1.  Plasma free Ca

2+

A decrease in the plasma Ca

2+

 is the most potent stimulus for PTH secretion. Chief 

cells sense plasma Ca

2+

 concentration through expression of the extracellular Ca

2+

-

sensing receptor (CaSR).   

2.  Plasma phosphate.  

A prolonged increase in phosphate concentration stimulates PTH secretion. 

3.  Vitamin D.  

PTH stimulates vitamin D synthesis, which exerts negative feedback inhibition on 
PTH secretion.   

 

Figure: Control of PTH secretion 

Calcium-sensing receptor (CaSR)  


background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

28 
 

The cells of the parathyroid gland and the basolateral membrane of cells in Thick 
segment  of  loop  of  Henle  contain  CaSR,  this  receptors  influence  by  the  plasma 
concentration  of  calcium.  when  plasma  calcium  level  is  high  CaSR  is  activated 
which in turn lead to inhibition of the Na

+

-K

+

-2Cl

-

 transporter  This will decrease 

K

+

 movement from cell into lumen, reducing the positive luminal potential which 

in turn, decreases calcium reabsorption and return plasma calcium  concentration 
to normal level.  

 

 

Figure. Calcium-sensing receptor (CaSR). 

Actions of PTH 

A  decrease  in  the  free  calcium  is  the  signal  to  increase  PTH  secretion  and  the 
function of PTH is to raise free calcium, which it does by several mechanisms. 

2+

 reabsorption in distal tubule of the kidney. 

 reabsorption in proximal tubule of the kidney. 

-alpha-hydroxylase  enzyme  in  kidney,  converting  inactive 

vitamin D to its active form which in turn increase intestinal reabsorption of Ca

2+

 

and phosphate. 


background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

29 

osteoblasts  (cells  responsible  for  osteoid  synthesis)  inducing  the 

synthesis of specific proteins, which activate the already present osteoclasts (cells 
responsible  for  bone  resorption)  and  stimulate  the  formation  of  new  osteoclasts. 
Osteoclasts in turn causes bone resorption, releasing Ca

2+

 and phosphate into the 

blood.   

Calcitonin 

Calcitonin  (CT)  is  a  peptide  hormone  secreted  by  the  parafollicular  cells  of  the 
thyroid gland. It is released in response to elevated free calcium. Calcitonin lowers 
plasma  calcium  by  decreasing  the  activity  of  osteoclasts,  thus  decreasing  bone 
resorption, this results in less demineralization of the bone and therefore a decrease 
in the release of calcium and phosphate from the bone into the blood. Calcitonin 
has no direct effect on bone formation by osteoblasts. 

Calcitonin  is  useful  in  the  treatment  of  severe  hypercalcemia,  osteoporosis  and 
Paget's disease (disease characterized by a significant increase in osteoclast activity 
and, thus, a high rate of bone turnover and hypercalcemia),   

Vitami D (calcitriol)   

Vitamin D3 (also called cholecalciferol) 
is  formed  in  the  skin  as  a  result  of 
irradiation  of  7-dehydrocholesterol,  by 
ultraviolet rays from the sun. Vitamin D 
also provided in the diet.  The  first  step 
in the activation of cholecalciferol is to 
hydroxylate 

it 

into 

25-

hydroxycholecalciferol,  in  the  liver 
which also is inactive. In the kidney, 25-
hydroxycholecalciferol  hydroxylated  at 
the  C1  position  to  produce  1,25-
dihydroxycholecalciferol,  which  is  the 
physiologically 

active 

form. 

C1 

hydroxylation  is  catalyzed  by  the 


background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

30 
 

enzyme 

-hydroxylase,  which  is  regulated  by  several  factors,  including  the 

plasma Ca

2+

 concentration and PTH.  

 

 

Actions of Calcitriol 

Vitamin  D  acts  to  raise  plasma  Ca

2+

  and  phosphate.  Thus,  vitamin  D  promotes 

bone deposition. This is accomplished by  

1.  Calcitriol  increases  the  absorption  of  Ca

2+

  and  phosphate  by  the  intestinal 

mucosa by increasing the production of the Ca

2+

 -binding protein calbindin.   

2. Calcitriol enhances PTH's action at the renal distal tubule. 

 

 

 

Sex steroids and bone 


background image

Medical physiology                                                                                                                           Endocrinology                                                                         
Dr: ABDULHASAN ALNIYAZI 

 

 

Ph.D. Medical Physiology                                                                                                                       
_____________________________________________________________________________________ 
 

 

31 
 

The sex steroids estradiol (in females) and testosterone (in males) are required for 
maintenance of normal bone mass. In postmenopausal women, there is a marked 
decline  in  estradiol  levels,  which  is  associated  with  a  loss  of  bone  mass,  called 
osteoporosis, and a corresponding increase in bone fractures. Osteoporosis is less 
common in males due to a smaller and more gradual decline in testosterone levels 
with age. 

Rickets  

A deficiency of vitamin D during childhood causes a bone deformity called rickets, 
which is due to the poor mineralization of bone. Classic clinical finding is bowing 
of the lower legs.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Haider
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 87 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل