6 курс / Клинические и лабораторные анализы / Лабораторная_диагностика_нарушений_фосфорно_кальциевого_обмена_в

Рисунок 5. Влияние на метаболизм кальция паратиреоидного гормона и кальцитонина.

Несмотря на активное всасывание, большая часть кальция выводится с калом, так как в кишечнике происходит не только абсорбция этого элемента, но и его секреция с пищеварительными соками: за день в просвет кишечника взрослого человека выделяется до 400 мг кальция. Кроме того, часть кальция попадает в просвет кишечника вместе со слущивающимся эпителием слизистой оболочки тонкого кишечника. Поэтому общая потеря кальция с калом составляет примерно 800 мг. Выведение кальция из организма осуществляется также почками. При этом за сутки фильтруется примерно 10 г кальция. Однако около 60% профильтровавшегося кальция реабсорбируется. В целом с мочой у взрослого человека выделяется 100 - 200 мг кальция в сутки, причем у женщин несколько меньше, чем у мужчин. Из организма кормящей женщины с молоком выходит 150-300 мг кальция в день. У здорового взрослого человека, получающего сбалансированный рацион питания, обычно количество кальция, теряемое с калом и мочой, примерно эквивалентно его поступлению с пищей. У детей этот баланс, как правило, положительный, т.е. наблюдается постоянная задержка кальция для роста и образования новой костной ткани.

Нарушения метаболизма кальция

Нарушения обмена кальция в организме могут характеризоваться снижением уровня кальция – гипокальциемией (ниже 2,1 ммоль/л), или увеличением уровня кальция в крови – гиперкальциемией (выше 2,5 ммоль/л).

Гипокальциемия

Гипокальциемия характеризуется нарушениями обмена кальция, которые приводят к преходящему или устойчивому понижению уровня его ионизированной части в плазме крови.

Гипокальциемия наступает вследствие:

недостаточного поступления и (или) всасывания кальция; повышенного выделения кальция с мочой;

дефектов гормональной регуляции; активного связывания кальция.

Недостаточное поступление и (или) всасывание кальция

Недостаток кальция в пище редко приводит к гипокальциемии. Ведущей составляющей нарушения всасывания кальция является дефицит в организме витамина D, который может быть связан с его недостаточным содержанием в пище или затрудненным всасыванием при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (острый панкреатит, синдром мальабсорбции). Дефицит витамина D в организме нарушает компенсаторный механизм мобилизации кальция из костного депо и приводит к глубокой гипокальциемии.

Повышенное выделение кальция с мочой

Подобное состояние при нормальной функции почек имеет, как правило, преходящий характер. Одним из наиболее частых механизмов избыточного выведения кальция является гипергидратация и последующий форсированный диурез. Возникающая при этом компенсаторная секреция паратиреоидного гормона с последующей активацией витамина D и его воздействием на костную ткань позволяет достаточно быстро восстановить уровень кальция в крови.

Дефекты гормональной регуляции

Недостаточная продукция или отсутствие паратиреоидного гopмона – наиболее часто встречающаяся причина гипокальциемии. Снижение уровня паратиреоидного гормона в крови может быть связано с заболеваниями паращитовидных желез, недостатком или избытком магния. Магний необходим для процесса секреции паратиреоидного гормона. Магний стимулирует секрецию паратиреоидного гормона, когда его концентрация в крови соответствует физиологически оптимальной (0,65-0,99 ммоль/л). Если же уровень магния в крови выше или ниже физиологически оптимального секреция паратиреоидного гормона угнетается. Недостаток ПТГ приводит к снижению уровня кальцитриола, вследствие его сниженного образования в почках из-за падения активности 1α-гидроксилазы - фермента, индуцируемого действием ПТГ. Таким образом, гипокальциемия при гипопаратиреозе имеет комплексный механизм, будучи следствием сниженного поступления, избыточной экскреции или недостаточной мобилизации кальция из депо.

На поздних стадиях почечной недостаточности выявляется снижение синтеза активной формы витамина D - кальцитриола в клетках почечного эпителия вследствие резистентности рецепторов почечного эпителия к действию паратиреоидного гормона и стойкому снижению активности 1α-гидроксилазы. Резистентность рецепторов почечного эпителия к действию ПТГ может сочетаться с аналогичным феноменом со стороны рецепторов клеток костной ткани.

Активное связывание кальция

Механизм развития гипокальциемии может быть связан с быстрым образованием слабо диссоциирующих комплексов. Фосфаты, цитрат, ЭДТА и другие вещества обладают высоким сродством к ионам кальция.

Связывание ионизированного кальция может наблюдаться вследствие: избыточного уровня фосфатов в крови (поздние стадии почечной

недостаточности, алиментарная нагрузка фосфатами и др.); переливания больших количеств цитратной крови (при операциях на открытом сердце, заместительном переливании крови у онкологических больных и др.); проведения терапии хелатирующими средствами (внутривенное введение ЭДТА, пеницилламина и др.).

Таким образом, снижение концентрации кальция в крови отмечается в следующих случаях:

дефицит витамина D (отсутствие в пище, нарушение всасывания, отсутствие ультрафиолета);

нарушение метаболизма (активации) витамина D (почечная недостаточность);

гипопаратиреоз (аплазия паращитовидных желез, хирургическое вмешательство);

острый панкреатит; гипоальбуминемия;

ложное снижение уровня кальция (взятие крови с ЭДТА, цитратом натрия).

Выраженная гипокальциемия может сопровождаться умеренным ацидозом, компенсаторной реакцией, направленной на увеличение фракции ионизированного кальция.

Гиперкальциемия

Гиперкальциемия характеризуется нарушениями обмена кальция, которые приводят к преходящему или устойчивому повышению его уровня в плазме крови более 2,5 ммоль/л. Гиперкальциемия развивается вследствие:

избыточного всасывания кальция при интоксикации витамином D, саркоидозе, приеме в качестве антацида карбоната кальция;

избыточной мобилизации кальция из костного депо при онкологических заболеваниях, гиперпродукции паратиреоидного гормона, интоксикации витаминами D и А, иммобилизации, почечной патологии, гипертиреозе;

недостаточной почечной экскреции кальция.

Избыточное всасывание кальция

Наблюдается при интоксикации витамином D и саркоидозе. При этом увеличивается концентрация биологически активной формы витамина D - гормона кальцитриола, индуцирующего всасывание кальция в желудочно-кишечном тракте. При саркоидозе отмечена также сенсибилизация рецепторов энтероцитов к витамину D.

Гиперкальциемия развивается в случае алиментарной нагрузки определенными соединениями. Так, гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2, принимаемый как антацидное средство, обладает умеренной нейтрализующей способностью, что требует приема значительных количеств препарата.

Некоторые больные принимают его до 20 и более граммов в сутки. Образующийся в результате связывания соляной кислоты растворимый хлорид кальция диссоциирует, и ион кальция активно всасывается в кишечнике. Гиперпродукция соляной кислоты сопряжена с увеличением в крови гидрокарбоната (НСО3-), который снижает интенсивность минерализации кости. Экскреция избытка гидрокарбоната приводит к ощелачиванию мочи, что увеличивает реабсорбцию кальция. Сочетание приема карбоната кальция с особенностями его метаболизма при гиперацидных заболеваниях желудка может сопровождаться выраженной гиперкальциемией.

Избыточная мобилизация кальция из костного депо

Избыточная мобилизация кальция из костного депо при различных по своей природе заболеваниях имеет сходный механизм, связанный с дисбалансом гуморальной регуляции обмена кальция

Гиперкальциемия при онкологических заболеваниях обусловлена действием специфических факторов, секретируемых опухолевыми клетками, на костную ткань. Их воздействие на остеокласты подобно влиянию паратиреоидного гормона. Клетки карциномы легкого из эпидермоидных плоских клеток и карциномы почек секретируют соединение, по структуре гомологичное паратиреоидному гормону.

Гиперкальциемия при гиперпаратиреозе связана с избыточной, физиологически неадекватной продукцией паратиреоидного гормона. Гиперпродукция этого гормона может сочетаться с избыточным поступлением или образованием витамина D. Последнее сочетание характерно для успешной трансплантации почки, которая начинает синтезировать кальцитриол вследствие низкого уровня фосфатов в крови (послеоперационная фосфатурия) и стимуляции клеток почечного эпителия паратиреоидным гормоном. Интоксикация витамином D также усиливает процессы резорбции кости (за счет стимуляции остеокластов). Подобной, но слабовыраженной активностью обладает и витамин А. Умеренная гиперкальциемия развивается при иммобилизации, особенно у тех пострадавших, которые в силу своего общего состояния вынуждены длительное время находиться без нагрузки.

Еще одной причиной гиперкальциемии является тиреотоксикоз. Увеличение уровня кальция при тиреотоксикозе связано с преобладанием катаболических процессов практически во всех тканях, в том числе и костной. Тиреоидные гормоны сенсибилизируют рецепторы остеокластов к действию паратиреоидного гормона за счет увеличения их количества.

Недостаточная почечная экскреция кальция

Умеренная гиперкальциемия развивается при длительном приеме тиазидных диуретиков, которые увеличивают реабсорбцию кальция почками. Не исключено, что подобное действие диуретиков тиазидного ряда связано с сенсибилизацией рецепторов клеток почечного эпителия к действию паратиреоидного гормона. Состояние гипертонической дегидратации связано с относительным увеличением количества кальция и не требует специального лечения.

Таким образом, повышение концентрации кальция в крови отмечается в

Краткая характеристика фосфора

В организме содержится 500 – 800 г неорганических и органических фосфатов. Из них примерно 85 – 88% находятся в костной ткани, остальные 12 – 15% приходятся на внутриклеточное и отчасти на внеклеточное пространства. В костной ткани фосфаты находятся в виде кристаллической структуры – гидроксиапатита и в аморфной форме, представленной в основном трикальцийфосфатом и гидрофосфатом кальция.

Концентрация неорганического фосфора в плазме (сыворотке) крови составляет 0,87 – l,45 ммоль/л. Фосфаты находятся в сыворотке преимущественно в виде свободных моно- и полимерных ионов. Часть фосфатов сыворотки (менее 15%) связана с белком. Биологическая роль фосфора в организме заключается в следующем:

•регулирует синтез 2,3-дифосфоглицерата, определяющего кислород-транспортную способность гемоглобина;

•входит в состав фосфопротеинов, нуклеиновых кислот, фосфолипидов клеточных мембран, коферментов;

•фосфорилирует углеводы, делая их доступными для метаболических процессов;

•является компонентом макроэргических соединений (неорганические формы – полифосфаты разной длины цепи; органические формы – АТФ, АДФ, ГТФ , креатинфосфат и др.);

•вместе с кальцием образует нерастворимые фосфаты костной ткани: 3Саз(РО4)2 х7Са(ОН)3 и 3Саз(РО4)2 х7Са СОз х7Н2О;

•формирует фосфатные буферные системы крови и мочи;

•необходим для внутриклеточного переваривания бактерий.

Метаболизм фосфора

Баланс фосфатов в плазме крови складывается из соответствующего равновесия между поступлением, депонированием и выведением (рис. 3).

С обычной диетой за сутки в организм поступает приблизительно 1 г фосфора, 70% которого всасывается, а остальная часть выводится с калом. Всасывание фосфатов происходит во всей тонкой кишке, однако в тощей оно интенсивнее, чем в двенадцатиперстной, а в подвздошной – минимально. Продвижение фосфатов через эпителий кишечника осуществляется двумя механизмами – активным транспортом и диффузией между клетками через парацеллюлярные «шунты». Особенностью активного транспорта является то, что при нейтральных значениях рН он проходит по механизму котранспорта с натрием (котранспорт – форма активного транспорта, при которой молекула-транспортер связывает два вида транспортируемых молекул, в отдельности она их не перемещает). При значениях рН около 6 и ниже

поглощение фосфатов не сопряжено с транспортом натрия и осуществляется путем межклеточной диффузии.

Ключевую роль в регуляции всасывания фосфатов играет кальцитриол, стимулирующий всасывание посредством кальций-зависимого механизма в двенадцатиперстной кишке, и через систему, не зависящую от кальция – в подвздошной кишке. Поступление фосфатов во внутриклеточное пространство опосредованно регулируется инсулином, действие которого приводит к потреблению клетками глюкозы и, соответственно, фосфатов, которые необходимы для образования фосфорилированных углеводных соединений и неорганических полифосфатов.

Неорганические полифосфаты (полиР) – это линейные полимеры из десятков фосфатных остатков, связанных высокоэнергетическими фосфоангидридными связями. Полифосфаты образуются в реакции, катализируемой ферментом полифосфаткиназой:

АТФ + полиРп D АДФ+ полиРп+1

Освобождение неорганического фосфата из полиР осуществляется в результате следующих ферментативных реакций:

Полифосфатгидролаза катализирует реакцию освобождения ионизированного монофосфата (Рi):

полиРп + Н2О D полиРп-1+ Рi

Полифосфат-АМФ-фосфотрансфераза катализирует реакцию переноса фосфатной группы на АМФ:

полиРп+ АМФ D полиРп-1 + АДФ

А синтезируемый АДФ может быть использован в аденилаткиназной

реакции синтеза АТФ:

АДФ + АДФ " АТФ + АМФ Таким образом, реакции, катализируемые

полифосфат-АМФ-фосфотрансферазой и аденилаткиназой, обеспечивают трансформацию энергии фосфоангидридной связи полифосфата в энергию АТФ.

Концентрация фосфора в плазме крови во многом определяется максимальной реабсорбционной способностью почек. Приблизительно 98% общего количества фосфатов плазмы крови фильтруется, при этом 80-90% реабсорбируется обратно, а остальная часть выводится с мочой. Реабсорбция фосфатов осуществляется путем активного котранспорта с натрием в отношении 1:2 преимущественно в проксимальном (60-70%) и дистальном канальцах

(10-20%).

Реабсорбция фосфата почками подвержена регуляторному влиянию паратиреоидного гормона, кальцитонина, глюкокортикоидов, гоpмона роста и отчасти витамина D3. Количество реабсорбируемого фосфата зависит от концентрации ионов водорода, кальция, глюкозы.

Действие паратгормона распространяется на все отделы нефрона, реабсорбирующие фосфаты. Регуляторный эффект паратгормона реализуется через цАМФ и приводит к снижению реабсорбции фосфата. Реабсорбцию фосфата также снижают кальцитонин и глюкокортикоиды. Напротив, действие

жидкость разнообразны и связаны с приемом пищи, богатой фосфатами, введением фосфатных солей, лечением витамином D3, онкологическими заболеваниями, повышенным катаболизмом и пр. Гиперфосфатемия в большинстве случаев носит преходящий характер, так как почки способны достаточно эффективно удалять избыток фосфатов. Исключение составляют онкологические заболевания, терапия которых может привести к устойчивой гиперфосфатемии. Например, при лимфобластном лейкозе уровень фосфата в крови может превышать нормальные значения в 5 – 7 раз. Источником неорганического фосфата в этом случае являются трансформированные лимфобласты, содержащие в 4 – 5 раз больше неорганических и органических фосфатов, чем нормальные клетки. Чувствительность почечного эпителия к деструктивному действию химиотерапевтических средств снижает функциональные возможности почечного механизма стабилизации фосфатов в крови. Избыток фосфатов может в этих условиях привести к кальцификации тканей в том числе и почечной, что в итоге еще более усугубляет расстройства фосфатного обмена.

Недостаточная почечная экскреция фосфатов при заболеваниях почек. При хронической почечной недостаточности гиперфосфатемия развивается, в случае, когда скорость клубочковой фильтрации снижается до 25 мл/мин (в норме 120 мл/мин), что связано с уменьшением количества функционально полноценных нефронов. Компенсаторные возможности функционирующих при хронической почечной недостаточности нефронов обусловлены увеличением количества экскретируемых фосфатов в расчете на один нефрон. При острой почечной недостаточности гиперфосфатемия варьирует в значительных пределах. При благоприятном разрешении процесса почечные функции восстанавливаются в полном объеме.

Недостаточная почечная экскреция фосфатов при дефектах в системе гуморальной регуляции. Недостаток паратиреоидного гормона, секреция аномального ПТГ, резистентность клеток почечного эпителия к нему

— все эти причины, обособленно или в сочетании, могут приводить к гиперфосфатемии вследствие увеличения реабсорбции фосфатов в почечных канальцах.

Избыточная секреция гормона роста и (или) повышенная чувствительность к нему рецепторов почечного эпителия также приводят к увеличению реабсобции фосфата и развитию гиперфосфатемии.

Таким образом, причинами гиперфосфатемии являются:

гипопаратиреоз;

псевдогипопаратиреоз;

почечная недостаточность;

акромегалия;

гипервитаминоз D;

избыточное введение фосфатов;

распад тканей (при голодании, диабетическом ацидозе, синдроме лизиса