Перегляньте статті та зміст, опубліковані в цьому носії, а також електронні зведення наукових журналів на момент публікації

кальцію

Будьте в курсі завжди, завдяки попередженням та новинам

Доступ до ексклюзивних рекламних акцій на підписки, запуски та акредитовані курси

Слідкуй за нами на:

Багато біологічних процесів залежать від існування адекватних внутрішньоклітинних та позаклітинних концентрацій
кальцію, фосфору та магнію. Організм підтримує сироваткові рівні цих мінералів у вузьких і стабільних межах завдяки чіткому балансу між надходженням та виходом цих елементів у позаклітинну рідину. У консервації
в цьому гомеостазі в основному беруть участь три органи: кишечник, кістки та нирки. Так звані кальціотропні гормони, паратгормон, кальцитонін та метаболіти вітаміну D регулюють ці процеси.

Гомеостаз кальцію

Кальцій є найпоширенішим двовалентним катіоном в організмі і становить 2% маси тіла, приблизно 1000 г. Він розподілений у декількох відділеннях, серед яких є постійні обмінні потоки, що підпорядковуються складним регуляторним механізмам. Понад 98% кальцію в організмі міститься в кістковому відділі, з яких приблизно 1% вільно обмінюється з позаклітинною рідиною. Біологічне значення кальцію слід розглядати з двох аспектів: солі кальцію забезпечують структурну цілісність скелета, будучи основним мінеральним компонентом кістки; з іншого боку, іон кальцію також виконує найважливішу функцію в біохімічних процесах, таких як нервово-м'язова збудливість, процеси згортання крові, проникність мембран та ініціювання ферментативної реакції 1-4 .

Кальцій у сироватці крові міститься у трьох різних формах: в іонній або вільній формі, що відповідає 50%; що зв’язується з білками, приблизно 40%, і, нарешті, 10% утворює комплекси з аніонами, такими як бікарбонат, цитрат, фосфат та лактат (контрольні значення в таблиці 1). Іонний кальцій і кальцій, зв’язані з аніонами, становлять ультрафільтрується фракцію, іонна фракція єдина, що має біологічну дію, а отже, та, яка підлягає гормональному контролю. Приблизно 90% кальцію, зв’язаного з білком, зв’язується з альбуміном через рН-залежне зв’язування. Зміни, що знижують показники альбуміну в сироватці крові, зменшуватимуть загальний вміст кальцію в сироватці, але матимуть незначний вплив на концентрацію іонізованого кальцію. Загалом, кожен г/дл альбуміну пов'язує приблизно 0,2 ммоль/л (0,8 мг/дл) кальцію, так що для корекції гіпоальбумінемії до загальної концентрації кальцію необхідно додавати 0,2 ммоль/л. концентрація від нормальних значень 4,0 г/дл 1.3 .

На зв’язування кальцію з альбуміном також впливає рН позаклітинної рідини. Ацидемія зменшить зв’язування з білками та збільшить іонізований кальцій. З кожним зменшенням іонізованого рН на 0,1 кальцій збільшується приблизно на 0,05 ммоль/л 3 .

Точна регуляція вмісту кальцію в сироватці крові контролюється самим кальцієм за допомогою рецептора кальцію, вперше описаного в 1993 р. 25 (OH) 2 D 3). Підтримання адекватного гомеостазу кальцію, а отже і кальцію, є складним і динамічним процесом, що включає всмоктування та виведення кальцію в кишечнику, фільтрацію та реабсорбцію в нирках, а також його зберігання та мобілізацію в скелеті.

Більша частина харчового кальцію надходить із споживанням молока та молочних продуктів. Решта забезпечують фрукти, овочі та каші. М'ясо та риба забезпечують значно меншу кількість 6 (таблиця 2). Вміст кальцію в нормальній дієті для дорослих становить близько 1000 мг/день (рис. 1), поглинаючи лише 30%, з піковим поглинанням через дві години, тому незначні зміни кальціємії спостерігаються після прийому з високим вмістом кальцію 2, 7 .

Рис. 1. Нормальний баланс кальцію у дорослих.

Більше, ніж кількість кальцію, що забезпечується дієтою, важлива чиста частка, що всмоктується в кишечнику, яка змінюється в фізіологічних умовах (адаптація до споживання кальцію в їжі, віці, вагітності та лактації). За нормальних умов при вживанні кальцію в 1000 мг справжнє всмоктування становило б близько 300 мг, а ендогенний фекальний кальцій становив 125 мг, отже, чисте поглинання кальцію становило б лише близько 175 мг/добу, подібно до екскреції сечі з сечею. кальцію в організмі людини, завдяки чому досягається збалансований метаболічний баланс кальцію. Кальцій всмоктується із шлунково-кишкового тракту за двома механізмами: насичуваний активний транспорт, який залежить від вітаміну D, який переважає, коли споживання кальцію низький, і дифузійний, ненасичений транспорт, який переважає, коли споживання кальцію велике. 2, 4, 7 .

Активний транспорт кальцію відбувається переважно в дванадцятипалій кишці, тому сприяє нижчий рН кишкового соку та більша щільність 1,25 дигідроксивітамін D 3 (кальцитріолу) рецепторів. Однак областями, де спостерігається більша абсорбція харчового кальцію, є тонка кишка і клубова кишка, що пояснюється його довжиною та тривалим часом перебування їжі. У базальних умовах тонка кишка поглинає більше кальцію на одиницю площі, ніж клубова кишка 7 .

Основним регулятором всмоктування кальцію в кишечнику є кальцитріол 8, 9. Вміст фосфору в раціоні має важливий вплив на засвоєння кальцію: великий прийом його всередину зменшує всмоктування кальцію. Однак дефіцит фосфатів збільшує всмоктування кальцію. Ці модифікації всмоктування, як видається, опосередковані модифікаціями синтезу кальцитріолу та утворенням нерозчинних комплексів, що перешкоджають абсорбції. Гормон росту, естрогени, ПТГ, кальцитонін та фуросемід також збільшують всмоктування кальцію, тоді як глюкокортикоїди, гормон щитовидної залози та тіазиди зменшують його. 4, 7, 10 .

Як зазначалося раніше, кістка складає запас кальцію в організмі; однак регуляція обміну кальцію між плазмою та кісткою точно не відома. У дорослих приблизно 5% коркової кістки та 30% трабекулярної кістки замінюються протягом одного року 4 .

Остеобласти - це клітини, що відповідають за формування кісток, вони синтезують численні кісткові білки, які розташовані навколо них і складають остеоїдну або немінералізовану кісткову тканину. Остеобласт стає остеоцитом, кісткова клітина дозріває і мінералізується. Остеокласти походять із системи моноцитів макрофагів і беруть участь у процесах резорбції кісток. Вміст мінеральних речовин у кістках стає придатним за допомогою двох механізмів: остеоцитарний остеоліз та остеокластична резорбція. Перший процес виробляється шляхом мобілізації вмісту мінералів, але без руйнування кістки, а у другому втручаються остеокласти, і відбувається руйнування кісткової тканини 2 .

Хоча обидва процеси важливі для гомеостазу мінералів, точна частка участі обох процесів невідома; його значення, ймовірно, різниться залежно від ступеня та тривалості подразників на кістці. Дія кальціотропних гормонів на кістковому рівні є складною, і послідовність цих дій до кінця не з'ясована. Таким чином, хоча ПТГ викликає посилену резорбцію кісток, він, схоже, має рецептори лише на рівні остеобластів.10, 11; Кальцитріол, який також має рецептори на рівні остеобластів, сприяє диференціації остеокластів від їх попередників, а кальцитонін має інгібуючу дію на остеокласти.2, 4 .

Найважливішим шляхом виведення кальцію в організмі є нирки. Інші шляхи елімінації, такі як ендогенний фекальний кальцій та піт, менш важливі. Нирка регулює виведення кальцію за допомогою трьох механізмів: клубочкової фільтрації, реабсорбції в проксимальних канальцях і реабсорбції в дистальних канальцях. Кальцій, що фільтрується клубочком, становить приблизно 50% кальцію в сироватці крові, оскільки решта зв’язана з білками. Цей ультрафільтрується кальцій змінюється внаслідок зміни рН та концентрації білка. Підраховано, що приблизно 10 г/24 год кальцію фільтрується клубочком і виводиться лише близько 175 мг його (рис. 1). Приблизно 98% відфільтрованого кальцію реабсорбується, з них 70% реабсорбується у проксимальному нефроні, 20% у петлі Генле та 10% у дистальній та збірній трубочках. Здається, ця реабсорбція пов’язана з реабсорбцією натрію, і фактори, що впливають на реабсорбцію натрію, такі як сольова інфузія або діуретики, також впливають на кальцій, хоча і в різній мірі. .

Канальцева реабсорбція кальцію регулюється головним чином активністю ПТГ, який збільшує його в дистальному каналі 12 і частково пов’язаний з реабсорбцією канальцевого натрію і, навпаки, пов’язаний із споживанням білка. Високе споживання натрію та білка може збільшити обов’язкову втрату кальцію в сечі та може погіршити стан дефіциту кальцію 7 .

Гомеостаз фосфору

Вміст фосфору (Р) в організмі становить близько 700 г, з них 85% міститься в кістковій тканині, переважно у формі кристалів гідроксиапатиту. Решта 15% розподіляється у позаклітинній рідині та м’яких тканинах у вигляді неорганічної сполуки або у складі макромолекул, таких як фосфоліпіди або фосфопротеїди. Фосфорні сполуки беруть участь у важливих клітинних біохімічних процесах, таких як вироблення та передача енергії 1, 13 .

Фосфор циркулює в крові, як і у випадку з кальцієм, у трьох різних формах: іонізований, зв’язаний з білками і утворюючи комплекси. Фракція, пов’язана з білками, невелика (10%), приблизно 35% складається з натрієм, кальцієм і магнієм, так що 90% неорганічного фосфору в сироватці крові є ультрафільтрується 1 .

Концентрація фосфору в сироватці крові менш жорстко регулюється, ніж концентрація кальцію, і вона зазнає значних змін у віці, харчуванні, рН та дії різних гормонів. Нормальний фосфор у плазмі крові, який зазвичай виражається у вигляді фосфату, коливається від 0,89 до 1,44 ммоль/л (2,8-4,5 мг/дл). Концентрації вищі у дітей і знижуються до значень для дорослих в кінці підліткового віку 4, 13 .

Середня дієта забезпечує 800-2000 мг фосфору щодня (основне джерело фосфору - молоко та похідні). Приблизно 65% буде всмоктуватися в кишечнику, переважно за допомогою пасивного транспорту, але існує також активний транспорт, стимульований 1,25-дигідроксивітаміном D 3 (рис. 2). Це поглинання представляє дві важливі відмінності щодо кальцію: а) чисте поглинання втричі більше у випадку фосфору, ніж у кальцію, і б) що процес ненасичуваного поглинання є найважливішим у випадку фосфору . 7 .

Рис. 2. Нормальний баланс фосфору у дорослих.

Ефективність поглинання фосфору, разом із широкою дифузією цього елемента в їжу, роблять дефіцит фосфору більш рідкісним через неадекватне вживання. Поглинання фосфору відбувається в тонкому кишечнику, і, як і у випадку з кальцієм, тонка кишка є місцем найбільшого поглинання фосфору як на початковому рівні, так і після стимуляції 1,25 дигідроксивітаміном D 3 7, 9 .

Ниркова терапія фосфором здійснюється за допомогою двох механізмів: клубочкової фільтрації та канальцевої реабсорбції. Фосфор вільно фільтрується в клубочках. Зазвичай у нефроні відбувається реабсорбція, яка відповідає понад 80% відфільтрованого навантаження: ця реабсорбція відбувається переважно в проксимальних канальцях, цей транспорт залежить від рН та концентрації натрію (Na). Транспорт Na-P регулюється головним чином внеском фосфору та ПТГ таким чином, що обмеження фосфору збільшує реабсорбцію, а його внесок - 12, 13 .

Реабсорбційна здатність фосфору нирковими канальцями є насичуваною, і тому при досягненні максимальної транспортної здатності весь надлишок відфільтрованого фосфору виводиться з сечею. Ця точка визначається як максимальний транспорт фосфатів (TmP) і є одним із механізмів, за допомогою якого нирка досягає регуляції сироваткового фосфору. Коли концентрація фосфору в сироватці нижче TmP, майже весь фосфор реабсорбується і мало виділяється з сечею: навпаки, коли фосфор у сироватці збільшується вище TmP, він виходить із канальцевої реабсорбції і виводиться з сечею здебільшого 4, 12 .

ПТГ індукує фосфатурію шляхом інгібування Na-P котранспорту. Цей ефект проявляється в основному в проксимальному каналі шляхом зв’язування гормону зі специфічними рецепторами на базолатеральній мембрані. Хоча інші гормони, такі як кальцитонін та кальцитріол, також впливають на реабсорбцію фосфору, це має незначне значення 8 .

Гомеостаз магнію

Магній - четвертий за значенням катіон після натрію, калію та кальцію. Звичайна доросла людина містить 22,66 г магнію, з яких 50% -60% міститься в кістці. На позаклітинний магній припадає лише близько 1% всього магнію в організмі. Нормальна концентрація магнію в сироватці становить від 0,75 до 0,95 ммоль/л (1,7-2,2 мг/дл; 1,5-1,9 мЕкв/л) 13 .

Магній необхідний для функціонування важливих ферментів, а також відіграє фундаментальну роль у стабілізації мембран, нервової провідності, транспорту іонів та активності кальцієвих каналів. Однак контроль обміну магнію менш гормонально регулюється, ніж контроль кальцію або фосфору. Загальний вміст магнію в організмі в основному залежить від шлунково-кишкового всмоктування та ниркової екскреції 1, 2, 15 .

Магній - це елемент, що міститься в різноманітних продуктах харчування. Звичайна дієта містить близько 300 мг магнію, з яких приблизно 30% засвоюється (рис. 3). Всмоктування магнію в кишечнику обернено пропорційне кількості, що вживається. Це всмоктування відбувається в основному в тонкому кишечнику через насичену транспортну систему та пасивну дифузію. Існує кілька факторів, які можуть змінити поглинання магнію: воно зменшується за рахунок алкоголю, фосфатів і потрапляння в їжу продуктів з високим вмістом води та білків. Немає відомої важливої ​​гормональної регуляції всмоктування магнію в кишечнику, хоча є дані, що кальцитріол може впливати на нього 8, 13. На відміну від кальцію, поглинання магнію у вихідних ситуаціях більше в клубовій кишці, ніж у тонкій кишці 7 .

Рис. 3. Нормальний баланс магнію у дорослих.

Нирка - головний орган, який бере участь у регуляції магнію. Відфільтрована навантаження магнію становить приблизно 2000-2,400 мг/добу, тобто 10% відкладень цього катіону в організмі, при цьому виводиться лише 3% -4% відфільтрованого магнію, тому, як виявляється, лікування нирок процес фільтрації-реабсорбції. Від 25% до 30% відфільтрованого магнію реабсорбується в проксимальних канальцях, частково залежно від реабсорбції натрію та кальцію, і паралельно модифікується у відповідь на зміну позаклітинного об’єму. У низхідній кінцівці петлі Генле реабсорбується від 60% до 65% відфільтрованого магнію, і на цьому рівні він є найбільш чутливою дією для дії різних модулюючих факторів управління нирками. Решта 5% реабсорбуються в більш дистальних ділянках нефрона 12, 13 .

Безліч факторів (паратиреоїдний гормон, кальцитонін, глюкагон і вазопресин, і обмеження магнію, кислотно-основні зміни та виснаження калію) впливають на реабсорбцію як в петлі Генле, так і в дистальних канальцях. Однак головним регулятором реабсорбції є сам магній у плазмі. Таким чином, гіпермагніємія пригнічує транспорт на рівні петлі, тоді як гіпомагніємія стимулює транспорт, незалежно від того, відбувається виснаження магнію чи ні 15 .