L’omeostasi del calcio (EXPLORE/EXPLAIN)

Le attività sul sistema scheletrico continuano con una attività di EXPLORE/EXPLAIN adattata dal metodo POGIL. In un post precedente vi ho già raccontato che lavoro spesso con questo metodo, soprattutto quando l’esplorazione diretta per forza di cose non è possibile.

L’attività parte con uno scenario.

Paola è una studentessa universitaria che nel tempo libero gioca nel ruolo schiacciatrice nella squadra di pallavolo della sua università. Durante una partita, Paola cade e si fa male. Prova a rialzarsi ma il dolore è troppo forte e non riesce a reggersi in piedi per cui viene trasportata al pronto soccorso dove le viene riscontrata una frattura all’anca. Poiché Paola è giovane, il medico è preoccupato perché teme che questa frattura non sia dovuta alla caduta ma ad altre cause nascoste. Ordina, quindi, altri esami tra cui la densitometria ossea (MOC) e alcuni esami del sangue.

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1. Risultati degli esami

La MOC serve a misurare la densità minerale ossea, ossia la quantità di calcio e altri minerali (fosforo, fluoro, magnesio) che conferiscono all’osso durezza, rigidità e resistenza. La densità minerale ossea (BMD) viene misurata con la tecnica DXA (Dual X-ray Absorptiometry), usando cioè un tipo speciale di raggi-X a doppia energia (dual-energy X-ray). I risultati di una persona vengono analizzati per produrre quello che viene chiamato un T-score, un indice statistico che permette di valutare di quanto il valore in esame si differenzia da quello del campione di riferimento costituito da soggetti sani dello stesso sesso ed etnia, di età pari a 25-30 anni, esaminati, quindi, nel momento in cui si raggiunge il picco di massa ossea. In termini più precisi, il T-score è la differenza, espressa in numero di “deviazioni standard”, fra il valore individuale osservato e il valore medio della popolazione sana di riferimento. Valori di T-score compresi fra +1 e -1 indicano una mineralizzazione ossea nella norma. Secondo i criteri dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (originariamente riferiti alle donne in menopausa, ma oggi utilizzati per gli adulti di ambo i sessi), si parla di osteopenia quando il valore del T-score è inferiore a -1, e di osteoporosi quando il T-score è inferiore a -2.5. Valori negativi di T-score indicano, quindi, che la densità ossea di un determinato individuo si posiziona al di sotto la media. Al ridursi del T-score il rischio di fratture viene ad aumentare.

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 Il test sulla densità minerale ossea di Paola ha dato un T-score di -3,6.

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Domande:

1. In gruppo, analizzate i T-scores. Sulla base di quanto avete letto, un valore negativo di T-score può essere considerato normale? Perché o perché no?

2. Il test sulla densità minerale ossea di Paola ha dato un T-score di -3,6. Per il medico cosa indica questo valore?

3. Analizzate i valori degli esami del sangue di Paola e indicate quali sono:

  1. valori normali:
  2. sopra i valori normali:
  3. sotto i valori normali:

4. Secondo voi quale può essere la relazione tra i livelli di ormone paratiroideo e il livello di calcio nel sangue?

2. Istologia del tessuto osseo

Il medico diagnostica a Paola l’osteoporosi

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5. Descrivete almeno due differenze tra la foto dell’osso spugnoso tipico (a sinistra nella foto) e le ossa di Paola (a destra nella foto).

6. Sulla base delle informazioni che avete raccolto finora scrivete una vostra definizione condivisa di osteoporosi.

7. Sulla base delle informazioni a vostra disposizione, secondo voi quale delle seguenti spiegazioni è la più corretta? Perché?

  1. La caduta di Paola ha provocato la frattura dell’anca.
  2. L’anca di Paola si è rotta e questo ha determinato la caduta.

3. La regolazione dei livelli di ormoni e calcio

Gli esami di Paola indicano una condizione chiamata iperparatiroidismo, che significa che le sue paratiroidi stanno producendo un eccesso di ormone paratiroideo (PTH). Il medico ha spiegato a Paola in che modo questa condizione è collegata alla frattura dell’anca e all’osteoporosi.

“Il calcio è necessario per svolgere molte funzioni importanti per il nostro organismo. È necessario per indurire le ossa che, a loro volta, costituiscono un magazzino di riserva del calcio per la trasmissione dei segnali nervosi, per il corretto funzionamento delle cellule muscolari e per la funzionalità cardiaca. L’ormone principale utilizzato per la regolazione dei livelli di calcio che circola nel nostro sangue è l’ormone paratiroideo, chiamato anche PTH. Nel collo, aderenti alla superficie posteriore della ghiandola tiroide, c’è un piccolo gruppo di ghiandole endocrine, chiamate paratiroidi. Le paratiroidi sono quattro, due superiori, situate dietro alla tiroide, e due inferiori. Le ghiandole paratiroidi rilevano i livelli di calcio nel sangue (la calcemia) e regolano la velocità di secrezione del PTH da parte delle cellule secretrici, dette cellule principali. Il PTH a sua volta aumenta il numero e l’attività degli osteoclasti, un tipo di cellula dell’osso che si occupa del riassorbimento osseo (processo normale dello sviluppo, della crescita, del mantenimento e della riparazione dell’osso), che degradano la matrice ossea extracellulare rilasciando calcio nel sangue.”

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8. In quali condizioni viene rilasciato l’ormone paratiroideo?

9. Utilizzando la descrizione del medico, completate la seguente tabella. 

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10. Create un diagramma a feedback negativo che spieghi ciò che il dottore ha detto sul calcio nel sangue e nelle ossa, sapendo che:

– il recettore o sensore è la struttura del corpo che rileva i cambiamenti che avvengono in una condizione controllata e manda l’informazione, detta input, a un centro di controllo in forma di impulsi nervosi o segnali chimici;

– il centro di controllo, per esempio il cervello, è quello che stabilisce l’ambito di valori entro i quali dovrebbe essere mantenuta la condizione controllata, valuta l’input e invia comandi in uscita, detti output, in forma di impulsi nervosi o segnali chimici;

– l’effettore è la struttura del corpo che riceve l’output dal centro di controllo e produce una risposta; quasi tutti gli organi e i tessuti del corpo possono comportarsi da effettori;

– la risposta è quella che fa cambiare la condizione controllata.

11. I test ematici di Paola indicano una condizione chiamata iperparatiroidismo. Spiegate in che modo questa condizione contribuisce all’osteoporosi.

12. Senza usare altre fonti di informazione, create un elenco di fattori, escluso il paratiroidismo, che potrebbero portare a osteoporosi. Stabilite quali fattori sono sotto il controllo di una persona e quali no.

13. Ora rivedete le risposte inserite nella tabella consultando siti internet affidabili. Indicate i siti consultati. Evidenziate i fattori della vostra lista confermati dalla consultazione web e aggiungete eventuali altri fattori trovati.

14. Sempre affidandovi a siti internet affidabili spiegate perché solitamente l’osteoporosi colpisce prevalentemente persone di mezza età ed anziane e per lo più donne.

15. Il medico ha richiesto anche la valutazione della calcitonina nel sangue. Documentatevi e spiegate cos’è la calcitonina, dove viene prodotta e qual è il suo ruolo.

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Che ne dite? Volete provare questa attività con i vostri studenti? Scrivetemi e vi invierò le schede! 

Per saperne di più sul metodo POGIL:

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