Метаболизм кальция

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТАБОЛИЗМ КАЛЬЦИЯ

К функциям кальция в организме относятся:

- структурная (кости, зубы);

- сигнальная (внутриклеточный вторичный мессенджер-посредник);

- ферментативная (кофермент факторов свертывания крови);

- нейромышечная (контроль возбудимости, выделение нейротрансмиттеров, инициация мышечного сокращения).

Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций представлен фосфатами - Са3(РО4)2 (85%), карбонатами - СаСО3 (10%), солями органических кислот - лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически отсутствует в клетках.

В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция - кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН- - ионами фтора, которые повышают прочность кости. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот, растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО42-, хелатообразующих соединений. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови.

Метаболизм кальция тесно связан с обменом фосфора, который является одним из основных минеральных компонентов костной ткани. Содержание фосфора в костной ткани составляет примерно 85% от общего содержания его в организме. В сыворотке крови фосфор находится в виде неорганического фосфата, во внеклеточной жидкости - также в виде неорганического фосфата (3-4 мг., %), в клетке - 200-300 мг., %. Фосфаты являются структурными элементами костной ткани, участвуют в переносе энергии в виде макроэргических связей (АТФ, АДФ, креатинфосфат, гуанинфосфат и других). Фосфор и сера - два элемента в организме человека, которые входят в состав различных макроэргических соединений. С участием фосфорной кислоты осуществляется гликолиз, гликогенез, обмен жиров. Фосфор входит в структуру ДНК, РНК, обеспечивающих синтез белка. Он участвует в окислительном фосфорилировании, в результате которого образуется АТФ, фосфорилировании некоторых витаминов (тиамина, пиридоксина и других). Фосфор важен также для функционирования мышечной ткани (скелетной мускулатуры и сердечной мышцы). Неорганические фосфаты входят в состав буферных систем плазмы и тканевой жидкости. Фосфор активирует всасывание ионов кальция в кишечнике. В организм человека фосфор поступает с растительной и животной пищей в виде фосфолипидов, фосфопротеинов и фосфатов.

В растительных продуктах (в частности, в бобовых) содержится много фосфора, однако усвояемость его низкая. Важным источником его является мясо и рыба. В желудке и кишечнике фосфорная кислота отщепляется от органических соединений. Всасывание 70-90% фосфора происходит в тонком кишечнике. Оно зависит от концентрации фосфора в просвете кишки, активности щелочной фосфатазы (угнетение ее снижает всасывание фосфора). Активность щелочной фосфатазы повышает витамин D, а всасывание фосфатов - паратиреоидный гормон. Всосавшийся фосфор поступает в печень, участвует в процессах фосфорилирования, частично откладывается в виде минеральных солей, которые затем переходят в кровь и используются костной и мышечной тканью (синтезируется креатинфосфат). От обмена фосфатов между кровью и костной тканью зависит нормальное течение процессов окостенения, поддержания нормальной костной структуры. Кости активно участвуют в регуляции метаболизма Ca и P, поддерживая их стабильный уровень в крови. При снижении уровня кальция и фосфора крови (произведение Ca x P является постоянной величиной и равно 4,5-5,0) развивается резорбция кости за счет активации действия остеокластов, что увеличивает поступление в кровь этих ионов, при повышении данного коэффициента происходит избыточное отложение солей в кости. Основными регуляторами фосфорно-кальциевого являются:

- Паратгормон - гормон синтезируемый паращитовидной железой, главная роль которого заключается в увеличении содержания кальция в крови, что стимулирует его высвобождение из костей (остеолиз);

- Кальцитонин - гормон синтезируемый щитовидной железой, роль которого заключается, напротив в торможении остеолиза и в снижении Са в крови.

- Витамин D, стимулируя всасывание Са и Р на кишечном уровне, влияет на рост и клеточную дифференциацию хрящевой ткани до минерализации последней и одновременно увеличивает интенсивность изменения костной ткани.

Под названием “витамин D” понимают группу веществ (около 10), содержащихся в продуктах растительного и животного происхождения, обладающих влиянием на фосфорно-кальциевый обмен. Наиболее активными из них являются эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Эргокальциферол в небольших количествах содержится в растительном масле, ростках пшеницы, холекальциферол - в рыбьем жире, молоке, сливочном масле, яйцах. Физиологическая суточная потребность в витамине D величина достаточно стабильная и составляет 400-500 МЕ. В период беременности и кормления грудным молоком она возрастает в 1,5, максимум в 2 раза. Нормальное обеспечение организма витамином D связано не только с поступлением его с пищей, но и с образованием в коже под влиянием УФ-лучей с длиной волны 280-310 ммк. При этом из эргостерола (предшественник витамина D2) образуется эргокальциферол, а из 7-дегидрохолестерола (предшественник витамина D3) - холекальциферол. При достаточной инсоляции (по некоторым данным достаточно 10-минутного облучения кистей рук) в коже синтезируется необходимое организму количество витамина D. При недостаточной естественной инсоляции: климатогеографические особенности, условия проживания (сельская местность или промышленный город), бытовые факторы, время года и др., недостающее количество витамина D должно поступать с пищей или в виде лекарственных препаратов. У беременных женщин витамин D откладывается в виде депо в плаценте, что обеспечивает новорожденного некоторое время после рождения антирахитическими веществами. Витамины D2 и D3 обладают очень малой биологической активностью. Физиологическое действие на органы-мишени (кишечник, кости, почки) осуществляется их метаболитами, образующимися в печени и почках в результате ферментативного гидроксилирования.

В печени под влиянием гидроксилазы образуется 25- гидроксихолекальциферол 25(OH)D3-кальцидиерол. В почках в результате еще одного гидроксилирования синтезируется дигидроксихолекальциферол - 1,25-(OH)2D3-кальцитриерол, являющийся наиболее активным метаболитом витамина D. Содержание 25(OH)D3 в крови в норме колеблется от 10 до 30 нг/мл (по данным некоторых авторов до 100 нг/мл). Избыток его накапливается в мышечной и жировой тканях. Содержание витамина D в женском молоке составляет 2,0-4,0 мг/100 мл. Данных по содержанию 25(OH)D3 в молоке в доступной нам литературе не имеется.

Основная физиологическая функция витамина D (т. е., его активных метаболитов) в организме - регуляция и поддержание на необходимом уровне фосфорно-кальциевого гомеостаза организма. Это обеспечивается путем влияния на всасывание кальция в кишечнике, отложение его солей в костях (минерализация костей) и реабсорбцию кальция и фосфора в почечных канальцах.

Механизм всасывания кальция в кишечнике связан с синтезом энтероцитами кальций-связывающего белка (СаСБ), одна молекула которого транспортирует 4 атома кальция. Синтез СаСБ индуцируется кальцитриолом через генетический аппарат клеток, т. е., по механизму действия 1,25(OH)2D3 аналогичен гормонам.

В условиях гипокальциемии витамин D временно увеличивает резорбцию костной ткани, усиливает всасывание Ca в кишечнике и реабсорбцию его в почках, повышая тем самым уровень кальция в крови. При нормокальциемии он активирует деятельность остеобластов, снижает резорбцию кости и ее кортикальную порозность. Витамин D стимулирует реакцию пируват-цитрат в цикле Кребса, обладает иммуномодулирующим действием, регулирует уровень секреции тиреотропного гормона гипофиза, прямо или опосредованно (через кальциемию) влияет на выработку инсулина поджелудочной железой.

Также важнейшим регулятором фосфорно-кальциевого обмена является паратгормон. В костной ткани под влиянием паратгормона кальций костных апатитов переходит в растворимую форму, благодаря чему происходит его мобилизация и выход в кровь, сопровождающаяся развитием остеомаляции и даже остеопороза. Таким образом, паратгормон является основным кальцийсберегающим гормоном.

Третьим регулятором кальциевого обмена является кальцитонин - гормон, вырабатываемый С-клетками парафолликулярного аппарата щитовидной железы. По действию на гомеостаз кальция он является антагонистом паратгормона. Его секреция усиливается при повышении уровня кальция в крови и уменьшается при понижении. Диета с большим количеством кальция в пище также стимулирует секрецию кальцитонина. Этот эффект опосредуется глюкагоном, который таким образом является биохимическим активатором выработки КТ. Кальцитонин защищает организм от гиперкальциемических состояний, снижает количество и активность остеокластов, уменьшая рассасывание костей, усиливает отложение Ca в кости, предотвращая развитие остеомаляции и остеопороза, активирует выведение его с мочой.

Гиперкальциемия - результат повышенного поступления кальция во внеклеточную жидкость из резорбируемой костной ткани или из пищи в условиях снижения почечной реабсорбции. Наиболее частой причиной гиперкальциемии (90% случаев) являются первичный гиперпаратиреоз, злокачественные новообразования. Часто гиперкальциемия клинически не проявляется. К редким причинам гиперкальциемии относят (У. Клаттер, 1995) гранулематозные заболевания (в том числе саркоидоз), гипервитаминоз D, тиреотоксикоз, применение тиазидных диуретиков, препаратов лития, молочно-щелочной синдром, длительную обездвиженность, наследственную гипокальциурическую гиперкальциемию, почечную недостаточность. К клиническим симптомам гиперкальциемии относятся:

- отсутствие аппетита, тошнота, рвота, боли в животе (развивается язва желудка и 12-перстной кишки, панкреатит), запоры;

- слабость, утомляемость, снижение массы тела, мышечная слабость;

- изменения личности, ухудшение концентрации внимания, сонливость, кома;

- аритмии, укорочение интервала Q-T на ЭКГ;

- нефрокальциноз, почечные конкременты, кальциноз сосудов, роговицы;

- полиурия, дегидратация, почечная недостаточность.

Наиболее частой причиной снижения общей концентрации кальция в сыворотке является гипоальбуминемия.

Обмен кальция в организме не нарушается, если содержание свободного кальция находится в пределах нормы. Концентрация свободного кальция в сыворотке снижается при гипопаратиреозе, резистентности к паратиреоидному гормону (псевдогипопаратиреозе), авитаминозе D, почечной недостаточности, выраженной гипомагниемии, гипермагниемии, остром панкреатите, некрозе скелетных мышц (рабдомиолизе), распаде опухолей, многократном переливании цитратной крови. К клиническим проявлениям гипокальциемии относятся: парестезии, чувство онемения, судороги мышц, спазм гортани, отклонения в поведении, ступор, положительные симптомы Хвостека и Труссо, удлинение интервала Q-T на ЭКГ, катаракта. Умеренная гипокальциемия может быть бессимптомной.

Причины гипер и гипокальциурии.

Причинами повышения и понижения уровня кальция могут быть патологические процессы в организме или плохое питание:

- Дисфункция желудочно-кишечного тракта, при котором процессы переваривания и всасывания пищи работают с отклонениями;

- Расстройства в работе щитовидной железы (гипертиреоз и гиперпаратиреоз или гипотиреоз);

- Повышение белка в крови (гиперпротеинемия);

- Опухолевидные образования в организме и метастазирование;

- Мочекаменная болезнь;

- Нефрит, нефролитиаз, деформация почечных канальцев и нарушение реабсорбной функции;

- Остеопороз и остеодистрофия (процессы нарушения в костном обмене, при котором происходит деформация скелета);

- Передозировка или недостаток холекальциферола (витамина Д);

- Прием диуретиков, противосудорожных препаратов, гормональных и антибиотиков, которые и повышают и понижают уровень кальция, а также способствуют вымыванию его из костей;

- Анорексия и авитаминоз;

- Беременность в поздних сроках;

- Постоперационные и посттравматические последствия.

Гиперкальциурия развивается при повышенном потреблении кальция с пищей, передозировке витамина D (усиливается резорбция в кишечнике), канальцевых расстройствах (идиопатическая гиперкальциурия, почечные тубулярные ацидозы), при повышенном распаде костной ткани (миеломная болезнь, опухоли костной ткани, фосфатный диабет, остеопороз, гиперпаратиреоз). У пациентов может наблюдаться слабость, их часто беспокоит чувство тошноты и рвоты.

Патологические процессы часто становятся причиной повышения артериального давления, которое может сменяться гипотонией.

Если болезнь протекает легко, она может и вовсе не давать о себе знать. Но со временем гиперкальциурия становится причиной образования почечных камней (конкрементов), которые имеют вид необычно твердых нерастворимых веществ. Камни формируются внутри системы прямых мочевых канальцев почек. Камнеобразование может проявляться болезненными ощущениями во время мочеиспускания, в некоторых случаях моча может окрашиваться в кровавый цвет.

Лечение: всем пациентам с таким нарушением подбирают диетическое питание. Чаще всего доктора советуют исключить из пищевого рациона продукты, содержащие значительное количество кальция (они представлены молоком, творогом и пр.). Также пациентам необходимо ограничение количества соли. Важную роль играет соблюдение питьевого режима - потребление достаточного количества жидкости. Неплохой эффект дает проведение ощелачивающей терапии, которая призвана снизить кислотность содержимого ЖКТ (желудка, а также двенадцатиперстной кишки). В рацион стоит включать продукты, богатые солями магния, фосфатами и щавелевой кислотой. При почечной гиперкальциурии пациенту показан прием тиазидовых диуретиков, такие средства помогают понизить эксекрецию кальция, кроме того они уменьшают перенасыщение мочи оксалатом кальция. Такое лечение способствует профилактике камнеобразования.

Абсорбцию кальция в кишечнике можно снизить при применении желчегонных медикаментов. Стоит отметить, что эти процессы усиливаются лактозой, цитратами, а также жирными кислотами (имеющими короткую цепь) и витамином D. Понижение уровня кальция (гипокальциурия) может иметь причиной: гипопаратиреоз, псевдогипопаратиреоз (недостаточность паращитовидных желез), рахит, все случаи снижения уровня кальция в крови (кроме связанных с заболеваниями почек), многие случаи нефроза (невоспалительных заболеваний почек), острый нефрит, опухоли костей, гипотиреоз, некоторые специфические заболевания.

При гипокальциурии рекомендуется:

- не уменьшать прием кальция;

- уменьшить употребление животных белков и соли;

- принимать добавки из цитрата калия или цитрата натрия.

Гиперфосфатемия - это увеличение содержания фосфатов в сыворотке крови свыше 1,45 ммоль/л или 4,5 мг., %.

Выделяют несколько причин гиперфосфатемии:

1. Введение в организм избытка фосфатов (внутривенно, per os, в кишечник в клизме);

2. Почечная недостаточность, при которой уменьшение скорости клубочковой фильтрации в 4 раза и более сопровождается гиперфосфатемией, достигающей 10 мг., % и более;

3. Гипопаратиреоз сопровождается активацией реабсорбции фосфатов в почечных канальцах, а гипертиреоз и избыток СТГ способствуют избыточной реабсорбции фосфатов в почках - в итоге возникает гиперфосфатемия;

4. Повышенное высвобождение фосфатов из тканей при острой деструкции мышечной ткани (краш-синдром, обширные механические травмы, ишемия тканей) распад опухоли (в результате химио- или радиотерапии).

Клинически гиперфосфатемия проявляется симптомами сердечной недостаточности вследствие снижения сердечного выброса, артериальной гипотензией.

Лечение.

Если удается определить основную причину гиперфосфатемии, то назначается специфическое лечение. Например, при чрезмерном потреблении фосфатсодержащих слабительных или большом количестве вводимых внутривенно фосфатов, очень легко помочь человеку, снизив или отменив прием данных лекарственных препаратов. Гиперфосфатемия, вызванная почечной недостаточностью, поддается лечению диализом и снижением поступления фосфатов в организм. В случае нарушения обмена солей фосфорной кислоты в связи с распадом опухоли назначают солевые диуретики для повышения выведения данных веществ через почки. Почечная недостаточность чаще всего предусматривает сокращение потребления пищи. Поскольку при обычной диете всасываемость фосфатов и фосфатсодержащей еды высока, контроль гомеостаза данных веществ зависит от почечной экскреции потребляемых излишков. Вот почему при недостаточной работе почек возникает гиперфосфатемия, отсюда возникает потребность контролировать потребление фосфатов.

Стратегия лечения повышенного уровня солей фосфорной кислоты у пациентов с ненарушенной работой почек состоит в том, чтобы повысить выведение излишков из организма через почки. Данного эффекта можно достичь, скомбинировав массивное вливание физиологического раствора с применением петлевых диуретиков, например, фуросемида и буметанида. В редких случаях при гипопаратиреоидизме назначают кальций и витамин D с целью лечения гипокальцемии. Прием кальция с пищей, в таблетированном виде может способствовать улучшению состояния при гиперфосфатемии и гипопаратиреоидизме. Но данная коррекция должна проводиться с особой осторожностью, поскольку витамин D повышает обратное всасывание фосфатов в почечных канальцах. При длительном применении данное лечение способно привести к нефрокальцинозу. Введение рекомбинантного паратиреоидного гормона может исправить ситуацию, но данные меры не часто применяются в клинической практике в связи с эффективностью кальция и витамина D, а так же неудобством применения ПТГ

Причины гиперфосфатурии.

Физиологические факторы:

- Употребление пищи, которая богата фосфором, к примеру, икры, красной рыбы;

- Метаболические изменения во время беременности;

- Переход на вегетарианство.

Патологические факторы:

- Ощелачивание мочи: соли фосфора начинают образовывать конгломераты и выпадают в виде кристаллов;

- Рахит в детском возрасте или рахитоподобное состояние у взрослых;

- Замедление клубочковой фильтрации в почках;

- Психоэмоциональное утомление, стресс, эпилепсия, неврастения, депрессия;

- Инфекционные заболевания мочеполовой системы (пиелонефрит, пионефроз и другие);

- Патологии паращитовидной железы, миеломная болезнь;

- Гиповитаминоз жирорастворимых витаминов: А, Е, Д;

- Заболевания органов ЖКТ;

- Врожденные патологии;

- Злоупотребление алкоголем.

Симптомы фосфатурии. Первоначальные симптомы заболевания являются неспецифическими:

- Мутная моча с белым осадком;

- Нарушение сна;

- Тревожность;

- Снижение аппетита;

- Снижение работоспособности.

Пациенты списывают данные признаки на высокие нагрузки, недосыпания и стрессовые ситуации.

Как результат заболевание прогрессирует и образуются фосфатные камни, развивается мочекаменная болезнь.

Лечение: Лечебное питание направлено на изменение реакции мочи в кислую сторону, снижение выведения почками солей кальция и уменьшение их концентрации в моче, снижение возбудимости нервной системы и торможение желудочной секреции. кальций костный метаболизм

Энергетическая ценность рациона должна соответствовать энергозатратам организма и покрываться за счет оптимального количества белков, жиров и углеводов. Показано введение повышенного количества ретинола (витамина А) и физиологической нормы других витаминов. Ретинол оказывает благоприятное влияние на клетки мочевыводящих путей и предупреждает образование камней. Сдвигу реакции мочи в кислую сторону способствует ограничение в рационе продуктов, богатых щелочными металлами (овощи, фрукты), и включение продуктов, богатых кислыми радикалами (мясо, рыба, мучные изделия, крупяные блюда и др.). В связи с этим разрешаются в ограниченном количестве овощи, бедные кальцием и щелочными металлами (тыква, бобовые, брюссельская капуста, спаржа), а также содержащие кислые металлы (красная смородина, брусника, кислые яблоки). Исключаются: продукты, способствующие возбуждению нервной системы и стимулирующие желудочную секрецию (алкогольные напитки, острые закуски, рыбные и мясные бульоны, студень, натуральный кофе, какао, пряности, хлебный квас).

Размещено на Allbest.ru