Гормоны которые регулируют уровень фосфора. Кальций - фосфорный обмен. Пищевые источники кальция и фосфора

В организме взрослого человека содержится около1,5 кг кальция и более 1 кг фосфора. Это 2 его главных минеральных компонента. Из данного количества 98% кальция и 85% фосфора связано в костях и зубах. Другой фонд - ионы кальция, растворенные в жидкостях или соединенные с белками жидкостей и тканей. Концентрация кальция внутри клеток зависит от его концентрации во внеклеточной жиидкости.

Пределы колебаний концентрации Са2+ в крови здоровых людей 2,12-2,6 ммоль/л (9-11 мг/дл). Многие процессы в организме регулируются кальцием, при участии специфически распознающих его белков (кальмодулина, кальэлектринов, кальпаинов и т.д.). От кальция зависит генерация потенциалов действия и электромеханическое сопряжение, передача гормонального сигнала и клеточная локомоция. Кальций регулирует и скорость жизненно важных внеклеточных процессов - например, свёртывания крови. Избыток кальция может вызывать нарушение этих процессов, апоптоз или гибель клеток.

С пищей поступает от 0.6 до 1 г кальция (норма – не менее 0.6 г). Кальций плохо всасывается в ЖКТ, выводится почками (до 0.3 г в сутки) и потовыми железами (до 0.1 г в сутки). В плазме 40% кальция связано с альбумином (связанная форма), 15% - с кислыми органическими анионами. Остальное количество – свободная форма.

Уровень ионизированного кальция в плазме регулируется взаимодействующими гормонами паратиреокринином и кальцитонином, а также витамином D. Под их контролем, приблизительно 0,5 г кальция в сутки у взрослого индивида обменивается между скелетом и плазмой крови.

Метаболизм кальция в организме тесно переплетён с обменом фосфатов, связывающих большую часть внеклеточного кальция в виде кристаллов гидроксиапатита в композитных минерализованных структурах - костях.

Фосфор абсорбируется в ЖКТ очень активно. С пищей, в среднем, в день поступает около 1,2 г фосфора. Для диагностики нарушений фосфорно-кальциевого обмена, концентрации фосфора в крови, следует определять натощак, так как, в отличие от уровня кальция, они растут после еды.

В тощей кишке всасывается до 90% суточного потребления фосфатов. Почки экскретируют 15% фильтрующихся фосфатов с мочой, в равновесном с поступлением этих ионов режиме. Фосфат может активно секретироваться в канальцах. Реабсорбция фосфата происходит на 9/10 - в проксимальных канальцах, а на 1/10 - в более дистальных частях нефрона.

В дополнение к 85% фосфора, депонированным в костях и зубах, мягкие ткани содержат существенную часть связанного фосфора и фосфат-аниона (до 14%). Всего 1% фосфора находится во внеклеточной жидкости. Макроэргические фосфатные соединения и фосфорилированные активные метаболиты в норме не могут свободно покидать клетки. Поэтому, только 12% фосфатов плазмы связано с белками, остальные представлены свободными фосфат-анионами. Уровень фосфора в плазме зависит от факторов, регулирующих обмен кальция.

Процессы депонирования кальция и фосфора в костях и их абсорбции/экскреции в кишечнике и почках взаимно сбалансированы так, что концентрация этих ионов в крови изменяется в весьма узких пределах. 1

Концентрация Са2+ в плазме регулируется с высокой точностью; изменение ее всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы, восстанавливающие равновесие. Основными регуляторами обмена Са2+ в крови являются паратгормон, кальцитриол и кальцитонин.

Паратгормон (ПТГ) синтезируется в виде предшественника - препрогормона, содержащего 115 аминокислотных остатков. Во время переноса в секреторные пузырьки (везикулы) препрогормон превращается в зрелый гормон, включающий 84 аминокислотных остатка. Интактный ПТГ может расщепляться на короткие пептиды. N-концевые пептиды, содержащие 34 аминокислотных остатка, обладают полной биологической активностью и секретируются железами наряду со зрелым ПТГ. Скорость распада гормона уменьшается при низкой концентрации ионов кальция и увеличивается, если концентрация ионов кальция высока.

Секреция ПТГ регулируется уровнем ионов кальция в плазме: гормон секретируется в ответ на снижение концентрации кальция в крови.

Органами-мишенями для ПТГ являются кости и почки, а также кишечник (опосредованное действие). В клетках почек и кости локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, связанный с аденилатциклазой.

ПТГ восстанавливает нормальный уровень ионов кальция во внеклеточной жидкости путем как прямого воздействия на кости (активация аденилатциклазы стимулирует метаболическую активность остеокластов, в результате чего происходит мобилизация Са2+ из кости (рис. 1) и поступление фосфатов в кровь и почки (стимулирует реабсорбцию Са2+ дистальными канальцами почек;, так и опосредованного (через стимуляцию синтеза кальцитриола) воздействия на слизистую оболочку кишечника, увеличивая в этом случае эффективность всасывания Са2+ в кишечнике. В почках ПТГ также уменьшает реабсорбцию фосфатов.

Рисунок 7

Эффекты действия ПТГ. 1 - ПТГ стимулирует мобилизацию кальция из кости; 2 -| стимулирует реабсорбцию ионов кальция в дистальных канальцах почек; 3 - ПТГ активирует образование 1,25(ОН) 2 D3 в почках, что приводит к стимуляции всасывания Са2+ в кишечнике МКЖ - межклеточная жидкость.

Кальцитриол, как и другие стероидные гормоны, синтезируется из холестерина. Непосредственным предшественником кальциферола является холекальциферол (витамин D3). Небольшое количество витамина D3 содержится в продуктах питания, но большая часть витамина, используемого в синтезе кальцитриола, образуется в коже из 7-дегидрохолестерола в ходе неферментативной реакции под действием ультрафиолетового света. Образование кальцитриола начинается в печени и заканчивается в почках (рис. 7).

В печени холекальциферол гидроксилируется по 25 -му атому углерода с образованием 25-гидроксихолекальциферола.

Гидроксилирование, протекающее в почках, является скорость лимитирующей стадией. Именно 1,25(ОН) 2 D3 представляет собой активную форму витамина D3. Эта реакция стимулируется низкой концентрацией ионов Са2+ в крови и паратгормоном. Повышение уровня кальцитриола тормозит 1a - гидроксилазу почек.

Рисунок 8

Кальцитриол, подобно другим стероидным гормонам, связываясь с внутриклеточным рецептором, взаимодействует с хроматином, изменяет скорость синтеза определенных белков. В результате стимулируются всасывание кальция и фосфатов в кишечнике и мобилизация кальция из кости.

Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидной железы в виде высокомолекулярного белка- предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са2+ и уменьшается при снижении концентрации Са2+ в крови. Кальцитонин ингибирует высвобождение Са2+ из кости и стимулирует его экскрецию почками с мочой.

Недостаток кальцитриола у детей приводит к заболеванию рахитом, а у взрослых может вызвать нарушение обмена веществ в костной ткани. Отрицательный баланс между процессами отложения и вымывания кальция, особенно в пожилом возрасте, вызывает заболевание остеопорозом.

Всасывание кальция из желудочно-кишечного тракта осуществляется при помощи активной формы витамина D – гормона под названием 1,25-гидроксихолекальциферолом (другие термины: кальцитриол, 1,25-OH-D3). О других формах витамина D в соответствующем .

С фосфатами и их усвоением нет такой проблемы, так как они могут всасываться без участия кальцитриола, и сами эти вещества более доступны и широко распространены.

Активная форма витамина D образуется из неактивной преимущественно в в почках, под влиянием гормона под названием паратгормон (ПТГ).

• выделяется паращитовидными железами – мелкими железами в количестве 4–6 штук у человека. Расположены они, как само название говорит, рядом со щитовидной железой.
• На продукцию ПТГ основное влияние имеет уровень кальция в сыворотке крови: снижение концентрации кальция увеличивает выработку этого гормона, что, в свою очередь, повышает уровень активной формы D3 и всасывание кальция. Это создает типичную петлю отрицательной обратной связи.
• Повышение уровня ПТГ приводит к деминерализации костей, высвобождению кальция из костной ткани.
• С фосфатами ситуация обратная – увеличение их концентрации (опосредованно , через ряд многоэтапных механизмов), стимулирует секрецию ПТГ, а он усиливает выведение фосфатов почками.
• Конечной целью является нормализация уровня кальция и фосфатов.

Из этого следует, что главным регулятором уровня кальция является ПТГ, который стремясь к его нормальному содержанию не только (опосредованно) усиливает всасывание кальция, а и может привести к разрушению костей. Почему так происходит? Так, кальций – это не только компонент костей, а и один из самых важных элементов многих соединений, необходимых для метаболизма живого организма. Кальций также выполняет важную сигнализирующую роль, участвуя, например в каскаде свертывания крови или сокращении мышечных волокон. Поэтому сохранение нормального уровня кальция является «более важным» вопросом, и для этого организм «жертвует» костями.

В прошлом акцентировалась важность еще одного гормона, влияющего на кальциево-фосфорный обмен – кальцитонина , но в настоящее время мы знаем, что его участие как раз в области кальциево-фосфорного обмена минимальна. Этот гормон находит применение, но для обнаружения медуллярного рака щитовидной железы. Больше информации о риске лечения находится в блоге.

Нарушения кальциево-фосфорного обмена и их симптомы

Вышеизложенное введение позволяет понять, в чем могут заключаться нарушения кальциево-фосфорного обмена и его гормонов.

• Недостаток кальция и фосфора в рационе питания, хотя это редко, чаще всего у людей, придерживающихся «чудодейственных диет для похудения », может привести к деминерализации костей (остеомаляции).
• Дефицит витамина D или нарушение его активации, например вследствие болезни почек и применения различных медицинских препаратов, которое также приводит к выше описанным осложнениям. Это явление, не просто частое, а повсеместное, особенно в старческом возрасте, когда уменьшается способность к синтезу витамина D в коже под воздействием ультрафиолета. Остеомаляцию, вызванную дефицитом витамина D, обычно путают с другим заболеванием костей – остеопорозом.
• Чрезмерная активация витамина D (это происходит в случае некоторых видов опухолевых и воспалительных заболеваний) или его избыточное поступление (прием фармакологических препаратов) является частой причиной увеличения концентрации кальция, которое может проявляться различными симптомами – от нефролитиаза (почечных камней) до опасного для жизни обезвоживания (кальций подавляет способность организма сгущать мочу).
• Заболевание паращитовидных желез – (избыток ПТГ) вызывает хрупкость костей, увеличение концентрации кальция в крови и много связанных с этим нарушений, как описано выше.
• Гипофункция паращитовидных желез (дефицит ПТГ) вызывает снижение концентрации кальция и повышение уровня фосфатов, что проявляется в назойливых спазмах мышц и (как ни парадоксально) образовании кальциево-фосфатных отложений из-за высокого уровня фосфатов.
• Почечная недостаточность связана с нарушением выделения фосфатов и активацией витамина D. Это в свою очередь приводит к увеличению уровня ПТГ и разрушению костей.

Предостережения

Как мы видим, на уровни кальция, фосфатов и гормонов оказывают влияние разнообразные и взаимно противоположные факторы. Часто гормональные механизмы понимаются слишком упрощенным образом. Например, пациенты испытывают чрезмерные опасения, связанные с повышенным у них уровнем паратгормона, интерпретируя его как заболевание паращитовидных желез. Однако повышение уровня этого гормона не всегда свидетельствует о нарушении функционирования паращитовидных желез, а иногда имеет компенсационный характер и возникает вследствие других заболеваний.

Неоправданно употребляется также диагноз остеопороз, связанный только с ограниченными выводами по результатам денситометрического обследования и невниманием к другим возможным причинам деминерализации костей. Описанные здесь расстройства поэтому требуют вдумчивого обследования эндокринолога-практика, который должен быть знаком с полной клинической картиной, включая диету, которой придерживается пациент.

О подводных камнях, связанных с неправильным применением препаратов, содержащих кальций, написано в .

Кальцитонин - пептидный гормон щитовидной железы, состоящий из 32 аминокислот. Он получил свое название благодаря способности снижать концентрацию кальция в крови. Секретируется парафолликулярными С-клетками.

Кальцитонин - это главный антагонист паратиреодиного гормона, основным механизмом действия которого является торможение остеокластической костной резорбции. Уровень кальцитонина в крови резко повышается при подозрении на медуллярный рак щитовидной железы. Однако не существует костных заболеваний, в генезе которых нарушения секреции кальцитонина играло бы исключительную роль. И хотя у женщин наблюдаются более низкие уровни кальцитонина, чем у мужчин, данные о снижении секреции этого гормона в формировании первичного остеопороза остаются противоречивыми. Зато доказано, что у больных с высоким уровнем костного обмена кальцитонин вызывает временную гипокальциемию и гипофосфатемию.

Паратгормон

человек имеет 2 пары околощитовидных желез, расположенных на задней поверхности или погруженных внутри щитовидной железы.

главные, или оксифильные, клетки этих желез вырабатывают паратгормон, или паратирин, или паратиреоидный гормон (ПТГ).

Паратгормон регулирует обмен кальция в организме и поддерживаетего уровень в крови.

В костной ткани паратгормон усиливает функцию остеокластов, что приводит к деминерализации кости и повышению содержания кальция в плазме крови (гиперкальциемия).

В почках паратгормон усиливает реабсорбцию кальция.

В кишечнике повышение реабсорбции кальция происходит благодаря стимулирующему действию паратгормона на синтез кальцитриола –активного метаболита витамина D3.

Паратирин является мощным кальций -регулирующим гормоном, вызывает повышение кальция в крови и его еще называют гиперкальциемическим гормоном

Регуляция секрециипаратирина происходит по обратной связи уровнем ионизированного кальция крови.

Стимулирует секрецию:

Низкая концентрация кальция

Симпатические влияния через бета-адренорецепторы.

Подавляют секрецию паратирина:

Высокий уровень кальция в крови и

Почечный гормон кальцитриол.

Основные эффекты паратирина проявляются

Со стороны органов-мишеней гормона -костной ткани, почек и желудочно-кишечного тракта.

Реализация действия паратирина осуществляется через цАМФ, и повышение уровня этого вторичного посредника в моче является важным диагностическим критерием избыточной секреции.

Эффект паратирина на костную ткань:

Обусловлен стимуляцией и увеличением количества остеокластов, резорбирующих кость.

Под влиянием паратирина в костной ткани из-за нарушения цикла Кребса накапливаются лимонная и молочная кислоты, вызывающие местный ацидоз. Кислая реакция среды в костной ткани тормозит активность щелочной фосфатазы -фермента, необходимого для образования основного минерального вещества кости -фосфорнокислого кальция. Избыток лимонной и молочной кислот ведет к образованию растворимых в воде солей кальция -цитрата и лактата, вымыванию их в кровь, что приводит к деминерализации кости. Избыток цитрата выводится с мочой, что является важным диагностическим признаком повышенного уровня паратирина.

В почках гормон снижает реабсорбцию кальция в проксимальных канальцах, но резко усиливает ее в дистальных канальцах, что предотвращает потери кальция с мочой и способствует гиперкальциемии. Реабсорбция фосфата в почках под влиянием паратирина угнетается, это приводит к фосфатурии и снижению содержания фосфата в крови -гипофосфатемии.

Повышенная секреция паратирина при гиперплазии или аденоме околощитовидных желез сопровождается

деминерализацией скелета с деформацией длинных трубчатых костей,

Образованием почечных камней,

Мышечной слабостью,

Депрессией,

Нарушениями памяти и концентрации внимания.

Дефицит паратирина, особенно при ошибочном оперативном удалении или повреждении желез,

Роль кальция для человека заключается в обеспечении следующих важных функций:

проведения процессов кроветворения,

обмена веществ,

уменьшения проницаемости сосудов, то есть для выставления своеобразного барьера проникновения микробов в кровь;

нормального роста костей.

Важность этого микроэлемента состоит также в том, что он благотворно влияет на состояние нервной системы человека, оказывает противовоспалительное действие, является хорошим регулятором при перемене погоды.

Кальций участвует в регулировании проницаемости клеточных мембран, в каскадном механизме свертывания крови. Этот микроэлемент необходим для сократимости мышечной ткани, в том числе, сердечной мышцы.

Он обладает мощным противовоспалительным и антиаллергенным действием, влияет на функции эндокринных желез, является противострессовым фактором, участвует в передаче нервного импульса, способствует выведению из организма человека солей тяжелых металлов и радионуклидов, проявляет антиоксидантный эффект.

Вместе с фосфором кальций осуществляет обеспечение структурных функций – является основой костной ткани и зубов.

Если человек в своем рационе имеет достаточное количество кальция, ему не страшны резкие смены погоды, инфекции, эпидемии.

При заболеваниях опорно - двигательного аппарата крепость костей снижается. Для её восстановления организму необходимы такие элементы, как кальций, фосфор и магний.

Сколько кальция в человеке

На вопрос" сколько кальция в человеке?" можно дать достаточно точный ответ. В организме здорового человека кальция содержится около 1200 г. Эта величина зависит как от массы тела, так и от возраста.

Сколько же этого элемента содержится в скелете? Из общего количества кальция, содержащегося в организме человека, подавляющая масса - 99% сосредоточена в костях. Здесь кальций, главным образом, представлен в виде оксиапатита.

Количество кальция во внеклеточной жидкости и мягких тканях взрослого человека не превышает 10 г. Концентрация кальция в плазме крови в норме находится в пределах 2.4 - 2.6 мМ/л (9,5 - 10,5 мг на 100 мл).

Приблизительно половина этого количества связана с сывороточными белками. При чем, главным образом, с альбумином. Другую половину составляет ультрафильтруемый кальций.

Большая часть этого компонента представлена ионизированным Ca 2+. Меньшая - растворимыми комплексами с цитратом, фосфатом и бикарбонатом.

Обмен кальция в организме

Обмен кальция в организме человека происходит непрерывно в рамках общего обновления минерального компонента костной ткани. В этом процессе участвуют два типа костных клеток - остеокласты и остеобласты.

Первые способствуют рассасыванию костного вещества и выходу освобождаемого кальция и фосфора в кровоток. Вторые участвуют в отложении фосфорно - кальциевых солей, кальцификации костной ткани.

Следствием такого непрерывного обновления является рост костей скелета. У детей скелет полностью обновляется за один - два года. Для взрослых этот период составляет десять - двенадцать лет.

При этом минеральный компонент костной ткани организма должен находиться в динамическом равновесии с ионизированными кальцием и фосфором, растворенными в плазме крови.

Непосредственно ответственной за стимуляцию всасывания кальция в кишечнике и его мобилизацию из скелета является наиболее активная форма витамина D 3 (кальциферола) 1,25(OH) 2 D 3. Биологическая активность 1,25(OH) 2 D 3 по этим показателям в 10 раз превышает активность исходного витамина D 3 .

Образование 1,25(OH) 2 D 3 строго регулируется организмом в соответствии с его потребностями в кальции и фосфоре. Это играет важную роль в поддержании гомеостаза этих элементов и постоянной концентрации кальция в процессе его обмена в плазме крови.

Важнейшим регулятором, активизирующим синтез 1,25(OH) 2 D 3 , служит паратгормон. Уменьшение концентрации кальция в крови при его недостаточном поступлении или повышенной утилизации усиливает секрецию паратгормона.

Последний активизирует в почках 1 - a - гидроксилазу, вследствие чего увеличивается синтез 1,25(OH) 2 D 3, усиливающего подачу кальция в кровоток за счет повышения его всасывания в кишечнике и мобилизации из скелета.

При чрезмерной концентрации кальция в крови процессы развиваются в обратном направлении. Эта регуляторная система, действующая по принципу обратной связи, обеспечивает постоянную концентрацию кальция в крови и интеграцию разнонаправленных процессов его обмена, а также адаптацию организма к неравномерному поступлению кальция с пищей.

В процессе обмена кальция в организме взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция. И примерно столько же откладывается в них вновь.

Костная ткань выполняет роль не только важнейшей опорной структуры. Это еще и депо, место для складирования кальция и фосфора. Именно отсюда организм извлекает эти элементы при недостаточном поступлении с пищей.

Обмен кальция в организме человека осуществляется в несколько циклов. На этапе прохождения тонкого кишечника обеспечивается всасывание в виде солей фосфорной кислоты. В этом процессе обязательно принимают участие желчные кислоты.

При этом особые транспортные механизмы с использованием специальных передаточных каналов и молекул - переносчиков обеспечивают возможность перехода кальция из просвета кишечника в кровоток.

В организме человека процесс всасывания кальция в кровоток происходит как по градиенту, когда содержание кальция в просвете кишечника выше, чем в плазме крови. Так и против него. В этом случае концентрация кальция в просвете кишечника ниже, чем в плазме. Это так называемый активный транспорт.

При соблюдении условий близких к оптимальным кальций из употребляемых продуктов всасывается достаточно полно. Особенно хорошо организм человека использует кальций, полученный из молока и кисломолочных продуктов.

Чуть хуже - из фосфатов, лактата, глюконата, карбоната и других его солей.

К нарушению всасывания кальция ведут имеющиеся у человека воспалительные заболевания желудочно - кишечного тракта и поджелудочной железы, атрофический гастрит, сниженная секреция желчных кислот, а также генетически обусловленные нарушения обмена кальция.

В регуляции нормального обмена кальция в организме человека участвуют витамин D, паратиреоидный гормон и тиреокальцитонин.

Для повышения усвояемости кальция и гарантированной его доставки в костную ткань необходимы дозированные физические нагрузки и поступление в организм с пищей витамина D. Первые можно получить на профессиональном уровне в сертифицированном , где занятия проходят по индивидуальной составленной врачом программе.

Витамин D можно получить употребляя такие продукты как печень, рыба, сливочное масло, яйца, молоко.

Соотношение кальция и фосфора

Для обеспечения полной абсорбации кальция человеку необходимо учитывать оптимальное соотношение в рационе этого элемента по отношению к другим компонентам, таким как магний, калий и фосфор.

Особенно важно поддержание в необходимых пределах соотношения кальция и фосфора . Для оптимального всасывания кальция оно должно быть примерно равным 1:1.

Симптомы недостатка кальция

Симптомы недостатка кальция проявляются при снижении в организме концентрации ионизированной формы этого элемента.

Её падение приводит к нарушению минерализации костной ткани, рахиту и остеомаляции, снижению и утрате мышечного тонуса, повышенной возбудимости двигательных нейронов и тетаническим судорогам.

Как известно, при потреблении животных жиров высвобождаются насыщенные жирные кислоты. При большом потреблении мяса они образуют с кальцием нерастворимые соли. Таким образом, происходит эвакуация естественным путем значительного количества кальция.

Кроме того, к недостатку у человека кальция и проявлению симптомов такого состояния ведет избыточное содержание в пище фитиновой кислоты, неорганических фосфатов, жирных и щавелевой кислот.

Этим объясняется появление у людей, имеющих нарушение функции всасывания жиров остеомаляции (стеатореи).

Суточная норма кальция

В качестве профилактики появления вышеперечисленных симптомов рекомендуемая суточная норма кальция для взрослого человека составляет 800 мг/сут. Для беременных в период лактации она увеличивается до 1200 мг/сут.

Детям суточную норму потребления этого микроэлемента необходимо обеспечивать исходя из возрастных показателей: до года - 240 - 600 мг/сут, от года до семи лет - 800 - 1200 мг/сут, от семи до семнадцати лет - 1100 - 1200 мг/сут.

Где много кальция?

Если у человека появились проблемы со здоровьем и на лицо симптомы недостатка кальция, встаёт вопрос в отношении употребляемых продуктов: где много кальция ?

Что необходимо включить в свой рацион, чтобы как можно быстрее восполнить дефицит этого элемента и, таким образом, укрепить свое здоровье и повысить качество жизни?Для соблюдения правил рационального питания необходимо помнить, что основными продуктами, где много кальция являются молоко и жирный творог (115 мг/100 г), кисломолочные продукты (сметана, кефир, простокваша), орехи - фундук (170 мг/100 г), грецкие (124 мг.100 г), фасоль (150 мг/100 г), горох (115 мг/100 г).

В скобках указана относительная концентрация кальция на 100 грамм продукта.

В организме взрослого человека содержится около 1,2 кг кальция. Соли кальция образуют минеральный компонент костей (99% всего кальция организма, 87% фосфора). Кальций в костях находится в форме минерала гидроксиапатита Са 10 (РО 4) 6 (ОН) 2 . Другой фонд кальция в организме - это ионы Са 2+ , растворенные в жидкостях или соединенные с белками жидкостей и тканей. Между этими фондами происходит постоянный обмен кальцием.

Ионы Са 2+ являются кофакторами многих ферментов, вместе с белками-модуляторами служат посредником в передаче сигналов. Кальций участвует в секреции, оплодотворении, мембранной проницаемости, свертывании крови, мышечном сокращении.

В среднем взрослый мужчина потребляет 900-1000 мг кальция/день, взрослая женщина - 600-700 мг кальция/день, из которых в пищеварительном тракте всасывается до 20-40 %. Значительная часть попавшего с пищей кальция проходит через кишечник и покидает организм вместе с калом. Оставшиеся 200 мг всосавшегося в кишечнике кальция элиминируются из организма преимущественно с мочой. В норме в организме сохраняется устойчивое равновесие кальция.

Всасывание кальция в кишечнике осуществляется за счет активного транспорта против электрохимического градиента, за счет пассивной диффузии. Через клеточную мембрану кальций переносится при помощи зависимого от витамина Д кальцийсвязывающего белка (КСБ). Всасывание кальция в кишечнике в норме определяется не его поступлением с пищей, а гормональной регуляцией системы активного транспорта. Почки участвуют в обмене кальция посредством фильтрации и реабсорбции.

Обмен кальция тесно связан с обменом фосфорной кислоты, образующей с кальцием плохо растворимые соли: фосфат, гидрофосфат, дигидрофосфат.

Общий фосфат взрослого мужчины массой 70 кг составляет около 700 г, из которых ~ 85% находится в костях и зубах, ~ 14% содержится внутри клеток в органической форме как компонент АТФ и фосфолипидов. Во внеклеточных жидкостях фосфат находится в форме фосфолипидов (около 70%) и неорганического фосфата. В плазме крови фосфаты представлены в виде свободных ионов (80%) либо связаны с белками. Одной из основных функций неорганического фосфата в организме является буферная функция.

Средний статистически взрослый человек ежедневно потребляет 800-1200 мг фосфора, из которых около 80% абсорбируется в кишечнике, и такое же количество экскретируется почками. Основные механизмы транспорта фосфатов в кишечнике: активный натрий-зависимый транспорт; пассивный транспорт по градиенту концентрации. Степень адаптации всасывания фосфатов в кишечнике к изменению потребления фосфатов мала, и поэтому кишечник играет небольшую роль в гомеостазе фосфатов.

Почки играют главную роль в гомеостатической регуляции баланса фосфатов во всем организме. Поступление фосфата в клетку проксимального канальца осуществляется посредством Na/Pi- котранспортеров.

Фосфат может связывать свободный ионизированный кальций; поэтому, если уровень плазменного неорганического фосфата увеличивается, содержание кальция уменьшается.

Концентрация ионов Са 2+ в межклеточной жидкости и крови равна 9-11 мг/дл. Половина из них – ионы Са 2+ в растворенном состоянии, другая половина – в соединении с альбумином. Во внутриклеточной жидкости концентрация кальция в тысячи раз меньше. Разность концентраций создается главным образом Са-АТФазой при участии системы ионных каналов. Концентрация Са 2+ в крови и межклеточной жидкости регулируется эндокринными гормонами, в основном паратгормоном, кальцитонином и кальцитриолом.

Паратгормон – это пептидный гормон (84 аминокислотных остатка), образующийся в паращитовидных железах. Биологическая активность паратгормона (ПТГ) определяется только первыми 32-34 аминокислотами (считая от N-окончания пептида). Это наиболее важный регулятор гомеостаза кальция.

Основными органами-мишенями пapaтгормона являются кости и почки. Мембраны клеток этих органов содержат специфические рецепторы паратгормона, связанные с аденилатциклазой. ПТГ-рецепторы обнаружены также в легких, сердечно-сосудистой системе, коже, эритроцитах и т.д.

Выявлены 2 основных механизма действия паратгормона: активация системы аденилатциклаза - циклический АМФ (аденозинмонофосфат) - протеинкиназа А и системы фосфатидилинозитол - протеинкиназа С.

В костях активация аденилатциклазы стимулирует метаболическую активность остеокластов, начинается резорбция кости и поступление Са 2+ и фосфатов в кровь. В почках паратгормон увеличивает реабсорбцию Са 2+ и увеличивает экскрецию почечных фосфатов. ПТГ также стимулирует экспрессию генов и увеличивает производство нескольких местных белковых факторов и простагландинов.

Синтез и секреция ПТГ стимулируются при снижении концентрации Са 2+ в крови. Восстановление нормальной концентрации Са 2+ в крови приводит к прекращению синтеза и секреции гормона. В паратиреоидных клетках обнаружены специфические кальциевые рецепторы. Они обеспечивают чувствительность околощитовидных желез к изменениям сывороточной концентрации кальция, что ведет к изменениям секреции ПТГ. В почках Са-рецептор является важным регулятором экскреции кальция с мочой.

Витамин D 3 является предшественником вещества, функционирующего как стероидный гормон – кальцитриола . Образование кальцитриола стимулируется преимущественно ПТГ и гипофосфатемией. Превращение витамина в кальцитриол происходит с участием печени и почек. Специфические гидроксилазы, которые катализируют эти реакции, активируются паратгормоном.

Синтезированный в почках 1,25(OH) 2 Д 3 витамин Д-связывающим белком переносится к клеткам-мишеням, где реагирует с ядерным рецептором. Органы-мишени кальцитриола – тонкий кишечник и кости. В тонком кишеч нике гормон стимулирует всасывание кальция и фосфатов, в костях – мобилизацию кальция. Кальцитриол активирует гены, контролирующие синтез определенных белков, например, кальцийсвязывающего белка, участвующего во всасывании кальция. Кальцитриол может также стимулировать реабсорбцию кальция (и фосфата) в канальцах почек.

Т. о., паратгормон и витамин D 3 - синергисты в отношении мобилизации кальция из костей и повышения его концентрации в крови.

При недостаточности витамина D у детей развивается рахит . Происходит нарушение минерализации растущих костей, они не имеют нормальной жесткости, наблюдаются различные деформации скелета – выгнутые наружу голени, вывернутые внутрь колени, «четки» на ребрах, «птичья грудь» и др. Рахит обычно излечивается витамином D, однако есть формы, не поддающиеся такому лечению: они связаны с нарушением превращения витамина D 3 в организме в кальцитриол.

Продолжительное поступление избыточного количества витамина D (в несколько раз больше нормы) приводит к деминерализации костей, к повышению концентрации кальция в крови и его отложению в мягких тканях, к образованию камней в мочевых путях.

Кальцитонин – пептидный гормон (32 аминокислотных остатка), синтезируется в С-клетках паращитовидных и щитовидной желез. Секреция кальцитонина увеличивается при возрастании содержания кальция в крови. Эффекты КТ обусловлены его воздействием на специфические кальцитониновые рецепторы (КТР) и противоположны эффектам ПТГ. Основной орган-мишень для кальцитонина - кости, где он подавляет мобилизацию кальция. Он снижает концентрацию Са в сыворотке. Общий вклад кальцитонина в гомеостаз кальция очень мал по сравнению с ролью ПТГ и витамина Д.

Другие системные гормоны также оказывают влияние на скелет, особенно соматотропин, глюкокортикоиды, гормоны щитовидной железы и половые гормоны. Некоторые факторы имеют местные эффекты, например, простагландины, цитокины.

Изменение концентрации кальция во внеклеточной жидкости приводит к изменению его концентрации внутри клеток: изменяются трансмембранные градиенты концентраций Са 2+ , нарушается функционирование кальциевого насоса, зависимых от кальция ферментов и регуляторных систем.

При гипокальциемии наблюдаются судороги, гиперрефлексы, спазмы гортани. Это – следствие снижения порога возбуждения нервных и мышечных клеток. Гипокальциемия может быть следствием нарушения всасывания кальция в кишечнике, например, при гиповитаминозе D, при большом содержании в пище оксалата или других соединений, связывающих кальций. Тяжелая гипокальциемия бывает редко. Наиболее частая ее причина – гипопаратиреоз, вызванный повреждением паращитовидных желез при операциях на щитовидной железе. При гиперкальциемии снижается нервно-мышечная возбудимость; наступает е расстройство нервных функций – психозы, ступор и даже кома. Характерные симптомы – кальцификация мягких тканей и образование камней в мочевых путях. Чаще всего причиной гиперкальциемии бывает гиперпаратиреоз как результат образования опухоли из клеток паращитовидных желез; передозировка витамина D.