6 курс / Клинические и лабораторные анализы / Лабораторная_диагностика_нарушений_фосфорно_кальциевого_обмена_в

опухоли);физиологическая гиперфосфатемия у детей раннего возраста.

Гипофосфатемия характеризуется нарушениями обмена фосфатов, которые приводят к преходящему или устойчивому снижению в плазме крови неорганического фосфата менее 0,87 ммоль/л.

Развивается гипофосфатемия вследствие:

недостаточного поступления фосфатов во внеклеточную жидкость;

избыточного удаления фосфатов, которое может наблюдаться при заболеваниях (поражениях) почек или дефектах в системе гуморальной регуляции выделения фосфатов.

Недостаточное поступление фосфатов во внеклеточную жидкость

обычно наблюдается при употреблении пищи, бедной фосфатами, хронических заболеваниях (поражениях) желудочно-кишечного тракта, лечении препаратами алюминия, расстройствах обмена витамина D.

Недостаточное количество фосфатов в пище, затрудненное их всасывание

– причины, каждая из которых сама по себе или в сочетании не вызывает выраженной гипофосфатемии, так как при этом возрастает почечная реабсорбция фосфатов.

Использование препаратов алюминия в качестве антацидных средств имеет своим недостатком образование с фосфатами нерастворимых соединений. Длительное применение солей алюминия способно привести к глубокой гипофосфатемии.

Витамин D и его метаболиты являются активными регуляторами всасывания и минерализации фосфатов. Недостаточное поступление витамина D в организм, расстройства его метаболизма, резистентность рецепторов клеток кишечника и (или) костной ткани – причины, которые самостоятельно или в сочетании друг с другом приводят к выраженной гипофосфатемии.

Избыточное удаление фосфатов при заболеваниях почечного эпителия

Заболевания (поражения) почечного эпителия могут приводить как к изолированному дефекту транспорта фосфатов, так и к его сочетанию с расстройством реабсорбции других метаболитов. Гипофосфатемия при дефекте канальцев носит, как правило, устойчивый характер. Исключением является гипофосфатемия при ОПН. Уровень фосфатов сыворотки нормализуется при благоприятном разрешении процесса.

Избыточное удаление фосфатов при дефектах в системе гуморальной регуляции их выделения

Дисбаланс в системе гуморальной регуляции уровня фосфатов связан в основном с избыточной продукцией паратиреоидного гормона и (или) сенсибилизацией к его воздействию клеток эпителия почечных канальцев. Избыточная активность ПТГ снижает всасывание фосфатов в кишечном тракте и их реабсорбцию почками. При трансплантации почек избыток паратиреоидного гормона является ведущей причиной гипофосфатемии. Алкалоз приводит к гипофосфатемии посредством снижения уровня кальция в крови, что стимулирует секрецию паратиреоидного гормона, снижающего в свою очередь

реабсорбцию фосфата.

Гипофосфатемия при диабетическом кетоацидозе связана с избыточным удалением фосфатов почками. Лечение диабетического кетоацидоза инсулином приводит к перемещению фосфатов во внутриклеточное пространство вслед за глюкозой. Подобные механизмы гипофосфатемии имеют место у больных хроническим алкоголизмом в период постоянного потребления алкоголя и при его отмене, когда фосфатурия сменяется перемещением фосфата во внутриклеточное пространство. Плохое питание, соответственно, сниженное поступление фосфатов при алкоголизме усугубляют состояние гипофосфатемии.

Таким образом, причинами гипофосфатемии являются:

дефицит витамина D;

первичный и вторичный гиперпаратиреоз;

диабетический кетоацидоз (фаза восстановления);

почечная тубулярная недостаточность;

перераспределение фосфора в клетки при лечении гипотрофии, ожогов;

алкогольный делирий;

синдром мальабсорбции, рвота, понос;

применение фосфат-связывающих веществ (соли магния, алюминия);

алкалоз;

гипомагниемия;

синдром Фанкони.

Лабораторно-диагностические тесты оценки нарушений метаболизма фосфора

Определение в сыворотке крови уровня неорганического фосфора.

Определение уровня кальция в сыворотке крови: гипофосфатемия и гиперкальциемия чаще отмечаются при гиперфункции паращитовидных желез или онкологических заболеваний; гипофосфатемия и гипокальциемия чаще наблюдаются при вторичном и третичном гиперпаратиреозе.

Определение уровня магния в сыворотке крови: недостаток магния является причиной гипофункции паращитовидных желез и может привести к гипофосфатемии.

Определение показателей кислото-основного состояния (КОС): респираторный алкалоз может быть причиной острой гипофосфатемии.

Определение уровня креатинина и мочевины в сыворотке крови – для оценки функции почек.

Определение ПТГ, кальцитриола в сыворотке крови – для оценки гормональной регуляции уровня фосфора в крови.

Определение уровня фосфора в моче – уровень фосфора в моче менее 3,0 ммоль/л может свидетельствовать о внепочечных причинах гипофосфатемии.

Определение фракционного выделения фосфора (ФВ Фнеорг ).

Исследование проводится в разовой порции мочи, где определяется уровень фосфора и креатинина, параллельно исследуется уровень фосфора и креатинина в сыворотке крови. ФВ Фнеорг рассчитывается по следующей формуле:

ФВ Фнеорг менее 20% фильтруемого количества указывает на внепочечные причины гипофосфатемии

ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА НАРУШЕНИЙ МЕТАБОЛИЗМА МАГНИЯ

Краткая характеристика магния

По содержанию в организме магний занимает четвертое место среди катионов и второе место после калия среди внутриклеточных элементов. Количество общего магния составляет 24–28 г. Около 1 % магния находится во внеклеточной жидкости, приблизительно 60% и 20%локализовано в костной и мышечной ткани соответственно. Остальные 20% приходятся на другие ткани организма, причем большая часть этого количества сосредоточена в клетках печени.

В плазме (сыворотке) крови концентрация магния составляет 0,65–0,99 ммоль/л. Из этого количества 55–65% магния плазмы находится в ионизированной форме, а 15% связано с органическими и неорганическими кислотами. Эти две фракции составляют ультрафильтруемый магний.

25-30% магния связано с белками, преимущественно с альбумином. В эритроцитах содержится 3,4–5,8 мг магния на 100 мл эритроцитной массы. В суточном количестве мочи уровень магния (в миллиграммах) следующий: у детей грудного возраста – 20–40, у детей 1–5 лет – 40–60, у взрослых – 100–300 (3,0–5,0 ммоль/сут). В спинномозговой жидкости содержится 1,1–1,5 ммоль/л.

Биологически активной формой является только ионизированный магний, концентрация которого в плазме составляет 0,45-–0,75 ммоль/л. Магний выполняет следующие функции:

• является составной частью минерального вещества костной ткани;

•участвует в формировании биоэлектрического потенциала как антагонист кальция (курареподобное действие);

•регулирует проницаемость биологических мембран;

•активирует фибринолиз;

•является кофактором многих ферментов, связанных с обменом АТФ.

Велика также роль магния в поддержании иммунного статуса организма:

•осуществляется зависимый от антител цитолиз клеток-мишеней;

•происходит связывание IgM на мембране лимфоцитов;

•осуществляется контактное взаимодействие Т-лимфоцитов-хелперов с В-лимфоцитами, продуцирующими антитела;

•от содержания магния зависит ответ макрофагов на лимфокины в среде взаимодействия;

•дефицит магния приводит к атрофии вилочковой железы, а также к развитию хронических грибковых и вирусных инфекций, аллергическим реакциям и аномальной активации комплемента.

Метаболизм магния

При обычной диете поступление магния с пищей составляет около 300 мг, из которых 30–40% всасывается. Большая часть магния всасывается в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, при этом в отличие от кальция он в основном всасывается за счет ионной диффузии и механизма «solvent drug» вследствие тока воды. Небольшое количество магния секретируется с пищеварительными соками (рис. 3).

ПТГ и кальцитриол, усиливающие всасывание кальция, оказывают подобное действие и на всасывание магния, однако значительно менее выраженное. Почки фильтруют около 2 г магния из которых 95% реабсорбируется, а 5% – экскретируется с мочой. В реабсорбции магния основную роль играет восходящее колено петли Генле, где этому процессу подвергается более 60% от количества профильтровавшегося магния .

Механизм пассивной реабсорбции магния сопряжен с реабсорбцией хлора. Уровень хлора в канальцевой жидкости возрастает вследствие функциональной активности механизмов реабсорбции гидрокарбоната. Ионы хлора диффундируют через межклеточный шунт. Возникает диффузионный потенциал и электрическое поле, в котором могут перемещаться с током воды ионы магния. Механизм активного транспорта ионов магния, вероятно, является общим с ионом кальция. Введение одного из этих элементов снижает реабсорбцию

Нарушения метаболизма магния

Нарушения баланса магния не всегда отражаются на концентрации магния крови вследствие его незначительного внеклеточного количества. Определение общей концентрации магния и особенностей его количественного распределения по фракциям в определенной степени позволяет оценить глубину расстройств магниевого обмена. Расстройства магниевого обмена могут приводить к увеличению уровня магния в крови – гипермагниемии или, напротив, к снижению его уровня – гипомагниемии.

Гипермагниемия встречается относительно редко и характеризуется нарушениями обмена магния, которые приводят к преходящему или устойчивому повышению уровня (более 2,5 ммоль/л) в плазме крови. Выраженная гипермагниемия ведет к торможению нервно-мышечной передачи, снижению нервной и мышечной возбудимости, что связано с уменьшением внутриклеточного содержания К+ и Са2+, увеличением уровня Mg2+ во внеклеточной жидкости и обусловливает:

•угнетение высшей нервной деятельности, вплоть до потери сознания («магнезиальный сон»);

•снижение альвеолярной вентиляции в результате угнетения активности нейронов дыхательного центра;

•мышечную гипотонию, гипокинезию, снижение дыхательных рефлексов, иногда параличи.

•артериальную гипотензию.

Гипермагниемия развивается вследствие:

перераспределения магния из клеток в межклеточную жидкость и кровь;избыточного поступления магния в организм;недостаточной почечной экскреции магния.

Перераспределение магния из клеток в межклеточную жидкость и кровь наблюдается на фоне диабетического ацидоза в отсутствие адекватной терапии, при гипотиреозе, рахите, гипертонической болезни.

Избыточное поступление магния в организм отмечается после приема магнийсодержащих антацидов и слабительных, внутривенного введения растворов солей магния. Применение лекарственной и даже слабительной клизм с солями магния может привести к резкой гипермагниемии вследствие активного всасывания магния в сигмовидной кишке. Гипермагниемия алиментарного происхождения при нормальной функции почек – это быстро проходящее явление.

Недостаточная почечная экскреция магния. Основной причиной гипермагниемии является почечная недостаточность. Следует, однако, отметить, что гипермагниемия является поздним проявлением почечной недостаточности, когда скорость клубочковой фильтрации составляет не более 5 мл/мин (в норме

120 мл/мин).

Повышение уровня магния в крови от 2,5 до 5,0 ммоль/л приводит к задержке проведения импульсов по проводящей системе сердца; при уровне 5,0-6,5 ммоль/л наблюдается утрата глубоких сухожильных рефлексов; свыше 7,0 ммоль/л развивается паралич дыхания, а более 12,0 ммоль/л – остановка сердца в диастолу.

Гипомагниемия характеризуется нарушениями обмена магния, которые приводят к преходящему или устойчивому понижению его уровня в организме в целом. При дефиците магния в организме в целом, в плазме крови могут определяться нормальные или даже повышенные его количества.

Гипомагниемия развивается вследствие:

недостаточного поступления магния с пищей и (или) его всасывания в кишечнике;

чрезмерной почечной экскреции магния.

Дефицит магния провоцирует пища, бедная белком или богатая кальцием.

Сочетание недостаточного поступления магния с заболеваниями ЖКТ

(панкреатиты, закупорка желчевыводящих путей) провоцирует развитие гипомагниемии. Потеря кишечного содержимого при диарее также приводит к развитию гипомагниемии. Почечные механизмы реабсорбции магния способны на определенное время компенсировать его недостаточное поступление. Независимо от количества магния в организме устойчивым остается процесс его секреции в кишечник, который в итоге существенно снижает возможности задержки магния в организме. Хронический прием алкоголя приводит к гипомагниемии вследствие увеличения выведения магния почками, недостаточного его поступления с пищей из-за скудного питания и ограниченного всасывания по причине пролиферативно-воспалительных процессов в кишечнике.

Чрезмерная почечная экскреция магния. Поражения почек,

затрагивающие канальцевый аппарат, действие факторов, блокирующих реабсорбцию хлоридного иона, увеличивают экскрецию магния, расстраивая механизм его диффузии, сопряженной с хлором. Повышенный диурез различного генеза удаляет до 20–30% профильтровавшегося магния. Экскреция магния почками возрастает на фоне лечения кетоацидоза инсулином. Состояние гипермагниемии пре кетоацидозе сменяется гипомагниемией после лечения инсулином. Избыток альдостерона и АДГ, а также гипопаратиреоз, гиперфункция щитовидной железы стимулируют удаление магния почками. Описаны случаи гипомагниемии при лечении гентамицином, который вызывает не канальцевый некроз и гипермагниемию, а канальцевый дефект, приводящий к гипермагниурии и соответственно к гипомагниемии. После отмены препарата гипермагниурия может сохраняться в течение нескольких недель.

Таким образом, причинами гипомагниемии являются: сидром мальабсорбции; длительная диарея, голодание; алкоголизм, цирроз печени; применение диуретиков;

недостаточность тубулярного аппарата почек; сердечно-сосудистые заболевания; состояние после операций; гипопаратиреоз, тиреотоксикоз, хронический избыток минералокортикоидов.

При гипомагниемии уровень магния в плазме крови составляет ниже 0,65 ммоль/л. При снижении количества магния в суточной моче менее 1,5 ммоль/л можно с большой вероятностью предполагать его дефицит в организме. Учитывая особенности распределения магния в организме, определение eго количества в мышечной и костной тканях, вероятно, было бы лучшим критерием

дефицита. Однако практически этот подход неприменим. При гипомагниемии затруднено поступление калия в клетку, так как магний является основным эффектором в регуляции активности Na+/К+-АТФазы - фермента, ответственного за активный транспорт калия в клетку. Вследствие этого возрастает экскреция калия с мочой, что в итоге приводит к гипокалиемии. С учетом зависимости обмена кальция от обмена магния (дефицит магния снижает интенсивность секреции ПТГ и приводит к снижению чувствительности рецепторов клеток костной ткани к его действию) у больных развивается гипокальциемия. Дефицит магния ускоряет экскрецию фосфатов, что приводит к умеренной гипофосфатемии.

Лабораторно-диагностические тесты оценки нарушений метаболизма магния

Определение в сыворотке крови уровня магния.

Определение уровня кальция в сыворотке крови: хроническая гиперкальциемия может служить причиной увеличения потери магния с мочой, что приодит к гипомагниемии.

Определение уровня калия в сыворотке крови: гипокалиемия может свидетельствовать о первичном гиперальдостеронизме, что может являться причиной гипоманиемии.

Определение уровня креатинина и мочевины в сыворотке крови – для оценки функции почек.

Определение ПТГ, кальцитриола в сыворотке крови – для оценки гормональной регуляции уровня кальция, фосфора и магния в крови.

Определение уровня магния в моче – с целью оценки причины гипомагниемии. Уровень магния в моче более 0,5 ммоль/сутки может свидетельствовать о почечных причинах гипомагниемии, потеря магния с мочой менее 0,5 моль за сутки указывает на внепочечные причины гипомагниемии.

ЛИТЕРАТУРА

1.Аксенов С. И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. —

М.: Наука, 1990.— 117 с.

2.Горн М.М., Хейтц У. И., Сверинген П.Л. Водно-электролитный и кислотно-основной балланс. Пер. с англ. — СПб. — М.: Невский диалект, Издательство Бином, 1999. — 320 с.

3.Долгов В.В., Ермкова И.П. Лабораторная диагностика нарушений обмена минералов заблеваний костей. – М.,: РМАПО, 1998. – 60 с.

4.Долгов В.В., Эмануэль В.Л., Ройтман А.П. Лабораторная диагностика нарушений водно-электролитного обмена и функционального состояния почек. – СПб.: «Витал Диагностикс СПб», 2002. – 96 с.

5.Ермакова И.П. Биохимические маркеры обмена костной ткани и их клиническое использование // Лаборатория. – 2001. – №1. – С.3 – 5.

6.Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике: В 2 т. Т. 2. – Мн.: Беларусь, 2000. – 463 с.

7.Карпищенко А. И., Антонов В. Г. Лабораторно-диагностическая оценка водно-электролитного обмена: Учебное пособие. — СПб.: Изд-во ВМедА, 1996. — 56 с.

8.Клиническая биохимия / Под. ред. Дернеpa: Пер. с нем. — М.: Мир, 2001. — 480 с.

9.Кутецкая 3. И., Лебедев О. Е. Механизмы Ca2+ сигнализации в клетках

// Цитология. — 2001.— Т.43, №1. — С.5 — 34.

10.Марри Р., Тренер Д., Мейес П., Родуел 3, Биохимия человека. Пер. с

англ.; —.М.: Мир, 1993. — 799 с.

11.Медицинская лабораторная диагностика (программы и алгоритмы). Справочник/ Под редакцией профессора А.И. Карпищенко, С.-Петербург, Интермедика, 2001, 544 с.

12.Поворознюк В.В., Григорьева Н.В. Менопауза и костно-мышечная система. – Киев, 2004. – 512 с.

13.Почки и гомеостаз в норме и при патологии: / Под. ред. С. Клара — М.:

Медицина, 1987. — 448 с.

14.Риггз Б.Л., Мелтон 111Л.Дж. Остеопороз. Пер. с англ. М. — Спб.: 3AO Издательство БИНОМ, Невский диалект, 2000. — 560 с.

15.Рожинская Л.Я. Остеопороз: Диагностика нарушений метаболизма костной ткани и кальций-фосфорного обмена // Клин. лаб.

Диагностика. – 1998. – №5. – С. 25 – 32.

16.Рыбина И.Л., Камышников В.С., Зубовская Е.Т., Вощула В.И. Лабораторные методы диагностики метаболических нарушений при мочекаменной болезни: Учебно-методическое пособие. — Минск:

БелМАПО, 2005. — 29 с.

17.Снегиревская Е. С., Комиссарчик Я. Ю. Аквапорины плазматических мембран эпителиальных клеток // Цитология. — 1999. — Т. 41, 10. —

С. 864 — 870.

18.Шейман Д. А. Патофизиология почки. Пер. с англ. — М.: Восточная Книжная Компания, 1997. — 224 с.

19.Шредер Х. С., Курц Л., Мюллер В. Е. Г., Лоренц В. Полифосфаты костной ткани // Биохимия. — 2000. — Т 65, Вып. 3. — С. 353 — 361.

20.Эмануель В.Л. Осмометрия в клинической и лабораторной диагностике. — СПб.: Изд. СПбГМУ, 1995. — 31 с.

21.Карlаn А. et al. Clinical chemistry.— London. — 1995. — 576 с.