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The relationship between the actions of vitamin D, parathyroid hormone and calcitonin

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Abstract

The effect of PTH and CT upon hydroxyproline and electrolyte excretion, plasma calcium and phosphate, calcium balance, and the excretion of radiocalcium was examined in vitamin D-deficient thyroparathyroidectomized rats. The results were compared to those obtained in D-fed animals. An increase in urinary hydroxyproline, which persisted for many hours, occurred in D-deficient animals approximately 30 h after thyroparathroidectomy, but was not seen in D-fed animals. It was suppressed by high calcium infusion. Infusion of PTH or CT increased the hydroxyprolinuria even further in D-deficient animls. PTH increased hydroxyprolinuria in D-fed animals, but CT caused a significant decrease. In the D-deficient animals both PTH and CT caused a decrease in urinary calcium excretion, and an increase of the already positive calcium balance. In D-fed animals CT had similar effects, but PTH caused a significant increase in calcium excretion and a negative calcium balance. Young animals injected with45Ca while on a D-deficient diet were studied 3 weeks later at a time when they had developed D-deficiency. When these animals were thyroparathyroidectomized and maintained on a constant glucose and electrolyte perfusion, the excretion of calcium was relatively constant and the specific activity of urnary calcium declined only slightly over a 28 h period. When PTH was given, both total and radioactive calcium excretion diminished initially, leading to a significant decrease in specific activity. The specific activity declined for the first 3 h of hormone infusion, then rose gradually and became greater than normal during the last 4 h of hormone infusion. When CT was given with PTH, total calcium excretion fell and remained below the control rate throughout the experiment. Specific activity rose markedly during the first 2 h, then fell rapidly to values below the control levels for the remainder of the experiment.

Résumé

L'effet de la PTH et de la CT sur l'excrétion d'hydroxyleproline et des électrolytes, le calcium et le phosphate plasmatique, l'équilibre calcique et l'excrétion du radiocalcium est étudié à l'aide de rats thyro-parathyroïdectomisés et déficients en vitamine D. Les résultats sont comparés à ceux obtenus chez des animaux recevant de la vitamine D. Une augmentation de l'hydroxleproline urinaire, qui persiste plusieurs heures, est observée chez les animaux, déficients en vitamine D, environ 30 heures après thyro-parathyroïdectomie. Cette augmentation disparait après administration élevée de calcium. L'administration de la PTH et de la CT accroit même l'hydroxyleprolinurie chez les animaux soumis à la vitamin D, mais la CT provoque une diminution nette. Chez les animaux déficients en vitamine D, la PTH et la CT diminuent la calciurie, et augmentent l'équilibre calcique, déjà positif. Chez les animaux recevant la vit. D, la CT a des effets analogues, mais la PTH provoque une augmentation nette de l'excrétion calcique, ainsi qu'un équilibre calcique négatif. De jeunes ani maux, recevant du45Ca, alors qu'ils sont soumis à un régime pauvre en vit. D, sont examinés, trois semaines plus tard, en avitaminose D. Lorsque ces animaux sont thyro-parathyroïdectomisés et perfusés, de façon constante, en glucose et électrolytes, l'excrétion calcique est relativement constante et l'activité spécifique du calcium urinaire ne diminue que fort peu en 28 heures. Lorsqu'on administre de la PTH, l'excrétion, à la fois, du calcium total et radioactif diminue initialement en provoquant une décroissance nette de l'activité spécifique. L'activité spécifique décroit pendant les 3 premières heures d'administration d l'hormone, puis s'élève progressivement et devient plus élevée que la normale, au cours des 4 denières heures d'administration. Lorsque la CT est administrée simultanément, l'excrétion calcique totale s'abaisse et reste à des niveaux inférieurs à ceux des témoins pendant toute l'expérience. L'activité spécifique s'élève nettement pendant les 2 premières heures, puis s'abaisse rapidement à des niveaux inférieurs que ceux des témoins jusqu'à la fin de l'expérience.

Zusammenfassung

Die Wirkung von PTH und CT auf Hydroxyprolin- und Elektrolytausscheidung, auf Plasma-Calcium und-Phosphat, Calciumbilanz und die Ausscheidung von radioaktivem Calcium wurde in Vitamin D-defizienten, thyroparathyreoidektomierten Ratten untersucht. Die Resultate wurden mit denjenigen von Ratten verglichen, welche Vitamin D erhielten. Es wurde eine Zunahme von Hydroxyprolin im Urin D-defizienter Tiere festgestellt, welche etwa 30 Std nach der Thyroparathyreoidektomie auftrat und viele Stunden anhielt. Tiere mit Vitamin D zeigten keine solche Zunahme. Hohe Calciuminfusionen unterdrückten diese Zunahme. Bei D-defizienten Tieren wurde die Hydroxyprolinurie durch Infusion von PTH oder CT noch weiter erhöht. Bei mit Vitamin D gefütterten Tieren steigerte PTH die Hydroxyprolinurie, CT jedoch bewirkte eine signifikante Abnahme. Bei den D-defizienten Tieren bewirkten PTH und CT eine Abnahme der Calciumausscheidung im Urin und eine Zunahme der bereits positiven Calciumbilanz. Bei mit Vitamin D gefütterten Tieren hatte CT ähnliche Wirkungen, aber PTH bewirkte eine signifikante Zunahme in der Calciumausscheidung und eine negative Calciumbilanz. Jungen Tieren wurde45Ca injiziert, während sie eine D-Mangel-Diät erhielten, und sie wurden 3 Wochen später — zu einer Zeit, da sie eine D-Defizienz entwickelt hatten — untersucht. Nachdem diese Tiere thyroparathyreoidektomiert worden waren und auf einer konstanten Glucose- und Elektrolyt-Perfusion gehalten wurden, blieb die Calciumausscheidung relativ konstant und die spezifische Aktivität des Urincalciums nahm während einer Periode von 28 Std nur wenig ab. Eine PTH-Gabe verminderte anfänglich die gesamte und die radioaktive Calciumausscheidung und führte zu einer signifikanten Abnahme der spezifischen Aktivität. Die spezifische Aktivität nahm während der ersten 3 Std der Hormoninfusion ab, dann nahm sie allmählich zu und wurde während der letzten 4 Std der Hormoninfusion größer als normal. Wurde CT zusammen mit PTH gegeben, so fiel die Gesamtcalciumausscheidung und blieb während der ganzen Untersuchungsperiode unter dem Kontrollwert. Die spezifische Aktivität stieg während der ersten 2 Std stark an, fiel dann rasch auf Werte unterhalb des Kontrollniveaus und verblieb während der restlichen Untersuchung auf diesen Werten.

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Abbreviations

CT:

Calcitonin

PTH:

Parathyroid Hormone

DBCAMP:

N6-2-0-dibutyryl adenosine-3′5′-phosphate

HOP:

Hydroxyproline

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Rasmussen, H., Feinblatt, J. The relationship between the actions of vitamin D, parathyroid hormone and calcitonin. Calc. Tis Res. 6, 265–279 (1970). https://doi.org/10.1007/BF02196208

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Key words

  • Vitamin D
  • Parathyroid
  • Calcitonin
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