Порушення метаболізму кальцію

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецький національний медичний університет, Україна

Кропивницький будівельний фаховий коледж, Україна

Порушення метаболізму кальцію

Костів Андрій Володимирович

асистент кафедри біомедичних дисциплін

Костів Микола Володимирович

викладач загальноосвітніх дисциплін

Таратинова Катерина Сергіївна

здобувач вищої освіти медичного факультету № 2

Анотація

Гіперкальціємія і гіпокальціємія є одними з найпоширеніших електролітних розладів. Розуміння їх патофізіології покращилося завдяки поширенню інформації про гормони, які контролюють гомеостаз кальцію, а також ідентифікації гормонів, таких як паратгормон, кальцитонін та кальцитріол і кращому розумінню механізмів дії даних гормонів та їх рецепторів.

Ключові слова. Кальцій, кальцитріол, паратгормон, кальцитонін, гіперфункція, гіпофункція

Основною особливістю багатоклітинного організму є диференціація клітин та розмежування їх функцій. Спеціалізовані функції органів та систем формують особливі потреби щодо поживних речовин та їх метаболізму. Одною з основних ланок регуляції організму є гормональне регулювання [1].

Кальцій є п'ятим за поширеністю елементом в організмі і найбільш поширеним катіоном. Середнє тіло людини (70 кг) містить близько 1 кг, або приблизно 25 моль, кальцію. Скелет містить приблизно 99% кальцію в організмі, переважно у вигляді позаклітинних кристалів невідомої структури та складу, що наближається до гідроксиапатиту. М'які тканини та позаклітинна рідина містять близько 1% кальцію в організмі. У крові практично весь кальцій присутній у плазмі [2].

Близько 50% кальцію, присутнього в циркуляції, є вільним (також відомий як іонізований кальцій); 40% сироваткового кальцію зв'язується з білками, особливо з альбуміном (80%) і, вторинно, з глобулінами (20%); і близько 10% існує у вигляді різних невеликих неорганічних і органічних аніонів, що дифундують (наприклад, бікарбонату, лактату, цитрату). Фракція вільного кальцію є біологічно активною. Оскільки кальцій зв'язується з негативно зарядженими ділянками на білках, його зв'язування залежить від pH. Алкалоз призводить до збільшення негативного заряду білків, збільшення зв'язування і зменшення вільного кальцію; навпаки, ацидоз призводить до зменшення негативного заряду, зменшення зв'язування та збільшення вільного кальцію [2].

Зв'язаний з білками кальцій, який становить 40% кальцію в сироватці крові, не може використовуватися тканинами. Альбумін і глобулін є основними кальцій зв'язуючими білками в сироватці крові, тоді як кальмодулін є основним кальцій зв'язуючим білком у клітині.

Хелатний кальцій, на який припадає 9% кальцію в сироватці крові, дозволяє кальцію засвоюватися різними тканинами або переноситися між частинами тіла. Сироватковий кальцій часто хелатується в іонні комплекси фосфату кальцію, карбонату кальцію та оксалату кальцію.

Вільний кальцій, який становить 51% сироваткового кальцію, використовується організмом для підтримки фізіологічних функцій. Якщо концентрація кальцію в сироватці крові перевищує 8,8-10,4 мг/дл, то організм вважається в стані кальцієвої токсичності [3].

Регуляція кальцію

Гомеостаз кальцію підтримується діями гормонів, які регулюють транспорт кальцію в кишечнику, нирках і кістках.

3 основні гормони регуляції:

Паратиреоїдний гормон

1,25-дигідроксивітамін (кальцитріол)

Кальцитонін.

Паратгормон

Паращитовидні залози вивільняють паратиреоїдний гормон (ПТГ) у відповідь на зниження рівня кальцію в сироватці крові. Паратиреоїдний гормон діє на нирки, збільшуючи реабсорбцію кальцію у висхідній петлі Генле, дистальному звивистому канальці та збірній протоці. Нирки також реагують на паратиреоїдний гормон збільшенням секреції вітаміну D3, який, у свою чергу, стимулює всмоктування кальцію через кишечник. Паратиреоїдний гормон діє на кістки, стимулюючи остеокласти, які беруть участь у реабсорбції кісток і вивільненні вільного кальцію. Усі ці процеси сприяють підвищенню рівня кальцію в сироватці крові [3].

Кальцій-чутливий рецептор - це G-білковий рецептор, який регулює секрецію ПТГ з паращитовидних залоз. Ca - чутливий рецептор відчуває позаклітинний іонізований Ca. Коли сироватковий Ca високий, Кальцій- чутливий рецептор активується з наступним збільшенням ниркової екскреції Ca (кальціурія) та пригніченням секреції паратиреоїдний гормон. Інгібування паратиреоїдний гормон зменшує вивільнення Са з кістки та пригнічує синтез кальцитріолу.

Кальцитонін

Даний гормон вивільняється парафолікулярними клітинами щитовидної залози (С-клітинами) у відповідь на підвищення рівня кальцію в сироватці крові. Кальцитонін діє на кістки, стимулюючи остеобласти відкладати кальцій у кістках. Кальцитонін також пригнічує ниркову реабсорбцію кальцію, збільшуючи екскрецію кальцію із сечею. Кальцитонін також пригнічує всмоктування кальцію в кишечнику. Ці процеси призводять до зниження рівня кальцію в сироватці [3].

1,25-дигідроксивітамін (кальцитріол)

Вітамін D3 синтезується в шкірі влітку під впливом ультрафіолету сонця або надходить з їжею, особливо жирною рибою. Після гідроксилювання в печінці до 25-гідроксивітаміну D (25(OH)D) і нирках до 1,25-дигідроксивітаміну D (1,25(OH)2D) активний метаболіт може проникати в клітину, зв'язуватися з вітаміном D- рецептора і згодом до чутливого гена, такого як кальційзв'язуючий білок. Після транскрипції та трансляції утворюється білок, напр. остеокальцин або білок, що зв'язує кальцій. Білок, що зв'язує кальцій, опосередковує всмоктування кальцію з кишечника. Вироблення 1,25(OH)2D стимулюється паратгормоном (ПТГ) і знижується кальцієм [4].

Гіперкальціємія

Легка гіперкальціємія (менше 11,5 мг/дл) зазвичай протікає безсимптомно. Підвищення рівня кальцію вище 11,5 мг/дл може призвести до неспецифічних симптомів, включаючи нудоту, блювання, зміну психічного стану, головний біль, сплутаність свідомості, біль у животі або боці, запор, депресію, слабкість, міалгії, артралгії, поліурію, полідипсію та ніктурію. Тяжка гіперкальціємія пригнічує нервово-м'язову та міокардіальну деполяризацію, що призводить до м'язової слабкості та аритмії. Серцево-судинні ефекти включають подовження інтервалу PR, короткий інтервал QT, розширений комплекс QRS та брадикардію. Спочатку спостерігається підвищена спрага при полідипсії та поліурії, що прогресує у хронічних випадках до нефролітіазу та нефрокальцинозу. Неврологічні особливості включають порушення концентрації, зміна психічного стану, починаючи від сплутаності свідомості та закінчуючи дратівливістю. Рівні більше 14 мг/дл можуть спричинити енцефалопатію, а рівні вище 15 мг/дл є невідкладною медичною допомогою. Сильний гострий біль у животі має бути ознакою панкреатиту. Кісткові зміни можуть призводити до болю в кістках, аномалій ходи та переломів і спостерігаються рентгенологічно як субперіостальна та ендостальна резорбція кістки. У немовлят та дітей молодшого віку гіперкальціємія може призвести до поганого набору ваги та відсутності зростання.

Основною причиною гіперкальціємії є надлишок паратиреоїдного гормону (ПТГ). ПТГ-опосередковані причини включають аденому/гіперплазію залози, сімейну гіпокальціуричну гіперкальціємію та множинні синдроми ендокринної неоплазії (тип 1, 2А). Сімейна гіпокальціурична гіперкальціємія є аутосомно-домінантним станом, зумовленим інактивуючою мутацією в гені кальцій-чутливих рецепторів [5].

Незважаючи на те, що це частіше зустрічається у дорослих, ніж у дітей, наступною важливою етіологією, яку слід враховувати, є злоякісна пухлина. Ниркові карциноми, лейкози, лімфоми та рабдоміосаркома можуть бути пов'язані з підвищеним рівнем кальцію, опосередкованою дією пептидів, пов'язаних із ПТГ.

Гіпервітаміноз D може бути ятрогенним, вторинним по відношенню до надмірного споживання молока або пов'язаним з гранулематозними станами, такими як саркоїдоз, туберкульоз або грибкові інфекції. Ендокринні причини, такі як тиреотоксикоз (через стимуляцію функції остеокластів гормонами щитовидної залози), гіпоадреналізм, а також феохромоцитоми можуть бути пов'язані з гіперкальціємією.

Інші різні причини включають синдром Вільямса, синдром Мурка Янсена, гіпофосфатазію, гіпервітаміноз А, гостру/хронічну ниркову недостатність, використання тіазидних діуретиків або літію, молочно-лужний синдром, некроз підшкірно-жирової клітковини та тривалу іммобілізацію [5].

Гіпокальциємія

Гостра гіпокальціємія (менше 8,5 мг/дл) може призвести до непритомності, застійної серцевої недостатності, оніміння та поколювання, м'язових спазмів і тетанії, бронхоспазму та хрипів, ларингоспазму та дисфагії, дратівливості, депресії, втоми та судом. Хронічна гіпокальціємія може призвести до грубого волосся, ламкості нігтів, псоріазу, сухості шкіри, свербежу, погіршення зубів і катаракти. Найпоширеніші результати фізичного обстеження включають гіперзбудливість нервової системи, психологічні розлади та серцеві аритмії. Симптоми Хвостека і Труссо вказують на гіпокальціємічний стан [3].

Причини гіпокальціємії можна розділити на три великі категорії: дефіцит ПТГ, високий рівень ПТГ та інші причини.

Дефіцит ПТГ

Зниження рівня ПТГ (низький або низький нормальний рівень ПТГ у сироватці крові) може бути пов'язане з руйнуванням паращитовидних залоз (післяопераційним або аутоімунним), порушенням регуляції вироблення та секреції ПТГ або аномальним розвитком паращитовидної залози. Післяопераційна втрата є найпоширенішою причиною гіпопаратиреозу. Низький рівень ПТГ як причина гіпокальціємії визначається за 2 рівнями кальцію з інтервалом не менше 2 тижнів, що супроводжується неадекватно низьким рівнем ПТГ.

Післяопераційний: Це найчастіша причина гіпопаратиреозу (близько 75% випадків), що виникає після тиреоїдектомії, паратиреоїдектомії або радикальної операції на шиї [6].

Аутоімунний: Аутоантитіла до паращитовидної залози є основною причиною аутоімунного гіперпаратиреозу. Частою спадковою причиною є аутоімунний полігландулярний синдром І типу, який проявляється у вигляді тріади гіперпаратиреозу, хронічного шкірно-слизово-шкірного кандидозу та надниркової недостатності. Цей синдром також називають аутоімунним синдромом поліендокринопатії-кандидозу-ектодермальної дистрофії.

Аномальний розвиток паращитовидної залози: З гіперпаратиреоз пов'язано кілька генетичних порушень, які можуть бути ізольовані або пов'язані зі складними вродженими синдромами [6].

Деструкція паращитовидної залози: Це може бути пов'язано з рідкісними причинами, такими як інфільтративні захворювання паращитовидних залоз, такі як гранулематоз, гемохроматоз, хвороба Вільсона, амілоїдоз, фосфатні алюмозв'язуючі зв'язувальні або опромінення. ВІЛ-інфекція рідко пов'язана з інфільтрацією імунних клітин паращитовидної залози. Хіміотерапевтичні засоби ніволумаб та l-аспарагіназу також пов'язані з руйнуванням паращитовидної залози.

Високий рівень ПТГ

Абсолютний чи відносний дефіцит вітаміну D: Вітамін D підтримує нормальний рівень кальцію, покращуючи всмоктування кальцію в кишечнику та резорбцію кісткової тканини. Дефіцит вітаміну D може бути викликаний зниженням споживання або мальабсорбцією, недостатнім перебуванням на сонці (частіше зустрічається у людей з темною шкірою), захворюваннями печінки, нирок та зниженням конверсії у його активний метаболіт (1,25- дигідроксивітамін D). Активний 1,25-дигідроксивітамін D (кальцитріол) є основним регулятором всмоктування кальцію в кишечнику.

Хронічна хвороба нирок (ХХН): ХХН призводить до порушення екскреції фосфатів і порушення гідроксилювання 25-гідроксивітаміну D до 1,25- дигідроксивітаміну D. Це призводить до секреції ПТГ і може спричинити вторинний гіперпаратиреоз. Однак через порушення метаболізму вітаміну D та високого рівня фосфору рівень кальцію у сироватці крові залишається низьким, незважаючи на високий рівень ПТГ.

Інші причини

Псевдогіпокальціємія, Тяжкий сепсис/критичне захворювання/травма, гіпомагніємія/гіпермагніємія, гостра гіперфосфатемія, наркотики, цисплатин, хіміотерапевтичний препарат також може викликати гіпокальціємію через гіпомагніємію, масивне переливання крові. [6]

Висновок

Концентрація кальцію в позаклітинній рідині (або плазмі) жорстко контролюється складним гомеостатичним механізмом, що включає потоки кальцію між позаклітинною рідиною та нирками, кістками та кишечником. Ці потоки ретельно регулюються трьома основними гормонами: паратгормоном (ПТГ), кальцитоніном і 1,25-дигідроксивітаміном D (1,25(OH)2D3). Порушення цієї точно налаштованої системи призводить до розладів метаболізму кальцію, які мають передбачуваний вплив на ці важливі фізіологічні функції та призводять до ознак і симптомів, пов'язаних з гіперкальціємією та гіпокальціємією.

Список використаних джерел

гомеостаз кальцій електролітний розлад

1. Нельсон Девид, Кокс Майкл. (2014) Том 2. Основи біохімії Ленінджера 560-572.

2. Calcium. Taylor M. Drake; Vikas Gupta. Calcium - StatPearls - NCBI Bookshelf (nih.gov).

3. Physiology, Calcium. Elaine Yu;Sandeep Sharma. Physiology, Calcium - StatPearls - NCBI Bookshelf (nih.gov).

4. Vitamin D physiology .P Lips. Vitamin D physiology - PubMed (nih.gov).

5. Hypercalcemia Nazia M. Sadiq; Srividya Naganathan; Madhu Badireddy. Hypercalcemia - StatPearls - NCBI Bookshelf (nih.gov).

6. Hypocalcemia. Abhinav Goyal; Catherine Anastasopoulou; Michael Ngu; Shikha Singh. Hypocalcemia - StatPearls - NCBI Bookshelf (nih.gov).

Размещено на Allbest.ru