Hanan M Alquraan

بسم الله الرحمن الرحيم

Biochemistry of muscle

Lecture 3

الفريق الاكاديمي

2

Vitamins D are a group of compounds all of them are steroid in nature.

Steroid in nature هي مجموعة من الفيتامينات كلهم

(شابكين مع بعض 4 ring (a+b+c+d(عبارة عن )على الرسمة هون ،

Steroid nucleus بهاي الطريقة اسمهم

Sterol بصير اسمهOH مجموعةring A لما تمسك عند الكربونة رقم 3فيAlcohol Group يعني اضافة

They are derived from certain precursours :

• Ergosterol is a plant sterol and acts as a precursor of vitamin D2

(ergocalciferol)

• 7-dehydrocholesterol is an animal sterol and acts as a precursor of vit.

D3 (cholecalciferol).

• Both precursors (provitamins) are converted to the correspondingvitamin by ultraviolet irradiation from sunlight.

Vitamin D الي حتعطيCompounds يعني ال

الفريق الاكاديمي

3

: precursours إذا في نوعين

ل Ergostrol plant sterol (vit D2 (1من precursor ( وهو

2) 7-dehydrocholesterol animal sterol ( vit D3 لprecursor ( وهو

Ergocalciferol اسمه الثاني

cholecalciferol اسمه الثاني

So we have 2 type of vit D: 1-Vit D2 2-Vit D3ل corresponding Vitaminبتاعهم بحتاجوا لل عشان يتحولوا 2+ 1

ultraviolet irradiation from sunlight

8و 7ما هو إلا كوليسترول لكن اجيت عند كربونه رقم 7-dehydrocholesterol8و 7من Hydrogen لإنه حذفت الDouble bond و حطيت

الرسمة هاي بتبين الفرق بين النوعين

Structure تقريبا نفس ال

double bondاختلفوا فقط في الMethyl group ووجود

عشان يعطونا الفيتامينات

فتحناها H3C قبلRing B عندDouble Bond طينا حو

فصارت هيك

In the side chain (both are equally active(

Vitamin D2 contains an extra double bond and methyl group

4الفريق الأكاديمي

7-dehydrocholesterol is also an intermediate in the biosynthesis of cholesterol. In the epithelium of the skin it becomes converted to vitamin D3by exposure to UVR .

ي السنة الماضية لما درسنا Pathway of cholesterolكان بيقابلنا هذا المركب كـ ف

ي النص . Intermediate compoundف

ل epithelium ي ال إذا تعرضنا للشمس مهم جدا لإنه dehydrocholesterol-7يتحول ف

.UVR نتيجة التعرض لvit D3

لازم D (D2,D3) 1,25يعني أي نوع من فيتامينات-dihydro derivative عبارة عنCalcitriol

) بالكربونة رقم 1و OH (Extra OH 25عند 1و OHعند 25

)Extra OH ),( C3 الأساسية عندOH (3 ؟OH كم صار في *

Cholecalciferol is first transported to liver, where hydroxylationat 25th position occurs, to form 25- hydroxy Cholecalciferol(25-HCC) by the liver enzyme Cholecalciferol -25- hydroxylase.

Cholecalciferol ( Vit D3) → لازم يروح عند الكبدMetabolically Active عشان يصير

- Cholecalciferolرح يضيف عليه OHعند 25-hydroxylase حيلاقي عنده انزيم اسمه

.25 –hydroxy-cholecalciferol الكربونة 25، و يعملي

25و الأساسية عند 3) الجديدة عند ) كم OHفيهم ؟ 2

الموجود 1-alpha hydroxylase ِ1,25محتاج ل-dihydroxy cholecalciferol عشان يتحول ل

.Kidney فيIt is then converted to 1,25-dihydroxy Cholecalciferol [1,25 (OH)2D3] by the enzyme 1 - alpha hydroxylasefound in the kidneys and in placenta.

5الفريق الأكاديمي

C a l c i t r i o lBecause It’s have 3 OH 0H →in c3 OH→in c1OH→in c25

Metabolically Active form

of Vitamin D

6الفريق الأكاديمي

Specific receptor protein بشتغل علىCalcitriol

يشتغل عليهاحموجود هذا المستقبل جوا الخلية الي

Complex في بعض الكتب بتحكي انه مو بس الي بتتكون ال

يعني بمسك فيه Dimerization ده كمان بيحصل له

(Retinoic X-receptor) آخر اسمهReceptor في مكان عليها اسمه)تاع الخلية DNA بعدها بروح لل

(Vit D response element( VDRE))هي الي كانت لما تمسك فيها بعض البروتينات يحصل

Regulation of Other genes تطلع الي Vit D ده نفسه الكلام بالزبط الي بيحصل في

Specific proteinالي حتقوم ب ال actionتاع .( Calcitriol )

Calcitriol has a receptor protein in target cells which specifically binds Calcitriol then binds to a vitamin D response element in the nuclear DNA. This leads to regulation of transcription of specific genes in target cells, thus controlling the synthesis of specific proteins.It behaves like a steroid hormone.

كيف ؟ specific proteins لتصنيعcontrol وبالتالي هو هيك بأثر/بعمل

بأثر على ( Transcriptionتاع VDRE على ) DNA تاعه الموجودة علىAction عن طريق ال

Steroid hormone الجينات المسؤولة عن تصنيع هذه البروتينات فبقولوا كده بالزبط اشتغل كأنه.تاعه Mechanism of action لإنه نفس

ال The main function of Calcitriol is the maintenance of serum calcium levelthrough its effect on intestine, kidney, bones.

Targets of Vit D :(Main sites of action of it )1-Intestine. 2-Kidney. 3-Bones

It increases calcium absorption by intestinal mucosal cells. This is mainly through increasing the synthesis mRNA responsible for synthesis of a calcium binding protein (CBP). Also increases the transport of calcium ions through the brush and lateral borders of mucosal cells.

الفريق الاكاديمي

7

1) Vit D → Ca+2 absorption through intestinal mucosal cells ,How ?يؤثر على /بزود تصنيع بروتين transcription للجين المسؤول عن انتاج بروتين مهم اسمه

CBP protein (Calbindin)

2) Vit D → transport of Ca+2 → يخرجليBrush Border +Lateral Borderمن خلال

blood stream علىCa+2

intestine 2+1شغله في ال

)Non-DNA action )إذا هو( DNA ( ملوش علاقة بـ indirect الثاني انهAction يقال هذا ال

DNA علىCalcitriol مش من خلال عملAction كثير ما في اشي ثابت فيها يعنيStudies فيها،

Increases reabsorption of calcium and phosphorus by renal tubules.

Calcitriol (in kidney ) → reabsorption of Ca+2+ phosphorusRenal tubules عن طريق ال

It promotes bone calcification by providing calcium and phosphate.

number of osteocalst+osteoblast +Bone resort ion له علاقة بVit Dيقال انه

. قوي Under graduated مش حندخل بتفاصيل كثيرة بهالموضوع لإنه مش

Calcitriol / Vit D →Bone calcification المهمات في عمليةCa+2 +phosphorus يقدر يوفر ال

الفريق الأكاديمي 8

Vitamin D deficiency manifestations Bone Calcification إذا بكون في مشاكل في ( Ca+2 level + phosphate حيكون في مشاكل في(

Its deficiency produces rickets in infants and osteomalacia in adults. Both diseases are treated by injections of vitamin D and calcium.

Injections بهاي يعالجو، و Related to Vit D حنوخذ الأسباب

❖ Rickets :

Causes of rickets include the following:

It occurs due to malnutrition. Also, rickets occurs in infants if not exposedto sunlight. .Vit D الطفل هذا لا يتغذى منيح لا يأخذ

.خالص Vit D الطفل هذا لا يتعرض للشمس فلا يأخذ

• Hereditary rickets due to the following genetic defects:

1-Deficiency of 1- hydroxylase

2-Defects that lead to non-functional Calcitriol receptors.زي Hereditary المشكلة هون انه الغذاء منيح لكن بكون في اشي ثاني

1- (1-alpha-hydroxylase) عندهم مشكلة في جين الي حيعمل هذا الانزيم

إذا Metabolically active form of Vit Dمش موجودة

2-) action of it المستقبلات فيهم مشكلة إذا الفيتامين ما بعرف يقوم ب(

The main changes that occur in rickets are mainly as follows:

1-changes in plasma level of calcium and phosphate:

The plasma calcium concentration in rickets is only slightly decreased or even not changed ( عل الحظ بقى ) may be → ( يقل اشوي (/→ or حتى ممكن ما يتغي ) )

but, the level of phosphate is greatly decreasedبتأثر كثي

Because→ (قل Ca+2 level الجسم أول ما يحس إنه ال ) →increase activity of parathyroid hormone →1)prevent )(Ca+2 level ) انه يقل ) الجسم كله بشتغل لحتى →

hypocalcaemia ما يدخل في→ prevent falling of Ca+2 level (How?→through promoting mobilization of calcium from bone → that will lead to Rickets

(لين العظام ) .2) Increase Excretion of phosphate in urine →will decrease plasma

9الفريق الأكاديمي

phosphate level .

Decreased level of plasma calcium occurs very late in rickets when calcium of bones becomes exhausted and if the drop is severe (below 7 mg/dl ) producestetany.

2- changes in teeth and bones:

- Delayed eruption of teeth and delayed closure of fontanelles are earlysymptoms of rickets.

- decalcification of bones produce very weak and soft bones whichproduce bone deformities.

It is a type of rickets or osteomalacia produced due to prolonged renal damage. The cause is mainly due to failure of the damaged kidneys to form 1,25 (OH)2D3. It is treated by injection of 1,25 OH)2D3. هو نوع من الكساح و هذا

السبب هو

Renal rickets

Vitamin D resistant rickets, congenitalhypophosphatemia,

X-linked hypophosphatemia (XLH)

form of rickets (or osteomalacia) that differs from most cases of rickets in that calcium and vitamin D supplementation do not cure it.

اسمه PHEXالي وجوده يسمح لل X-chromosome في جين موجود علىMutation بكون فيKidneyFGF23 الي مسؤول عن تنظيم عمل بروتين أخر و) Reabsorption of phosphate انها تعمل

Inhibit kidney ability متنشط زيادة فيؤدي إلىFGF23 حيخليMutated إذا عدم وجوده /وجودهto reabsorb الفوسفات

Decrease /1بأثر على-alpha-hydoxlase

Hypophosphatemia → Rickets

Decrease Calcitriol

hypophosphatemia

Treat with Give phosphate

Treat with Give Calcitriol

XLH is associated with a mutation in the PHEX gene sequence, located

on the human X chromosome. The PHEX protein regulates another

protein called fibroblast growth factor 23 (produced from the FGF23

gene). Fibroblast growth factor 23 normally inhibits the kidneys'

ability to reabsorb phosphate into the bloodstream.

الفريق الأكاديمي