Transcript Physiology of bone

• brittle bone disease (Type I collagen diseases)
• Autosomal dominant
• Mutation of COL1A1 and COL1A2
CASE STUDY
ลูกสุนขั เกิดจากพ่อพันธุ ์ Dachshund อายุ 10 ปี ที่มีประวัตกิ าร
เป็ นโรคกระดูกเปราะกรรมพันธุ ์
Clinical sign
• Pain
• joint hyperlaxity
ปกติ
• teeth fractures
• reduce bone density on radiography
ปกติ
องค์ประกอบ
สารอนินทรีย ์
สารอินทรีย ์
Osteoprogenitor
cells
เซลล์
Osteoblasts
Osteocytes
ผลึก
calcium
แร่ธาตุอื่น ๆ
Osteoclasts
โปรตีน
Type I collagen & โปรตีนอื่น ๆ
กระบวนการสร้างกระดูก
Osteoblasts
Osteoid
Mineralization
Intramembranous ossification
Endochondral ossification
การสร้างกระดูกแบบ Intramembranous ossification
การสร้างกระดูกแบบ Endochondral ossification
Bone remodeling
Transcription
and translation
Post-transcription
modification
Secretion
Extracellular
modification
Type I collagen
• ประกอบด้วยสาย polypeptide 3 สาย คือ
α1(I) 2 สาย และ α2(I) 1 สาย
• เป็ นคอลลาเจนชนิดที่พบมากที่สุดในร่างกายและกระจายอยู่ตาม
เนื้อเยือ่ เกี่ยวพันเกือบทั้งหมด
• พบเป็ นโปรตีนส่วนใหญ่ใน bone, skin, tendon,
ligament, sclera, cornea, blood vessel
• คิดเป็ น 80% ของโปรตีนทั้งหมดในกระดูก
• คิดเป็ น 95% ของคอลลาเจนทั้งหมดในกระดูก
α1
α1
α2
สาย Polypeptide
สาย Procollagen
Bone tissue Osteons Fiber patterns
CollagenCollagen
fiber fibril
and
100 µm
50 µm 5µm 500Collagen
nm
Hydroxyapatite
HPA
0% mineralization
(Ca10(PO4 ) 6 (OH)2 )
Gap
Overlap
Tropocollagen
20%
mineralization
(atomic stucture)
40% mineralization
OI
Type
I
Clinical sign
พบได้มากที่สุด
-กระดูกเปราะ
-ฟั นเปราะ
-กล้ามเนื้อและข้ออ่อนแอ
-ตาขาวมีสีฟ้า
-อาจสูญเสียการได้ยนิ
ลักษณะยีน
ยีนที่มี
ถ่ายทอดทาง
ความผิดปกติ
พันธุกรรม
Biochemical
- การสร้าง
collagen
COL1A1 ลักษณะเด่น type I ลดลง50%
- โครงสร้างของ
คอลลาเจนที่ปกติ
OI
Type
Clinical sign
มีความรุนแรงมากที่สุด
-มีปัญหาทางระบบทางเดิน
หายใจ
II -ปอดเจริญไม่สมบูรณ์
-โครงสร้างกระดูกผิดปกติ
-กระดูกแตกหัก
-กระดูกมีแร่ธาตุนอ้ ยลง
ลักษณะยีน
ยีนที่มี
ถ่ายทอดทาง
ความผิดปกติ
พันธุกรรม
Biochemical
มีการ
COL1A1
เปลี่ยนแปลง
or
ลักษณะเด่น
โครงสร้างสาย
COL1A2
collagen type I
OI
Type
Clinical sign
-กระดูกหักง่าย
-ตาขาวมีสีฟ้า
-กล้ามเนื้อแขนและขาเจริญ
ไม่สมบูรณ์
III
-ซี่โครงเป็ นรูป Barrelshaped
-อาจมีปัญหาทางระบบ
ทางเดินหายใจ
ลักษณะยีน
ยีนที่มี
ถ่ายทอดทาง
ความผิดปกติ
พันธุกรรม
Biochemical
มีการ
COL1A1
เปลี่ยนแปลง
or
ลักษณะเด่น
โครงสร้างสาย
COL1A2
collagen type I
OI
Type
IV
Clinical sign
ลักษณะยีน
ยีนที่มี
ถ่ายทอดทาง
ความผิดปกติ
พันธุกรรม
Biochemical
-กระดูกหักง่ าย
มีการ
COL1A1
-ตาขาวมีสีปกติ
เปลี่ยนแปลง
or
ลักษณะเด่ น
-ซี่โครงเป็ นรู ป Barrel-shaped
โครงสร้ างสาย
COL1A2
-หน้ าเป็ นรู ปสามเหลี่ยม
collagen type I
ลักษณะของฟั นซึ่งมีสีชมพู
ในลูกสุนัข ที่เป็ นโรค
osteogenesis imperfecta
เนื่องจาก enamel และ dentine
ที่บางทาให้ เห็นเป็ นสีแดงหรื อ
ชมพูของเส้ นเลือดที่อยู่ข้างใต้
ลักษณะของตาขาว
ที่มีสีฟ้าในผู้ป่วยโรค
osteogenesis
imperfecta
Translation of mutation to phenotype
Pro α-chain ผิดปกติ
(มี mutant allele)
เกิด procollagen suicide
ได้ คอลลาเจนที่ปกติแต่ มี
จานวนน้ อยลง
Translation of mutation to phenotype
เกิด Point mutationที่
glycine codon
Delay folding
overmodification
ได้ สายคอลลาเจนที่ผิดปกติ
ไม่ เป็ นระเบียบ
Normal
Mutant
• Cell culture from skin fibroblast
• เทคนิค PCR
•
•
•
Calcium
Calcitriol
Bisphosphonate
- Pamidronate
- Zolidronate
- Alendronate
Mutation
Normal
Mutation
of
COL1A1&COL1A2
OIoftype
OI type
II , IIII , IV
Transcription
and translation
Pre-procollagen
Point
Mutant
mutation
allele
Post-transcription
modification
Procollagen
Procollagen
Overmodification
suicide Troprocollagen
Secretion
Troprocollagen
Troprocollagen
ออกนอกเซลล์
ผิดปกติ
Extracellular
modification
Collagen fibril unstable
THANK YOU OF ATTENTION