Содержание, распределение и выведение кальция и фосфатов
В организме содержится около 1,5 кг кальция. 99% этого количества депонировано в костях.
Концентрация кальция в сыворотке крови колеблется от 2,0 до 2,75 ммоль/л. 60% кальция сыворотки ионизировано, 40% связано с альбуминами. Ионизирующий кальций является биологически активным, связанный с альбумином действует как буфер. Около 70% кальция выводится из организма через кишечник, остальное с мочой и потом.
Содержание неорганических фосфатов в организме составляет около 700 г. 85% этого количества сосредоточено в костях. В сыворотке крови концентрация неорганических фосфатов колеблется от 0,65 до 1,29 ммоль/л. Из которых 85% ионизировано, остальная часть связана с белками. Неорганические фосфаты из организма выводится в основном с мочой.
Регуляция фосфатно-кальциевого обмена
В регуляции фосфатно-кальциевого обмена принимают участие паратгормон, кальцитонин и кальциферолы (витамины группы Д).
Паратгормон образуется в паращитовидных железах и представляет собой белок, состоящий из 84 аминокислотных остатков. Стимулом для секреции паратгормона является снижение концентрации ионов кальция в плазме. Скорость распада гормона снижается при низкой концентрации ионов кальция и увеличивается при ее возрастании. Органами-мишенями для ПГ являются кости и почки. Активация клеток-мишеней происходит через аденилатциклазную систему.
В костной ткани ПГ стимулирует метаболическую активность остеокластов, в которых происходит индукция щелочной фосфатазы и коллагеназы, которые ускоряют распад костного матрикса, в результате чего происходит резорбция кости.
Паратгормон оказывает в значительной степени свое влияние на фосфатно-кальциевый обмен через образование активных метаболитов витамина Д.
В почках паратгормон активирует 1α-гидроксилазу 25-гидроксикальциферола и тем самым образование 1,25 - кальцитриола. Последний усиливает всасывание в кишечнике ионов Са и Фн, также мобилизует Са и Фн из костной ткани, увеличивает реабсорбцию Са в почках, а реабсорбцию Фн тормозит. Все эти процессы приводят к повышению уровня Са в крови и снижению Фн. Более подробно см механизм действия кальцитриола.
Кальцитонин вырабатывается в К-клетках щитовидной железы и паращитовидных железах. Кальцитонин - это полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков. Секреция кальцитонина стимулируется гиперкальциемией.
Органами-мишенями для кальцитонина являются костная ткань и почки. В костной ткани он снижает активность остеокластов, благодаря чему подавляется резорбция кости. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию кальция в почках, благодаря чему кальций и фосфаты усиленно выделяются с мочой. Перечисленные процессы приводят к снижению содержания Са и Фн в крови до нормальных величин. Скорость секреции кальцитонина у женщин зависит от уровня эстрогенов. При их недостатке секреция кальцитонина снижается, что приводит к мобилизации кальция из костной ткани и развитию остеопороза в постменопаузный период.
Витамин Д объединяет группу родственных стероидных соединений, обладающих антирахитическим действием. Важнейшими из них являются витамины Д2 (эргокальциферол) и Д3 холекальциферол). Потребность для детей колеблется от 12 до 20 мкг. Для взрослых потребность в десятки раз меньше. Д2 и Д3 образуются в результате фотоизомеризации своих предшественников соответственно эргостерина в растениях и 7-дегидрохолестерина в коже.
Пищевые кальциферолы всасываются в тонком кишечнике с помощью желчных кислот. После всасывания они транспортируются в составе хиломикронов в печень. Сюда же поступает и эндогенный холекальциферол. В печени оба витамина подвергаются гидроксилированию по 25 положению с образованием 25-кальцидиолов. 25-кальцидиолы примерно в 5 раз активнее, чем витамин Д. Образование более активной формы происходит в почках, где под действием 1-гидроксилазы происходит гидроксилирование в первом положении и образуется высокоактивный метаболит 1,25-кальцитриолы. Активность 1-гидроксилазы находится под контролем паратгормона.
1,25-кальцитриолы способствуют синтезу специфических Са-связывающих белков, которые:
1.в кишечнике способствуют всасыванию Са и Фн
2.способствуют реабсорбции Са в почках
3.способствуют мобилизации Са из костной ткани.
В результате этих физиологических эффектов происходит повышение содержания Са в крови. Вследствие этого секреция паратгормона снижается, и активность 1-гидроксилазы уменьшается. Поступающий в почки 25-кальцидиол при нормо- и гиперкальциемии подвергается гидроксилированию в 24 положении с образованием 24,25-кальцитриолов. Этот метаболит также активно увеличивает всасывание кальция в кишечнике и его реабсорбцию в почках, но выполняет защитную функцию, т.к. в отличие от 1,25-кальцитриолов он способствует отложению избыточных количеств кальция в костях.
