C ALCIUMDEFICIENC Y- OSTEOPOROSIS. The Role of the Parathyroids for the Adaptation to a Low Calcium Intake in the Adult Rat

C ALCIUMDEFICIENC Y- OSTEOPOROSIS The Role of the Parathyroids for the Adaptation to a Low Calcium Intake in the Adult Rat AKADEMISK AVHANDLING som med vederbörligt tillstånd av Rektorsämbetet vid Umeå Universitet för avläggande av medicine doktorsexamen kommer att offentligen försvaras i Sjuksköterskeskolans aula torsdagen den 11 december 1975 kl. 9.00 av OLOF AHLGREN Med. lic. LARSSON & Co:s TRYCKERI UMEÂ 1975

UMEÅ UNIVERSITY MEDICAL DISSERTATIONS New series No 8 From the Department of Orthopaedic Surgery, University of Umeå, Sweden KALCIUMBRIST - OSTEOPOROS Parathyreoideaes roll vid adaptationen till lågt kalciumintag hos vuxna råttor Av OLOF AHLGREN Umeå Universitet Umeå 1975

3 I N N E H Å L L Sida K alcium brist som orsak t i l l human osteoporos 5 Adaptation t i l l lå g t kalcium intag 8 K alcium brist - osteoporos e xp erim e nte llt 11 Parathyreoideafunktionen vid ka lciu m b rist 13 M ålsättning 15 Val av försö ksd ju r 16 Val av metod a t t inducera parathyreoideahypofunktion 16 Försöksuppläggning 19 Försöksm aterial 20 Försöksmetoder 23 Kemiska analysmetoder 24 Radioisotopmetod 25 F ysika liska analysmetoder 26 H istologiska analysmetoder 27 K va n tim etriska analysmetoder 28 Fysiologiska analysmetoder 29 S ta tis tis k bearbetning av data 30 R esultat 31 Diskussion 45 Allmän sammanfattning 58 S lu tsa tse r 61 R efe renslista 62

4 Detta arbete har understötts av Statens Medicinska Forskningsråd (P ro je kt nr B73-03X-775-05, B73-03X- -4063-01 och B74-03X-4063-02) Medicinska fa k u lte te n, a Umeå U n iv e rs ite t och Kung Gustav V:s A ttio å rs Fond. Den s ta tis tis k a bearbetningen har u tfö rts i samarbete med fil.k a n d. Anders Nylén, S ta tis tis k a In s titu tio n e n, Umeå U n iv e rs ite t.

5 I N T R O D U K T I O N KALCIUMBRIST SOM ORSAK TILL HUMAN OSTEOPOROS En s to r grupp av de m etaboliska skelettsjukdom arna re s u l te ra r i en reduktion av mängden benvävnad i s k e le tte t, s k osteopeni (Bauer, Carlsson & L in d q u ist 1958). Osteoporos och osteomalaci samt kombinerad osteoporos-osteomalaci är vanliga orsaker t i l l osteopeni. Vid osteoporos fö re lig g e r minskning av s k e le tte ts sam tliga beståndsdelar, men i detta f a l l ä r benresorptionen s ä r s k ilt fram trädande. Vid osteomalaci är däremot benvävnadens m inera lise rin g defekt med minskad in la g rin g av bensalter. Osteoporos är den v a n lig a s t förekommande skelettsjukdomen hos vuxna. Det är dessutom den osteopeniform vars génes, diagnostik och te ra p i erbjuder de stö rs ta problemen. D e fin itio n av osteoporos Osteoporos d e fin ie ra s som e tt tills t å n d där s k e le tte t fö re te r reducerad mängd benvävnad i förhållande t i l l volym anatomiskt ben, d v s minskat v ik t/v o ly m r a tio. Med stigande å ld e r sker en fy s io lo g is k reduktion av s k e le tte ts benmassa (T ro tte r e t a l. 1960, Rose 1967). Den fy s io lo g is k a fö r lusten av benvävnad kan e m e lle rtid accelereras genom en nytillkommen s ju k lig process, v ilk e n orsakar kalcium förlu s te r på hela 200-400 mg/dag, (Dent & Watson 1966, T r o tte r 1960). Detta leder så småningom t i l l osteoporos i k lin is k bemärkelse, d v s en ökad frakturbenägenhet t i l l fö ljd av biomekanisk försvagning av s k e le tte t, v ilk e t hos vissa in d iv id e r m anifesteras i form av fra k tu re r t ex på kotor, collum fem oris och d is ta la ra d iu s.

6 Osteoporosorsaker Osteoporos utgör ej e tt enda sjukdomsbegrepp utan är e tt tills t å n d som kan uppstå av fle ra orsaker (Frost 1963). De v ik tig a s te orsakerna t i l l osteoporos kan indelas på fö lja n d e s ä tt: 1 Endokrina rubbningar Hypogonadism Cushing's syndrom C o rtisonbehandling Acromegali Thyreotoxicos 2. N ä rin g sbrist C -vitam in b r is t K alcium brist P ro te in b ris t 3. Id io p a tis k Ju ve nil Havandeskap Postmenopaus S enil 4. Ä r f t lig Osteogenesis im perfecta 5. Im m obilisering 6. Exogen fa k to r Cadmium K alcium brist som orsak t i l l osteoporos Ren k a lc iu m b ris t i kosten ansågs i den tid ig a re litte r a tu r e n (A lb rig h t & R eife n ste in Î948) e j vara av prim är e tio lo g is k betydelse fö r uppkomst av g e n e re ll osteoporos. I senare

7 p o pulationsstudier (Whedon 1959, Nordin I960, Fraser 1962) pekar man e m e lle rtid u tifrå n gjorda kostundersökningar på den stora betydelsen av kalcium i kosten. Således har man i vissa kostundersökningar påvisat e tt lägre g e n o m sn ittlig t kalcium intag hos osteoporosindivider jäm fört med in d iv id e r utan k lin is k osteoporos (Nordin 1961, Lutwak 1964) vidare förekom u tta la d osteoporos endast hos personer med lå g t kalcium intag i kosten (Nordin 1964). Personer med osteoporos kan dock ha en normal kalciumkonsumtion, (U ris t 1960, Smith & Frame 1965) även om e tt samband mellan k lin is k osteoporos och kalcium intaget fö re lig g e r (Nordin 1964). Den vuxne lik a v ä l som den unga individen har en betydande förmåga a tt adaptera sig t i l l lå g t kalcium intag genom a tt öka kalcium absorptionen i tarmen samt minska kalcium utsöndringen i urinen (Malm 1958). En del personer synes dock ha begränsad adaptationsförmåga, v ilk e t kan leda t i l l långvarig negativ kalciumbalans (Malm 1958). Närmare kännedom om dessa adaptionsmekanismer saknas lika så är regleringen av adaptationen t i l l lå g t kalcium intag ej närmare utredd. Vitam in D är dock e s s e n tie llt fö r a tt ökning av tarmens kalcium absorption s k a ll kunna ske (Nicolaysen e t a l. 1953). Det fö r e fa lle r som om personer med osteoporos har reducerad förmåga a tt minska kalcium förlusterna i urinen (Bhandarkar & Nordin 1962). Kalciumutsöndringen via njurarna fö r e fa lle r sålunda vara oberoende av kalcium intaget hos osteoporosp a tie n te r (Nordin 1961) hos v ilk a kalciumbehovet rapporterats vara fö rh ö jt (Nordin 1962). Normalt fö re lig g e r stora s k illn a d e r mellan in d iv id e r såväl beträffande k a lc iu m fö rlu s te r som förmåga a tt t illv a r a t a kalcium, v a rfö r minimibehovet är o lik a fö r o lik a in d iv id e r. Frågan om kalciumbehovet är k o n tro v e rs ie ll, v ilk e t framgår av de rekommendationer av dagsbehovet kalcium som fö re lig g e r i o lik a länder. Food and N u tritio n Board (USA) t ex rekom-

8 menderar sålunda 1000 mg/kalcium/dag medan Statens I n s t it u t fö r Folkhälsan (Sverige) anser a tt kalciumbehovet är 800 mg/dag. Kalciumbehovet grundat på data från Whedon (1963) och Isaksson, Lindholm och Sjögren (1963) är 1 300 mg fö r enbart balans, varvid man k a lk y le ra r med en absorptionsförm åga på 35%. I in d u s trilä n d e r få r osteoporos anses utgöra en folksjukdom, som kräver stora kostnader och /vårdinsatser inom det r e la t iv t s e tt a l l t s tö rre g e ria tris k a k lie n te le t. Bilden är fo rtfa ra n d e i mycket o k la r, när det g ä lle r kunskapen om de patomekanismer, som är inkopplade vid utvecklingen av osteoporos och någon e ffe k tiv, kausal behandling har v i ännu ic k e. ADAPTATION TILL LÅGT KALCIUMINTAG Adaptation t i l l lå g t kalcium intag innebär igångsättande av processer i kroppen med s y fte a t t b ib e h å lla en normal kalcium nivå i plasma. Vid lå g t kalcium intag i kosten re s u lte ra r adaptationsmekanismerna i fö lja n d e kända e ffe k te r: 1. ökad nettoabsorption av kalcium i tarmen. 2. ökad återabsorption av kalcium i n ju rtu b u li. 3. Ökad re so rp tio n av kalcium från s k e le tte t. A bsorption av kalcium och fo s fa t i tarmen Sänkt kalcium intag anses stim ulera t i l l ökad absorption av kalcium i övre delen av tunntarmen (Kimberg e t a l. 1960) och ökad n e tto a b sorp tio n. Härvid spelar vitam in D en bety d e ls e fu ll r o l l (Nicolaysen et a l. 1953). Senare under-

9 sökningar v is a r a tt den aktiva D-vitam in m etaboliten 1,2 5 -dih yd ro xyko le kalcife ro l är den fa k to r som re g le ra r tarmabsorptionen av kalcium (H olick et a l. 1971, M yrtle & Norman 1971). Detta åstadkommes genom syntes av 1,25- -d ih y d ro x y k o le k a lc ife ro l i proximala n ju rtu b u li (H olick e t a l. 1971, M yrtle & Norman 1971). Parathyreoideaes r o l l v id absorptionen av kalcium ä r f o r t farande o k la r. Parathyreoideae rapporteras således stim ulera den a ktiva transporten av kalcium i tarmen (Talmage & E llio t 1958) och f le r t a l in v itr o försök har senare v is a t a tt parathyreoidektom i reducerar den a ktiva transporten av kalcium från mukosa t i l l serosa (Rasmussen 1959, Dowdle e t a l. 1960/ Cramer 1963) och liknande re s u lta t har även rapporterats in vivo (Toverud 1964). I andra och senare utförda försök redovisas e m e lle rtid ingen förändring av absorptionsgraden e fte r parathyreoidektom i på r å tto r (Wasserman & Cornar 1961, C lark & Smith 1964, C lark & Rivera-Cordero 1971). Kalciumkoncentrationen i kosten har även betydelse i detta sammanhang. Vid låg e lle r mycket låg kalciummängd i kosten har sänkt kalcium absorption rapporterats hos parathyreoidektomerade r å tto r (Shah e t a l. 1966, Clark & Rivera-Cordero 1973) medan vid normal e lle r hög kalcium halt i kosten o fö r ändrad absorptionsförmåga påvisats hos dessa d ju r (Shah e t a l. 1966, C lark & Rivera-Cordero 1973). I motsats t i l l D -vitam inets e s s e n tie lla betydelse fö r den a ktiva kalciumabsorptionen i tarmen är parathyreoideaes r o ll ännu ej utredd, utan är föremål fö r många to lk n in g a r.» Aterabsorption av kalcium och fo s fa t i njurarna Lågt kalcium intag i kosten ger en minskad clearance av kalcium i njuren som f ö ljd av ökad parathorm oninsöndring

10 (Kleeman e t a l. 1961). Experiment på hund och undersökningar på människa v is a r a tt hypoparathyreoidism le d e r t i l l ökad clearance av calcium (Kleeman e t a l. 1961) medan t i l l f ö r s e l av parathyreoideaextrakt t i l l hypoparathyreoida fö rsö ksd ju r ger minskad kalcium - clearance (Kleeman e t a l. 1961). Parathyreoideae medverkar således t i l l den homeostatiska k o n tro lle n av kalciums tubulära återabsorption (Kleeman e t a l. 1961). Den ökade parathormoninsöndringen vid lå g t kalcium intag ökar fosfatclearance genom minskad återabsorption i njuren (Greenwald & Gross 1925, A lb rig h t e t a l. 1929, A lb rig h t & E llsw orth 1929). Medverkan av vitam in D fordras sa n n o likt vid denna process (Omdahl & DeLuca 1973). Den ökade urinutsöndringen av fo s fa t ger vid en sänkning av plasm afosfat en sam tidig ökning av kalcium koncentrationen i plasma (Hodge 1955, Neumann & Neuman 1958). Resorption av kalcium frå n s k e le tte t Jämte parathormon är 1,2 5 -d ih y d ro x y k o le k a lc ife ro l den mest verksamma substansen när det g ä lle r m o b ilise rin g av kalcium från benvävnaden (Omdahl & DeLuca 1973)o In v itr o försök ger vid handen a tt 1,2 5 -d ih yd ro x y k o le k a lc ife ro l således är 100 ggr mera verksam än 2 5 -hyd ro xyko le ka lcifero l i dessa avseenden (Raisz e t a l. 1972). T idigare d ju rfö rsö k har v is a t a tt lå g t kalcium intag stim u le ra r parathyreoideae (Sevastikoglou & Larsson 1972) och ger en ökad resorption av kalcium från s k e le tte t (Larsson 1969). Närvaro av vitam in D krävs dock fö r denna kalcium m obiliserande e ffe k t (H arrison e t a l. 1958, Rasmussen e t a l. 1963).

11 KALCIUMBRIST - OSTEOPOROS EXPERIMENTELLT K alcium brist rapporteras ge s p e c ifik a förändringar i s k e le tte t hos o lik a fö rsöksdju r såsom växande kattungar (Krook et a l. 1963, Scott e t a l. 1961), vuxna g ris a r (Brown e t a l. 1966, värpande hönor (Bloom et alo 1960), vuxna k a tto r (Jowsey & Raisz 1968) och hundar (S a v ille & Krook 1968) samt hos unga (E ngfeldt 1950) och vuxna r å tto r (Larsson 1969). S kelettförändringarna beskrives varierande som osteoporos, generaliserad o s te itis fib ro sa e lle r osteom alaci. I f le r t a le t relaterade försök noteras jämte ske le ttfö rä n d rin g a rn a en s ig n ifik a n t h y p e rtro fi av parathyreoidea Tolkningar av re su lta te n i tid ig a re utförda undersökningar rörande e ffe kten på s k e le tte t vid sänkt kalcium intag fö r svåras dels av a tt o lik a slag av fö rsöksdju r använts dels av a tt försöksdjurens å ld e r v a rie ra t. De divergerande re s u lta t som ra p p o rte ra ts, när det g ä lle r s k e le tte ffe k te rn a, kan fö rk la ra s av a tt det växande s k e le tte t reagerar h e lt annorlunda än det vuxna vid k a lc iu m b ris t. Ca:P r a tio t i kosten har dessutom v a rie ra t mycket vid dessa o lik a s tu d ie r, v i lk e t påverkat adaptationsmekanismerna i o lik a grado Hos unga r å tto r ger k a lc iu m fa ttig d ie t ra k itis k a s k e le ttfö rä n d rin g a r, v ilk a när djuren når vuxen å ld e r, övergår i en sorts osteoporos-osteom alaci (Gershon-Cohen e t a l. 1962). K a lciu m b rist fra m k a lla r sam tid ig t en markant tillvä x th ä m n in g (Mac Clendon & B laustein 1965). Sänkt m ineraliseringsgrad och ökad b ild n in g av o ste o id vävnad uppkommer v id kalcium b r is t hos unga r å tto r d v s fö rä n drin g ar som vid r a k it - -osteom alaci (S ta u ffe r e t a l. 1973). De s k e le ttfö rä n d rin g a r, som induceras på växande r å t t o r (H arriso n & Fraser 1960, Fraser 1962) kan ej_ anses vara lik ty d lig a med osteoporos, v ilk e t ju är e tt tills t å n d som i sin klassiska form drabbar det adulta s k e le tte t.

12 Den vuxna rå tta n har tid ig a re e j ansetts utveckla osteoporos vid k a lc iu m b ris t beroende på en e ffe k tiv adaptation av kalcium absorptionen i tarmen (N icolaysen e t a l. 1953). Denna uppfattning har dock huvudsakligen grundats på balansstudier utan a tt någon e g e n tlig u p p fö ljn in g av ske le ttfö rä n drin g arn a g jo rts. I senare utförda försök med långvarig iso le ra d k a lciu m b rist (Ca:P r a tio = 1 :6,1 ) har e m e lle rtid uppkomsten av s k e le ttfö rä n d rin g a r typiska fö r osteoporos d e ta lje ra t b e s k riv its hos vuxna hanrå tto r v ilk a observerats under o lik a försöksperioder upp t i l l 1 år (Larsson 1969). O s te itis fib ro s a uppstod e j hos dessa vuxna d ju r v ilk a t i l l f ö r t s en i ö v rig t vä l balanserad ko st. Emellertid utvecklades långsamt en hyperplasi av parathyreoideae (S evastikoglou & Larsson 1972). Hos vuxna k a tto r v ilk a h å llit s på k a lc iu m fa ttig och fo s fa t r ik d ie t (Ca:P r a tio = 1:26) har ävenledes ske le ttfö rä n d rin g a r rapporterats v ilk a to lk a ts som osteoporos tro ts a tt det k o rtik a la benet företedde r i k l i g t med re so rp tio n s- k a v ite te r och nybildade osteoner (Jowsey & Gershon-Cohen 1964). Vidare noterades parathyreoideahyperplasi. Detta ta la r fö r a tt de observerade ske le ttfö rä n d rin g a rn a mer är fö re n lig a med osteomalaci e lle r o s te itis fib ro s a än osteoporos. Hos vuxna hundar som lik a le d e s f å t t k a lc iu m fa ttig och fo s fa tr ik d ie t har också de uppkomna benförändringarna b e s k riv its såsom o s te itis fib ro s a (S a v ille & Krook 1968). Vuxna k a tto r som s tå tt på k a lc iu m fa ttig och fo s fa tr ik d ie t u tve ckla r en övergående osteomalaci under de fö rs ta 5 månaderna v ilk e n e f t e r 13 månader övergår i osteoporos (Jowsey & Raisz 1968). Även hos dessa d ju r uppstår sekundär hyperparathyreodism. Frågan om huruvida osteomalaci uppkommer e lle r in te synes d e lv is vara beroende på Ca:P r a t io t i kosten och graden av k a lc iu m b ris t. Vid en snabb nedbrytning av benvävnaden t i l l fö ljd av u tta la d k a lc iu m b ris t utvecklas o s te itis fib ro sa med e t t in s la g av osteom alaci.

13 Parathyreoideae tycks således vid sidan av vitam in D vara av stö rsta betydelse fö r adaptationen t i l l lå g t kalcium intag. Hos unga resp. vuxna rå tto r leder långva rig ka lciu m b rist vid normalt intag av fo s fa t och vitam in D t i l l parathyreoideahyperplasi (E ngfeldt 1950, Sevastikoglou & Larsson 1972) Genom en sa n nolikt ökad insöndring av parathormon sker en ökad m o b ilise rin g av kalcium från s k e le tte t och u tveckling av osteoporos (Larsson 1969). Under utvecklingen av kalcium brist-osteoporos hos vuxen rå tta f ö r b lir fö rh å lla n d e t m ineral/kollagen i det kompakta benet oförändrat (Larsson 1969). Vare sig k v a lita tiv a e lle r k v a n tita tiv a förändringar i benmatrix har kunnat påvisas och e j h e lle r uppkommer någon förändring av glykosaminoglykaner i den k o rtik a la benvävnaden (Larsson & Vejlens 1969). U tförda kalciumbalansundersökningar har v is a t a tt den adaptation av kalcium absorptionen, som sker v id kalcium b r is t hos rå tta är jämförbar med den adaptation som sker vid k a lciu m b rist hos människa (Nicolaysen et a l. 1953). Senare s tu d ie r av kalciumadaptationen och osteoporosutvecklingen vid långvarig ka lciu m b rist hos a d u lt rå tta antyder a tt lå g t kalcium intag också hos människan kan leda t i l l uppkomsten av kalcium bristosteoporos (Larsson 1969). PARATHYREOIDEAFUNKTIONEN VID KALCIUMBRIST Vid långvarig ka lciu m b rist hos vuxna r å tto r uppkommer små, subnormala svängningar i serumkalcium (Sevastikoglou & Larsson 1972). P a r a lle llt med sänkningar i serumkalcium-

14 nivån sker en s ig n ifik a n t volymökning av parathyreoidea och en ökad c e lltä th e t i k ö rte ln (Sevastikoglou & Larsson 1972). Enbart hypokalcemi anses i sig kunna stim ulera t i l l ökad re sorption av benvävnaden e n lig t vissa forskare (Rasmussen e t a l. 1967), medan andra d ra g it slutsatsen från in v itr o fqrsök, a tt d e tta ej är f a lle t (Raisz e t a l. 1969). Unga, hypokalcemiska, thyreoparathyreoidektomerade r å tto r snarare minskar än ökar den oste o kla stiska resorptionen i benet (S ta u ffe r e t a l. 1973). Detta tyd e r på a tt den osteok la s tis k a resorptionen är knuten t i l l parathyreoideafu n ktio n en och parathorm oninsöndringen. Hos unga, hypokalcemiska r å tto r som s tå tt på mycket lå g t kalcium intag fö re lig g e r en ökad v ik t och volym av parathyreoidea (S ta u ffe r e t a l. 1973). Parathyreoideas r o l l i detta sammanhang bestyrks även av, a tt sänkningar av plasmakalciumnivån hos kor genom EDTA in fu s io n e r ger en ökning av immunore a k tiv t parathormon i blodet (Ramberg e t a l. 1969). Det få r anses fa s ts la g e t a tt parathyreoideaes fu n ktio n ökar vid ren k a lc iu m b ris t och a tt parathyreoideae synes vara av v ä s e n tlig betydelse, när det g ä lle r kalcium - adaptationen och u tve cklin g e n av osteoporos v id kalcium b r is t (Larsson 1969). Kalcium bristen kan sedan vara re n t d ie tä r, orsakad av malabsorption e lle r re n a lt betingad. Kunskap saknäs e m e lle rtid i s to r u tsträ ckn ing vad g ä lle r parathyreoideas r o l l vid regleringen av de o lik a adaptationsmekanismerna

15 M Å L S Ä T T N I N G Föreliggande arbete utfördes i syfte a tt studera parathyreoideas r o ll vid regleringen av adaptationen t i l l lå g t kalcium intag, d v s bibehållandet av normal plasmakalciumnivå vid sänkt födointag av kalcium under normal t i l l f ö r s e l av fo s fa t, vitam in D och andra ämnen. Följande fy s io lo g is k a system, v ilk a åstadkommer denna adaptation, har studerats hos in ta k ta och s e le k tiv t parathyreoidektomerade d ju r vid normalt och lå g t inta g av kalcium i kosten: 1 Resorptionen av kalcium från s k e le tte t och utvecklingen av kalcium bristosteoporos 2. Absorptionen av kalcium frå n tarmen. 3. Utsöndringen av kalcium i n ju ra rn a. Jämförande s tu d ie r gjordes av fosfatm etabolism en med avseende o pa: 1 Absorptionen av fo s fa t i tarmen 2. Utsöndringen av fo s fa t i n jurarna. En begränsad u p p fö ljn in g rörande magnesium redovisas sa m tid ig t, lik a s å en m orfologisk undersökning rörande e ffe kte rn a på b i njurebarken. Försöken har u tfö rts i såväl en k o rttid s s tu d ie som en lå n g tid s s tu d ie fö r a tt även kartlägga förändringarnas p ro g re s s iv ite t resp. r e v e r s ib ilit e t

16 VAL AV FÖRSÖKSDJUR En s to r del av vår kunskap rörande kalcium - och fo s fa t- metabolismen samt vitam in D grundar sig på fy s io lo g is k a s tu d ie r utförda på rå tta. Vuxna h anråttor ( e tt år gamla, k ro p p s v ik t> 500 g) har fö re d ra g its av fle ra s k ä l. Det minimala kalciumbehovet fö r o lik a å ld ra r är vä l u tr e tt hos dessa d ju r (Henry & Kon 1953). Å ts k illig a kalcium - balansundersökningar vid lå g t kalcium intag hos rå tta har v is a t stora p r in c ip ie lla lik h e te r med motsvarande observatio n e r gjorda på människa (N icolaysen e t a l. 1953). Utvecklingen av kalcium bristosteoporos har b e s k riv its i tid ig a re lå n g tid sfö rsö k på vuxen rå tta utförda vid v å rt laboratorium (Larsson 1969). Även om vissa e p ifysfo g a r ej s lu ts h e lt hos rå tta n sker sannolikt ingen y tte rlig a re t i l lv ä x t av s k e le tte t hos e tt år gamla d ju r hos v ilk a epifysbrosket är in a k tiv t (El-M araghi e t a l. 1965). Från sex månaders å ld e r är s k e le tte ts m in e ra lise rin g tämligen konstant (Henry / & Kon 1953), \ lik a s å upptaget av 45 Ca i benvävnaden (Bohr 1968). Detta överensstämmer också med de mätningar av tillv ä x th a s tig h e te n hos rå tta som u tfö rts e fte r te tracyklinm ärkn ingar (Bohr 1968). Vid osteoporos hos människa anses resorptionen i benvävnaden vara ökad och bennybildningen normal (Jowsey & Raisz 1968). Ifrå g a varande försök omfattade så många fö rsöksdju r och försöks- grupper a tt andra d ju r, såsom kanin, k a tt e lle r hund av p raktiska skäl ej kunde användas. I våra försök var a lla djuren 12-12y månader gamla vid försöksstarten och var uppfödda på adekvat kost med avseende på kalcium, fo s fa t, D -vitam in och andra näringsämnen, v a rfö r benvävnaden var normalt utvecklad och normalt m inera lisera d VAL AV METOD ATT INDUCERA PARATHYREOIDEAHYPOFUNKTION I föreliggande djurexperim ent utfördes s e le k tiv para-

17 thyreoidektom i (PTE) på rå tto r med fö rfin a d k iru rg is k teknik under fö rs to rin g. S y fte t med detta var a tt skapa e tt h y p o fu n k tio n s tills tå n d med s e le k tiv t reducerad parathormoninsöndring fö r a tt därigenom ha en m ö jlighet a tt belysa parathyreoideas betydelse som kalcium regulator v id k a lc iu m b ris t. I litte r a tu r e n beskrivna djurexperim ent är t i l l huvudparten utförda på sådant s a tt a tt hypoparathyreoidism uppnåtts e fte r thyreoparathyreoidektom i. Nackdelarna med den sistnämnda försöksmodellen är jäm fört med s e le k tiv parathyreoidektom i många. V iktsutvecklingen hos "a d u lta " men ännu växande r å tto r (kro ppsvikt 260 g) är t ex k la r t hämmad vid thyreoparathyreoidektom i kontra s e le k tiv parathyreoidektom i (Johansson 1966). Uppkomst av osteoporosliknande fö rä n drin g ar hos vuxna r å tto r (kro p p svikt 500 g) har rapporterats e fte r kombinerad thyreoparathyreoidektom i och k a lc iu m b ris t (Sevastikoglou 1972). Därvid kan uppkommen th y ro x in b ris t ha spelat en b e ty d e ls e fu ll r o l l. Thyroxinb r is t kan även vid sidan av parathorm onbrist vara en bidragande fa k to r t i l l reducerad benomsättning ("tu rn -o v e r") hos k a tto r e fte r thyreoparathyreoidektom i (Jowsey & Raisz 1968). Elim ineringen av th yro xin i anslutning t i l l thyreoparathyreoidektom i anses minska absorptionen av kalcium i tarmen hos rå tta (W inter e t a l. 1969). Däremot påverkar ej k a lc ito n in b r is t kalcium absorptionen i tarmen (W inter e t a l. 1969). E lektrokoagulation av parathyreoidea ökar k a lc ito n in - insöndringen något under de fö r s ta p o sto p e ra tiva dygnen och kan vid sidan av den reducerade parathormonnivån bidraga t i l l en reduktion av plasmakalcium vid akuta försök (Thasjan 1966). I föreliggande försök utfördes de s lu tlig a metaboliska analyserna fö r s t 8 veckor p o s to p e ra tiv t, va rvid en sådan k a lc ito n in e ffe k t kunde anses vara h e lt elim inerade Accessoriska

18 parathyreoidea i mediastinum och thymus (Casewell & Fenell 1970) kan man ej komma å t vare sig med parathyreoidektom i e lle r thyreoparathyreoidektom i. Den i föreliggande undersökning studerade parathyreoideahypofunktionen få r anses bero på antingen to ta l parathyreoidektom i e lle r parathyreoidektom i med upptagen o fu lls tä n d ig a k tiv it e t hos accessoriska parathyreoidea*

19 FÖRSÖKSUPPLÄGGNING I en k o rttid s - och en lå n g tid sstu d ie undersöktes in ta k ta och s e le k tiv t parathyreoidektomerade vuxna hanråttor vid normalt och lå g t kalcium intag. Långtidsstudien syftade således t i l l a tt klarlägga eve ntu ell progress e lle r r e v e r s ib ilite t av de förändringar som uppkommit i k o rttid s fö rs ö k e t rörande plasmakalcium, benvävnad, kalcium - och fosfatm etabolism samt b in ju re b a rk. Resultaten redovisas i följande a r tik la r : I. The Short-Term E ffe c t of Parathyreoidectomy on the Adaptation to a Low Calcium Intake in A dult Rats w ith Special Reference to Plasma Calcium, Bone Tissue and Adrenal Glands. I I. The Short-Term E ffe c t o f Parathyroidectomy on the Adaptation to a Low Calcium Intake in A dult Rats w ith S pecial Reference to Calcium Metabolism. I I I. The Long-Term E ffe c t of Parathyroidectomy on the Adaptation to a Low Calcium Intake in A dult Rats w ith Special Reference to Plasma Calcium, Bone Tissue and Adrenal Glands. IV. The Long-Term E ffe c t o f Parathyroidectomy on the Adaptation to a Low Calcium Intake in A dult Rats w ith Special Reference to Calcium Metabolism. Sammanfattningen baseras på ovanstående a r t ik la r t i l l v ilk a refereras med de romerska s iffro rn a I - IV.

20 F Ö R S Ö K S M A T E R I A L Försöksdjur ( i och I I I ) T o ta lt användes i försöken 137 s t ste rilu p p fö d da, vuxna h anråttor av Sprague-Dawley stammen v ilk a vid försökssta rte n var 12-12-j månader gamla. Kroppsvikten varierade mellan 515-645 g. A lla d ju r hade tid ig a re uppfötts på en standarddiet med optimala mängder av kalcium och oorganiskt fo s fa t samt 1000 I.E. vitam in -Dg per 100 g to rrfo d e r (k o s t- blandning nr 1; Eggum & Möllegaard Hansen 1967). Normalkost och experim entkost ( i, I I, I I I och IV) Experimentdieten (General Biochemicals, se Larsson 1969) visade vid kemiska analyser e tt in n e h å ll av kalcium om 0,04% och oorganisk fo s fa t 0,70%. Ca:P r a tio t var 1:17,5. Magnesiuminnehållet i dieten var 0,20%» Dieten in n e h ö ll dessutom 600 I.E. vitam in -Dg per 100 g foder samt var väl balanserad även med avseende på ö vrig a näringsämnen. Den normala kalcium dieten bestod av låg ka lciu m d ieten t i l l förd CaCOg så a tt foderblandningen in n e h ö ll },20% kalcium och 0,70% oorganiskt fo s fa t med e tt Ca:P r a tio på 1:0,53. F r i tillg å n g gavs t i l l foder och a vjo n isera t vatte n. Gruppindelning ( i, I I, I I I och IV) E tth u n d ra tre ttio s ju vuxna h a nrå tto r användes i försöken. Dessa uppdelades i in ta k ta d ju r (42) och överlevande parathyreoidektomerade d ju r (8 5 ). In ta k ta och parathyreoidektomerade d ju r s tä lld e s vid försöksstarten på normalt resp.

21 lå g t kalcium intag* Exponering fö r s o llju s förekom e j* Försöksm aterialet fördelade sig vid försöksstarten på fö lja n d e grupper: 1 Tjugo in ta k ta r å tto r på normal kalcium kost* 2* Tjugotvå in ta k ta r å tto r på låg kalcium kost* 3. F y rtio tv å parathyreoidektomerade r å tto r på låg kalciumkost* 4. F y rtio tre parathyreoidektomerade r å tto r på normal kalciumkost* De parathyroidektomerade djuren indelades 2 dygn e fte r försöksstarten i undergrupper med ledning av e ffe kten på plasmakalciumnivån* Med v e rifie ra d parathyreoidektom i (PTE) avsågs e tt plasm akalcium <.4j 1 me/l samt med icke v e rifie ra d parathyreoidektom i (PTE^y) e tt plasm akalcium > 4f 1mE/l (Johansson & Segerström 1972)* Därvid e rh ö lls grupper av d ju r v ilk a från början hade en v e rifie ra d resp* icke v e rifie ra d parathyreoidektom i samt en grupp av d ju r v ilk a under fö rs ö k e ts gång norm aliserade sin plasmakalciumnivå (p ten). Plasmakalciumnivån bestämdes vid o lik a tid p u n k te r, d v s 2 dagar, 4, 6, 14 och 22 veckor e fte r försöksstarten och med ledning av kalciumnivån i plasma samt kalcium intaget e rh ö lls vid resp* försöksperioders s lu t fö lja n d e s lu t grupper bestående av parathyreoidektomerade och in ta k ta d ju r: 1 D ju r med reducerat plasmakalcium och norm alt kalcium in ta g : PTE +Ca* 2* D jur med reducerat plasmakalcium och lå g t kalcium intag: PTE -Ca. 3. D jur v ilk a norm aliserat s i t t plasmakalcium vid normalt kalcium intag: PTE^ +Ca.

22 4. D jur v ilk a norm aliserat s i t t plasmakalcium vid lå g t kalcium intag: PTE^ -Ca. 5. D jur v ilk a från början av försöken ej uppfyllde kravet på en v e rifie ra d parathyreoidektom i: PTE^y +Ca. 6. In ta kta k o n tro lld ju r. 7. In ta kta k a lc iu m b ris td ju r. K o rttid s fö rs ö k e t omfattade t o t a lt 40 av djuren och representerade sam tliga ovannämnda grupper utom PTE^ -Ca (se r e s u lta t). Långtidsförsöket omfattade 53 d ju r t o t a lt, v ilk a representerade a lla 7 ovanstående grupper. Försökstiden fö r k o rttid s d ju re n omfattade 8 veckor och fö r långtid s d ju re n 6 månader. Tre dagar före avlivandet placerades sam tliga d ju r inom va rje serie i metaboliska burar.

23 F Ö R S Ö K S M E T O D E R Parathyreoidektom i ( i, I I / I I I och IV) S e le ktiv parathyreoidektom i utfördes genom e le k tro - koagulation av parathyreoidea in s itu (Kenny I9 6 0 ). Parathyreoidea visualiserades på ytan av thyreoidea med in - droppning av 1:1000 adrenalinlösning (B ro lin 1945). E ffekten av parathyreoidektom in kontrollerades genom posto p e ra tiva plasmakalciumbestämningar V e rifie ra d parathyreoidektom i fö re lå g e n lig t vår d e fin itio n vid en kalciumko n ce n tra tio n p å < 4j1 me/l (Johansson & Segerström 1972). K o n tro ll av kvarvarande parathyreoidea ( i och I I I ) Förutom med postoperativa analyser av plasmakalcium kontrollerades ra d ik a lite te n av parathyreoidektomien med efterundersökning av thyreoideae och mediastinum. Just innan avlivandet in jice ra d e s m etylenblått in tr a k a r d ie llt fö r v it a l färgning av eve ntu ell kvarvarande parathyreoideavävnad (Rosen e t a l. 1974) i thyreoidea, halsorgan och mediastinum, v ilk a undersöktes omedelbart p o sto p e ra tivt i e tt dissektionsm ikroskop. S e rie s n ittn in g och färgning av thyroidea med hematoxylin- -eosin gjordes fö r a tt utröna dels förekomsten av in tra m u ra lt belägen kvarvarande parathyreoideavävnad och dels effekten av elektrokoagulationen på thyreoideas parenchym* Is o to p tillf ö r s e l ( I I och IV) S ju ttio tv å timmar fö re avlivandet tillf ö r d e s va rje rå tta 20

45 m ikrocuri Ca (k a lciu m klo rid i va tte n lö snin g, 2-10 mc/mg Ca, C.E.S. 2, Radiochemical Centre, Amersham, England) i 1,0 ml fy s io lo g is k koksa ltlö sn in g från en färsk 45 CaCl2 blandning (en "batch 1 användes fö r vardera k o rt- och lå n g tid s s e rie n ). E fte r 12 timmars fasta t i l l fördes under l ä t t eteranestesi isotoplösning i en mag- sond. Längden på magsonden hade uträknats tid ig a re med ledning av rö n tg enko n tra ststudie r så a tt positionen av den nedre sondmynningen i v e n trik e ln sä ke rstä lld e s. 24 Plasmaprovtagning ( i, I I, I I I och IV) Från v a rje r å tta uttappades 0,5-1,0 ml blod genom h jä r t- punktion under l ä t t e te ra n e ste si. Detta skedde i k o r ttid s - serien 2 dagar, 4 och 6 veckor e fte r försöksstarten samt under 8:e veckan 4, 24, 48 och 72 timmar e fte r t i l l f ö r s e l 45 av en CaC^ isotop i magsond, v a re fte r djuren avlivades. I långtidsförsöken hjärtpunkterades djuren på motsvarande s ä tt 2 dagar, 4, 6 och 14 veckor e fte r sta rte n samt under 27:e veckan 4, 24, 48 och 72 timmar e fte r t i l l f ö r s e l av isotopen och avlivades d ä re fte r. A lla r å tto r avlivades genom förblödning från a rte ria fem oralis under e teranestesi, va rvid sam tid ig t blod uppsamlades i s tö rre mängd. Blodet från provtagningarna centrifugerades i 15 m inuter under 3 000 varv/m in, v a re fte r plasmasupernatanten pipetterades över i syradiskade provrör och förvarades i -20 temperatur i avvaktan på kommande a n a lyse r. KEMISKA ANALYSMETODER Kalcium och magnesium i plasma ( I I och IV) Kalcium och magnesium i plasma bestämdes med atom absorptions-

25 spektrofotom etri e fte r u tfd lln in g av p ro te in e r med 20fo tr ik lo r ä ttik s s y r a. SrCJ^ t ills a t t e s fö r a tt dämpa interferensen av plasm afosfater ( W illis 1961). Absorptionen avlästes i en Unicam SP90 Spektrofotom eter (Unicam In s tr. L td., London, England). V a ria tio n s s k o e ffic ie n te n fö r dessa analyser va r mindre än 1 p ro cen t. O organiskt fo s fa t i plasma ( I I och IV) Detta bestämdes med en Technion auto-analyser (Tecnicon Instrum ent Corp., A rdsley, N.Y. 10502, USA). V a ria tio n s - k o e ffic ie n te n fö r dessa analyser låg inom 1,5 procent. Kalcium, magnesium och oorganiskt fo s fa t i u rin ( I I och _iv) Dessa param etrar bestämdes e n lig t samma metoder som plasmaanalyserna Kalcium och magnesium i faeces ( i l och IV) Poolade faecesprover från va rje rå tta föraskades, upplöstes i HC1 och utspäddes i d u b b e ld e s tille ra t vatterv. D äre fte r analyserades proverna e n lig t den metod som användes fö r urinproverna. RADI0IS0T0PMET0D ( I I och IV) R a d io a k tiv ite te n i plasma och u rin beräknades genom a tt 0,2 resp 0,5 ml av proverna d ire k t t ills a t t e s en s c in t illa - tio n s lö s n in g, som in n e h ö ll fö lja n d e komponenter:

26 1,0 g 2,5 - D ifenyloxazol (PPO) 0,3 g 1,4 -b is -2 (4-M etyl-5-fenyloxazolyl)-b ensen (P0P0P) 100,0 g N aftalen 1 1 Dioxan T h ixo tro p t gel pulver (CAB-0-SIL) t i l l mättnad. R a d io a ktivite te n i faeces bestämdes genom a tt t i l l s c in t illa - tionslösningen t i l l f ö r a 0,5 ml av tid ig a re beredd faeceslö sn in g. Hela t ib ia föraskades och upplöstes i 10,0 ml 1,2 N HC1, v ilk e t utspäddes t i l l 100,0 ml med d u b b e ld e s tille ra t v a tte n. Av denna lösning t illf ö r d e s 2,0 ml s c in t illa tio n s - vätskan. Proverna räknades i en Packard tr i- c a r b vätskes c in tilla tio n s s p e k tro fo to m e te r (Modell 314 EX-2, Packard Instruments CO., La Grange, IL L., USA). K o n tro ll av "quenching" gjordes med h jä lp av extern standard e n lig t en k a n a l- ra tio metod angiven av Bush (1963). FYSIKALISKA ANALYSMETODER V å tv ik t, v ik t av organiskt och oorganiskt m a te ria l i tib ia ( I och I I I ) M jukdelar och p e rio s ta l vävnad avlägsnades om so rg sfullt frårv höger tib ia, som d ä re fte r d ire k t placerades i en vågskål och vå tvikte n noterades på en M e ttle r balansvåg med en noggrannhet av 0,05 mg. A lla t ib ia preparat inom k o r ttid s - och lå n g tid sse rie n torkades sam tid ig t vid resp. analyst i l l f ä l l e i +50 C under 48 timmar och to rrv ik te n på benet noterades. E fte r inaskning av benen i +700 C under 16 timmar bestämdes askvikten.

27 T ibias benvolym ( i l l ) T ib ia s benvolym beräknades genom nedsänkning av hydrerat ben i d e s tille r a t vatten vid +4 C. Benvolymen motsvarande då vikte n av det undanträngda v a ttn e t ( c. f. Robinson & E llio t 1957). B in ju re vikte n ( i och I I I ) Omedelbart e fte r avlivandet uttogs bägge b in ju ra rn a. I e t t dissektionsm ikroskop avlägsnades noggrannt a l l omgivande fettvävnad och vå tv ik te n noterades omedelbart d ä re fte r på en M ettlerbalansvåg. HISTOLOGISKA ANALYSMETODER Preparering av ben ( i och I I I ) Höger femur på sam tliga r å t t o r fria d e s frå n omgivande mjukd e la r och delades sedan meçl h jä lp av en tunn bandsåg exakt i m itten av diafysen v in k e lrä tt mot femurs längsaxelo Den d is ta la h ä lfte n av femur fixerades och dehydrerades i 96 procentig alkohol med 6 byten under 6 dagar. Preparaten inbäddades e fte r d e tta i m etakrylat e n lig t en känd metod (Larsson 1969). Från den d iafysära änden utsågades sedan e tt 0,5 mm tjo c k tv ä r s n itt v in k e lr ä tt mot längsaxeln av femur. E tt lik a tjo c k t tv ä r s n itt utsågades även från d is ta la femur metafysen exakt i nivå med övre gränsen av knäledsbrosket på femurs fram sida. A lla plastinbäddade tv ä r s n itt slipades ner t i l l ungefär 80yu tjo c k le k i en Knuth-Rotor slip a p p a ra t med s ilik o n k a rb id papper N:o 220 och 600.

28 Mikroröntgen ( i och I I I ) Mikroröntgen utfördes på a lla tv ä rs n itts p re p a ra t från 2 femur med e tt Siemens rö r (AGW 38, med 1 mm tungsten skiva och e tt 0,1 mm tjo c k t b eryllium fö n s te r) vid 15 kv. T värsnitten placerades i d ire k t kontakt med spektroskopiska p la tto r, typ 649-0 av märket Kodak, H isto lo g isk preparering av b in ju ra r ( i och I I I ) Höger b in ju re från va rje rå tta fixerades i 10 p ro centig t, n e u tra lt form alin och inbäddades i p a ra ffin, v a re fte r preparatet s e rie s n itta d e s. Representativa d e la r av de 5yu tjo cka s n itte n färgades med hem atoxylin-eosin e n lig t E h rlic h. Den vänstra binjuren inbäddades i 10 procentig g e la tin, fry s - snittades i mikrotom t i l l loyu tjo cka s n it t och fe ttfä rg ades med Sudan Black B (Meyers Carmalun m o tfä rg n in g) KVANTIMETRISKA ANALYSMETODER K o rtik a lis tjo c k le k i m itten av femurdiafysen ( i och I I I ) Tjockleken av det k o rtik a la benet m itt på femurdiafysen mättes på 10 X förstorade fo to n e g a tiv. Den långa och korta in n e r- resp. ytterdiam etern noterades på va rje preparat och k o rtik a lis tjo c k le k e n beräknades som skilln a den av dessa. Spongiös benvävnad i d is ta la fem urdiafysen ( i och I I I ) Den re la tiv a mängden av spongiös benvävnad i m e ta fyssnitt från d is ta la femurmetafysen uträknades e n lig t en "p o in t sampling" metod (C halkley 1943), varvid e tt in te g re ra t

29 ocular (Zeiss i ) med 25 referenspunkter användes* Sju mätningar på va rje m ikroröntgat m e ta fyssn itt (ovan b e skrive t) gjordes vid 62 x fö rs to rin g. Synfälten u t valdes på e tt s t r ik t standardiserat s ä tt, så a tt a l l t spongiöst och inget k o r tik a lt ben undersöktes på varje m e ta fy s s n itt R elativa tjo ckle ke n på binjurebarken ( i och I I I ) Den re la tiv a tjo ckle ken på binjurebarken studerades på 5^u tjo cka hem atoxylin-eosin färgade s n it t från centrala dela r av b in ju re n. Denna parameter definierades som skillnaden mellan y tte r - och innerdiam etern i procent av ytte rd ia m e te rn Detta index beräknades både på den långa diametern och diametern v in k e lr ä tt mot denna. Mätningarna utfördes vid 20 x fö rs to rin g på de tre s tö rs ta tv ä rs n itte n från den s e rie sn itta d e bin ju re n FYSIOLOGISKA ANALYSMETODER Kalcium ackretionen i tib ia ( i och I I I ) Ackretionshastigheten fö r kalcium i hela tib ia u ttry c k te s i mg kalcium/timme/mg kalcium i benet och beräknades e n lig t Bauer e t a l. (1955). S ju ttio tv å timmar före avlivandet 45 / t illf ö r d e s va rje rå tta i magsond 20yuC Ca (ka lciu m klo rid i vattenlösning 2-10 c/g Ca, CES. 2, Radiochemical Centre, Amersham, England) i 10,0 ml fy s io lo g is k ko k s a ltlö s n in g. 45 Bestämning av Ca i plasma och ben utfördes i vätskescint i l l a t o r (Larsson 1969). Den i tid ig a re försök beräknade s iffr a n fö r kalcium innehåll i benaska (Larsson 1969) användes.

30 Nettoabsorption av kalcium och oorganiskt fo s fa t ( I I och IV) N ettoabsorption av kalcium och oorganiskt fo s fa t beräknades med ^C a absorptionstest (Nordin 1965) resp* balansundersökningar av oorganiskt fo s fa t (Nordin 1965). STATISTISK BEARBETNING AV DATA Data t i l l va rje djurgrupp jämfördes parvis och Student's t- t e s t användes som metod a tt utvärdera s ig n ifik a n ta s k illn a d e r* Hypotesen a tt ingen s k illn a d finnes mellan grupperna testades på en 5 procentig s ig n ifik a n s n iv å Avvikelse från nollhypotesen har värderats e n lig t fö lja n d e : 0*10 ^ p = icke s ig n ifik a n t 0*05 ^ p < *0.1 0 = nästan s ig n ifik a n t 0. 0 0 K p < 0 * 0 5 = s ig n ifik a n t p < 0.001 = k la r t s ig n ifik a n t

31 R E S U L T A T M o rta lite t ( i och I I I ) N ittio fe m rå tto r opererades med s e le k tiv parathyroidektom i vid fö rs ö k s s ta rte n. Tio av dessa dog under sjä lva ingreppet# I inget f a l l var orsaken postoperativ te ta n i. Haemo- och pneumothorax bidrog t i l l a tt y tte rlig a re 17 rå tto r av 127 dog under försökens gång i samband med h jä rtp u n k tio n e r. De senare dödsfallen var jämt fördelade i de o lik a försöksgrupperna# I k o rttid s s e rie n (8 veckor) och lå n g tid sse rie n (6 månader) dog vardera 2 d ju r av okända orsaker# De övriga djuren var v id god h älsa. Plasmakalcium ( i och I I I ) Under bägge försöksperioderna (8 veckor resp# 6 månader) noterades ingen s ig n ifik a n t s k illn a d i plasmakalcium mellan in ta k ta k o n tro lle r (+Ca) och in ta k ta d ju r med lå g t kalcium intag (-C a). Bland de ursprungligen 42 parathyreoidektomerade djuren på normal kalcium kost, svarade 36 d ju r (86%) med en sänkning av plasmakalcium under 4 rl me/l (PTE +Ca)# I fo rts ä ttn in g e n normaliserade under k o rttid s - uppföljningen 17% av parathyreoidektomerade d ju r med normalt k a lciu m in ta g (PTE^ +Ca) kalcium nivån i plasma# Av å te r stående 20 parathyreoidektomerade d ju r på samma kost, v ilk a in g ick i långtidsförsöken normaliserade 40% sin plasmakalcium nivå +Ca), 1 d ju r inom 14 veckor och d ä re fte r y tte rlig a re 7 d ju r fram t i l l lå n g tid sfö rsö kets slut# Parathyreoidektomerade r å tto r med lå g t kalcium intag visade under k o rttid s u p p fö ljn in g e n (8 veckor) ingen tendens t i l l norm alisering, utan fö rs t e fte r 14 veckors observation

32 företedde 9,4$ d v s 3 av de 32 djuren ingående i lång- tidsgruppen e tt plasmakalcium, som översteg 4^1 me/l (PTEn -C a). Hypokalcemiska PTE d ju r på normalt kostin ta g av kalcium hade inom k o rttid s s e rie n under 8 veckors o b servationstid e tt plasmakalcium på mellan 2,65-4,00 me/l, jäm fört med lå n g tid sse rie n som hade 2,70-4,10 me/l under 27 veckors u p p fö ljn in g. Motsvarande värden fö r hypokalcemiska PTE d ju r med lå g t kalcium intag i korttidsgruppen var 2,05 - - 2,95 och i långtidsgruppen 1,80-3,75 m E/l. En viss uppgång av kalcium i plasma kunde noteras i a lla dessa PTE grupper mot s lu te t av resp. försöksperiod. I långtid s s e rie n uppvisade PTE d ju r med normalt kalcium intag och norm aliserat plasmakalcium (PTE^ +Ca) fo rtfa ra n d e v id 27 veckor, tro ts "norm alisering" e n lig t v å rt k rite riu m, en s ig n ifik a n t lägre kalciumnivå i plasma än de in ta k ta k o n tro lld juren. Kroppsvikt ( i och I I I ) Den genom snittliga begynnelsevikten fö r sam tliga d ju r var 569 g va rierande mellan 515-645 g. In ta k ta r å t t o r uppvisade i k o rttid s s e rie n en uppgång i kroppsvikten på 12%, oavsett om djuren stod på normal e lle r låg kalcium kost. I lå n g tid s s e rie n var v ikte n i motsvarande grupper konstant e lle r l ä t t ökad. Mot s lu te t av va rje försöksperiod i k o rt och lå n g tid s s e rie rn a e rh ö ll så g o tt som sam tliga grupper av d ju r en l ä t t t i l l m å ttlig sänkning av kroppsvikten, v ilk e t huvudsakligen skedde under de 3 s is ta dygnen, då djuren h ö lls i metaboliska burar. Samtliga PTE d ju r på normal kalcium kost hade både i k o r ttid s - och lå n g tid s - försöken en konstant e lle r l ä t t minskad v ik ts k u rv a. Vid lå g t kalcium intag hade PTE d ju r med reducerat plasmakalcium en v ik ts re d u k tio n i k o rttid s s e rie n på 30% och i lå n g tid s se rie n på 17%.

33 T ib ia s sammansättning ( i och I I I ) Under k o rttid s fö rs ö k e t (8 veckor) uppvisade ingen av PTE grupperna någon s ig n ifik a n t förändring av va tte n, organiskt e lle r oorganiskt m aterial i tib ia jäm fört med in ta k ta d ju r. Däremot förekom mera markanta förändringar i benvävnadens sammansättning i lå n g tid sstu d ie n (6 månader). In n e h å lle t i t ib ia av oorganiskt m a te ria l beräknat i procent av tib ia s v å tv ik t var k la r t s ig n ifik a n t lägre hos in ta k ta d ju r på lå g t kalcium intag jäm fört med normala k o n tro lle r. Vattenmängden var däremot s ig n ifik a n t högre och den organiska substansen lä g re. PTE d ju r med normalt kalcium intag och e tt reducerat plasmakalcium uppvisade i förhållande t i l l normala k o n tro lle r en nästan s ig n ifik a n t ökad mängd oorganiskt m a te ria l, medan organiska komponenten var s ig n ifik a n t lägre och vattenmängden något ökad. Hypokalcemiska PTE d ju r med lå g t intag av kalcium hade en k la r t s ig n ifik a n t ökad mängd oorganiskt m a te ria l i t ib ia jäm fört med in ta k ta d ju r på låg kalcium diet, medan både den organiska komponenten och vattenmängden va r lä g re. PTE d ju r med normalis e r a t plasmakalcium och låg kalcium kost s k iljd e sig in te s ig n ifik a n t från in ta k ta k a lc iu m b ris td ju r beträffande någon av de tre komponenterna i t ib ia. K o r t ik a lis t jockle k, in re och y ttre diameter på femurd ia fys samt tib ia vo lym ( i och I I I ) Den k o rtik a la tjo ckle ken på femurdiafysens m itt var e fte r 8 veckor (k o rttid s fö rs ö k ) s ig n ifik a n t mindre vid jämförelse av in ta k ta d ju r på låg kalcium kost med normala k o n tro lle r ( i, ta b e ll 1 ). Denna s k illn a d accentuerades markant vid undersökning av motsvarande grupper i långtidsförsöken ( I I I, ta b e ll 2 ). Mellan k o n tro lld ju r och hypokalcemiska PTE d ju r med både normal och låg kalcium kost fö re låg ingen s ig n ifik a n t s k illn a d av k o rtik a lis tjo c k le k e fte r 8

34 veckors tid ( i, ta b e ll 1 ). Vid långtidsobservationen (6 månader) kunde fo rtfa ra n d e ingen s ig n ifik a n t s k illn a d noteras, när motsvarande djurgrupper jämfördes, b o rts e tt från a tt PTE d ju r med normalt kalcium intag hade en något ökad tjo c k le k av k o r tik a lis. S killnaden var nästan s ig n ifik a n t. Hypokalcemiska PTE r å tto r på låg kalcium diet uppvisade e fte r 8 veckor en l ä t t ökad och e fte r 6 månader en k la r t s ig n ifik a n t ökad k o r tik a l bentjocklek jäm fört med in ta k ta d ju r på samma d ie t ( i, ta b e ll I och I I I, ta b e ll 2 ). E tt k la r t in v e rs t samband fö re låg mellan innerdiam eter och k o rtik a lis tjo c k le k i sam tliga grupper i lå n g tid sserie n ( I I I, ta b e ll 2 ). Ytterdiam etern s k iljd e sig in te mellan grupperna frå n s e tt a tt hypokalcemiska PTE d ju r med normal kalcium diet hade en något ökad diameter jäm fört med k o n tro lld ju re n. Skillnaden var nästan s ig n ifik a n t. I långtidsgrupperna uppmättes tibiavolym en e fte r 6 månader. Denna parameter visade mycket små v a ria tio n e r mellan k o n tro lloch fö rs ö k s d ju r. E tt undantag utgjorde hypokalcemiska PTE d ju r, som vid normalt kalcium intag hade en s ig n ifik a n t s tö rre benvolym än d ju r med lå g t kalcium intag. Spongiös benvävnad i femurmetafysen ( i och I I I ) Den spongiösa benvävnaden beräknades k v a n tim e tris k t i metafysnivån på d is ta la femur. In ta k ta d ju r med kalcium - b ris tk o s t visade redan e fte r 8 veckor en lägre mängd spongiös vävnad, m orfologiskt i form av smalare och fä rre benbalkar, än normala k o n tro lle r. Skillnaden var som väntat mera u tta la d e fte r 6 månaders fö rs ö k s tid och s ig n ifik a n t. En l ä t t reduktion av benvävnaden syntes också vid jämförelse av in ta k ta k o n tro lld ju r vid 8 veckor och 6 månader. Vid

35 normalt kalcium intag hade hypokalcemiska PTE d ju r i förhållande t i l l in ta k ta k o n tro lld ju r e fte r 8 veckor l ö t t men ej s ig n ifik a n t ökad mängd benvävnad, medan skillnaden fö r motsvarande grupper var s ig n ifik a n t e fte r 6 månader. Vid låg kalcium kost hade hypokalcemiska PTE r å tto r jäm fört med in ta k ta d ju r nästan s ig n ifik a n t ökad benmängd vid 8 veckor och e fte r 6 månader var denna s k illn a d k la r t s ig n ifik a n t. Både vid k o r ttid s - och långtidsförsöken hade PTE -Ca djuren en l ä t t ökad mängd spongiosa i förhållande t i l l in ta k ta k o n tro lle r. Mikroröntgen ( i och I I I ) Mikroröntgenundersökning av tv ä r s n itt från femurmetafys och fem urdiafys i 20 x och 50 x fö rs to rin g visade en jämn m in e ra lis e rin g av benvävnaden hos a lla normala k o n tro lld ju r. En jämn m in e ra lise rin g e fte r 8 veckor hade också in ta k ta d ju r på k a lc iu m b ris tk o s t, men här var benbalkarna fä rre och tunnare i m e ta fyssn itte n Denna benreduktion blev ännu mer markant hos motsvarande d ju r, som g å tt 6 månader på k a lc iu m fa ttig k o s t. M o rfo lo g iskt motsvarande dessa benfö rä n d rin g a r osteoporos. Hypokalcemiska PTE d ju r normal resp. k a lc iu m fa ttig kost hade e fte r 8 veckor samma jämna m in e ra lis e rin g och utseende i metafysens benvävnad som normala k o n tr o lld ju r. Denna lik h e t b ib e h ö lls även hos motsvarande PTE d ju r med k a lc iu m fa ttig d ie t e fte r 6 månader, medan PTE d ju r med normal kalcium diet vid samma jäm förelse hade b e ty d lig t tjo cka re benbalkar. PTE d ju r med lå g t kalciuminta g och norm aliserat plasmakalcium (PTE^ -C a), visade e fte r 6 månader en reduktion av fra m fö ra llt den spongiösa vävnaden och liknande därvid de in ta k ta k a lc iu m b ris td ju re n. Mikroröntgen av tv ä r s n itt från m itten av femurdiafysen visade i sam tliga grupper både i k o rt- pch långtidsförsöken

36 en jämn m in e ra lise rin g av den k o rtik a la benvävnaden. E fte r 8 veckor kunde någon m orfologisk s k illn a d ej ses, frå n s e tt a tt in ta k ta k a lc iu m b ris td ju r hade något mindre endostalt ben än normala k o n tro lld ju r* I långtidsobservationen syntes däremot markanta fö rä n d rin g a r av benm orfologien, i en del f a l l t o m mer uttalade än de som noterades i den spongiösa benvävnaden* Dessa förändringar omfattade huvudsakligen den in re delen av det k o rtik a la benet* Hos k o n tro lld ju re n bestod den in re delen av kompakt ben och märgrum, v ilk e n i vissa områden å ts k iljd e s av benbalkar* In ta kta r å tto r med k a lc iu m fa ttig kost uppvisade p ra k tis k t taget en to ta l reduktion av denna in re del av d ia fy s k o rte x. Hypokalcemiska PTE r å tto r med normal kalciumkost visade i s t ä lle t en fö rtjo c k n in g av det kompakta, k o rtik a la benet, medan PTE d ju r med låg kalcium kost hade e tt k o r tik a lt ben av normalt utseende ( I I I, f ig. 9 och 11). Kalcium ackretion i t ib ia ( i och I I I ) A ckretionshastigheten av kalcium i t ib ia visade s ig n ifik a n t högre värden fö r in ta k ta r å tto r med k a lc iu m fa ttig d ie t i förhållande t i l l k o n tr o llr å tto r * Detta gällde både fö r k o r ttid s - och långtidsförsöken* Hypokalcemiska PTE d ju r med låg kalcium kost hade s ig n ifik a n t lägre ackretion och PTE d ju r med norm alt kalcium intag visade en tendens t i l l lägre ackretion e fte r 8 veckor jäm fört med normala kontr o lle r * Vid 6 månader uppvisade bägge dessa PTE grupper en a ckre tion, som in te s k iljd e sig s ig n ifik a n t från k o n tro lld ju re n s * K a lciu m fa ttig a PTE d ju r med norm aliserat plasmakalcium (PTE^ -Ca) hade en kalcium ackretion i t ib ia, som s ig n ifik a n t översteg k o n tro lld ju re n s, men ungefär var i samma nivå som in ta k ta d ju r på lå g kalcium kost* Ackretionshastigheten fö r sam tliga grupper i lå n g tid s försöken var g e n e re llt lägre än i ko rttid s fö rs ö k e n * Approxi-