Метаболизм кальция
Содержание в организме и физиологическая функция. До 99% всего кальция сосредоточено в костях, в основном в виде гидроксиапатита . В период роста костная масса увеличивается быстрее, чем масса тела, что требует одновременного нарастания уровня кальция в организме. У детей общее содержание кальция составляет примерно 400 мг/кг, тогда так у взрослых эта величина достигает 950 мг/кг.
Кальций выполняет в организме целый ряд важнейших функций, принимая участие в процессах свертывания крови, взаимодействия между клетками, экзо- и эндоцитоза, мышечного сокращения и проведения нервных импульсов. Механизмы регуляции кальциевого обмена направлены, во-первых, на обеспечение нормального роста и минерализации костной ткани и, во-вторых, на поддержание концентрации кальция в крови в очень узких пределах, без чего невозможны многие физиологические функции. Вторая задача оказывается более важной, и нормальная концентрация кальция в крови может поддерживаться ценой снижения минерализации костей.
Определение уровня кальция в сыворотке крови. Кальций представляет собой двухвалентный катион, и единицы его концентрации - моль/л и мэкв/л - неэквивалентны. Его можно измерять в трех разных единицах ( табл. 110.1 ). Большинство лабораторий в США сообщает результаты определения общей концентрации кальция в сыворотке крови в мг%. Однако основное физиологическое значение имеет концентрация ионизированного, а не общего кальция, и ее величина может выражаться любой из трех единиц. Поэтому всегда необходимо знать, идет ли речь о концентрации общего или ионизированного кальция и в каких единицах она измерена.
В свободной, или ионизированной, форме находится чуть меньше 50% общего количества кальция в крови. Остальная его часть связана с белками (главным образом, с альбумином ) и примерно 10% образует соли с такими анионами, как фосфат , цитрат или сульфат . Функции клеток зависят от ионизированного кальция, и именно его концентрация регулируется гомеостатическими системами организма. Тем не менее обычно измеряют концентрацию общего кальция.
Уровень общего кальция, как правило, дает представление о содержании ионизированного кальция. Однако в некоторых клинических ситуациях это не так. Расхождения чаще всего возникают в условиях гипоальбуминемии , как это имеет место при нефротическом синдроме , болезнях печени , повышенной проницаемости капилляров или экссудативной энтеропатии . Каждый 1г% альбумина в сыворотке крови связывает примерно 0,8 мг% кальция, и низкая концентрация общего кальция при значительной гипоальбуминемии - нормальное явление. Для коррекции уровня общего кальция в условиях гипоальбуминемии используют следующую формулу:
Са(к) = Са(и)+(0,8 х снижение концентрации альбумина по сравнению с нормой, г%),
где Са(к) - корригированная концентрация общего кальция, Са(и) - измеренная его концентрация.
Если после такого пересчета концентрация общего кальция остается в нормальных пределах, уровень ионизированного кальция также нормален; высокие или низкие корригированные значения указывают на гипер- или гипокальциемию соответственно. К сожалению, данная формула не всегда точна при низкой концентрации альбумина и при подозрении на изменение уровня ионизированного кальция нужно определять именно его. Это особенно справедливо для тяжело больных детей, у которых концентрация кальция, скорее всего, аномальная, и имеются другие расстройства в результате чего концентрация общего кальция неточно отражает концентрацию ионизированного кальция.
Неточность приведенной формулы связана с влиянием ряда факторов на соотношение общего и ионизированного кальция. Глобулин сыворотки крови связывает мало кальция и поэтому слабо влияет на указанное соотношение. Связывание же кальция и других ионов (например, фосфата ) альбумином зависит от рН сыворотки крови. При алкалозе связывается больший процент кальция, а при ацидозе - меньший, в результате чего концентрация его ионизированной формы увеличивается. Это может иметь клиническое значение при введении бикарбоната для коррекции ацидоза; повышение рН приводит к увеличению количества связанного кальция и снижению процента ионизированного, что может сопровождаться клиническими симптомами.
Регуляция уровня кальция. Концентрация кальция в сыворотке крови регулируется сложной гормональной системой. В острых случаях эта система используег большие запасы кальция в костях. В хронической же ситуации должно поддерживаться равновесие между всасыванием кальция в ЖКТ и его выведением (главным образом, с мочой). Для обеспечения роста и минерализации костей у детей необходим положительный баланс кальция.
Сохранение и увеличение общего содержания кальция в организме требует его всасывания в ЖКТ, которое происходит в основном в двенадцатиперстной и тощей кишке. Грудное молоко (300 мг/л), детские питательные смеси (примерно 530мг/л) и коровье молоко (около 1200 мг/л) - прекрасные источники кальция, и дети в США получают большую часть необходимого им кальция с молоком и другими молочными продуктами. В разном возрасте рекомендуется разное потребление кальция. Хотя при высоком содержании кальция в диете некоторая его часть всасывается пассивно, основное его количество, особенно при низком потреблении, поглощается с помощью системы активного транспорта. Витамин D ( 1,25-дигидроксивитамин D ) стимулирует активный транспорт кальция, усиливая продукцию кальцийсвязывающих белков и активируя кальциевый насос. При дефиците активного витамина D всасывание кальция в ЖКТ значительно снижается.
Витамин D синтезируется в коже под действием солнечных ультрафиолетовых лучей из предшественника - 7-дегидрохолестерола . Главными источниками витамина D в диете являются обогащенные им продукты, в основном молоко или детские питательные смеси, а также витаминные добавки. Для синтеза 1,25-дигидроксивитамина D необходимо вначале гидроксилирование витамина D в печени с образованием 25-гидроксивитамина . Далее это соединение превращается в почках под действием 1aльфа-гидроксилазы в 1,25-дигидроксивитамин D.
Модификация синтеза 1,25-дигидроксивитамина D - важный механизм регуляции кальциевого баланса. Паратгормон, паратиреоидный гормон (ПТГ ), секретируемый паращитовидными железами в ответ на снижение уровня кальция в крови, стимулирует почечную 1альфу-гидроксилазу, в результате чего образуется больше 1,25-дигидроксивитамина D и таким образом усиливается всасывание кальция в кишечнике. Секреция ПТГ опосредуется кальциевыми рецепторами, расположенными на клетках паращитовидных желез.
Если 1,25-дигидроксивитамин D контролирует всасывание кальция в ЖКТ, то экскреция этого катиона контролируется почками. Не связанный с белками кальций сыворотки крови, как ионизированный, так и находящийся в комплексе с анионами, свободно фильтруется в почечных клубочках и поступает в проксимальные канальцы. В канальцах реабсорбируется примерно 99% профильтрованного кальция, причем более 50% - в проксимальных канальцах. Дальнейшая реабсорбция кальция происходит в петле Генле, дистальных канальцах и собирательных трубочках. В проксимальном канальце и петле Генле кальций реабсорбируется вместе с натрием. Это очень важно для клиники. Увеличение внутрисосудистого объема при гиперкальциемии путем введения физиологического раствора снижает реабсорбцию натрия и значительно увеличивает почечную экскрецию кальция. Экскреция кальция возрастает и при угнетении реабсорбции натрия в петле Генле петлевыми диуретиками, например фуросемидом . Гиперкальциурия способствует устранению гиперкальциемии, но постоянное использование петлевых диуретиков повышает риск нефрокальциноза и образования камней в почках , особенно у недоношенных детей.
Главный регулятор экскреции кальция с мочой - ПТГ . Он усиливает реабсорбцию кальция в восходящей части петли Генле и дистальном отделе нефрона. Реабсорбция кальция в дистальном отделе нефрона усиливается под действием 1,25-дигидроксивитамина D . В отсутствие ПТГ экскреция кальция с мочой возрастает. К тому же приводят гормон роста , метаболический ацидоз , тиреоидные гормоны , гиперфосфатемия , глюкагон , осмотический диурез, гиперволемия , петлевые диуретики и длительное голодание . Несмотря на всю важность регуляции почечной экскреции кальция, основную роль играет регуляция его всасывания в ЖКТ. При широких колебаниях потребления кальция его экскреция с мочой меняется незначительно.
В острых ситуациях уровень кальция в сыворотке поддерживается за счет изменений его больших запасов в костях. ПТГ увеличивает количество и активность остеокластов , которые растворяют кость и высвобождают кальций. Кроме того, он повышает активность 1aльфа-гидроксилазы в почках, что ускоряет превращение 25-гидроксивитамина D в 1,25-дигидроксивитамин D . Эта активная форма витамина в свою очередь усиливает мобилизацию кальция из костей. Кальцитонин , секретируемый парафолликулярными клетками щитовидной железы при гиперкальциемии , ослабляет действие остеокластов на кость и увеличивает экскрецию кальция с мочой.
Для понимания патофизиологии нарушений кальциевого обмена важно учитывать взаимодополняющие эффекты ПТГ и витамина D. ПТГ усиливает экскрецию с мочой фосфата и бикарбоната. Это компенсирует высвобождение фосфата и оснований, которое происходит в процессе стимулируемой ПТГ резорбции костной ткани. Усиленное выведение фосфата с мочой объясняет гипофосфатемию , часто развивающуюся при гиперпаратиреозе . 1,25-дигидроксивитамин D, синтез которого под действием ПТГ ускоряется, по механизму отрицательной обратной связи тормозит секрецию ПТГ. Этот эффект играет важную роль в развитии вторичного гиперпаратиреоза при хронической почечной недостаточности . При почечных заболеваниях образование 1,25-дигидроксивитамина D уменьшается, что приводит к снижению всасывания кальция в ЖКТ. Гипокальциемия усиливает секрецию ПТГ, которая при дефиците 1,25-дигидроксивитамина D не тормозится; в результате этого и развивается вторичный гипопаратиреоз . 1,25-дигидроксивитамин D усиливает также всасывание фосфата в кишечнике, но этот процесс зависит от витамина в меньшей степени, чем всасывание кальция.
Смотрите также:
