Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Функции кальция в организме




 

Названия функций Их реализация.
Структурная Входит в состав кристаллов гидроксиапатитов и их ионных агентов в минеральной ткани.
Нейромышечная Контролирует возбудимый нерв. Инициирует мышечные сокращения.
Прокоагулянтная Играет роль ΙV-го фактора системы свертывания крови.
Участие в ферментном катализе Входит в состав ферментов в качестве кофакторов, может быть аллостерическим модулятором ферментной активности.
Участие в передачи гормональных сигналов Играет роль вторичных посредников (менеджера) См. рис. 4.10, табл.4.3.

 

Сходная физико-химическая характеристика щелочноземельных металлов кальция и магния способствует тому, что их метаболизмы в чем-то близки. Магний является четвертым по распространенности катионом в организме. При общем количестве 25гр. большая часть его (60%) тоже структурирована в минерализованные ткани. Остальной магний содержится в других тканях и органах. Максимальное его количество в пересчете на единицу массы приходится на миокард и мышечную ткань. Мышечная ткань содержит магния в 10 раз больше, чем плазма крови, поэтому его уровень в ней (0,8-1,2 ммоль/л) даже при значительных потерях длительное время может оставаться стабильным, пополняясь из мышечного депо. Около 75% магния в плазме крови находится в ионизированной форме, 25% связано с белками, основном с альбуминами.

Сбалансированная диета содержит 0,3-0,4 гр. магния в сутки.

Главные его источники орехи, мясо, зелень. Почти весь он всасывается в тонком кишечнике.

В клетках тканей магний необходим для поддержания структуры рибосом, нуклеиновых кислот, некоторых белков. Он является кофактором более 300 ферментов. Среди них ферменты белкового синтеза, гликолиза, трансмембранного транспорта ионов и многих других процессов. Комплекс магния и АТФ является субстратом для многих АТФ-зависимых реакций. Магний косвенно влияет на рост и дифферинцировку клеток, поддерживая пул пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для биосинтеза ДНК и РНК. Он также необходим на всех этапах синтеза белка.



С обменом кальция и магния тесно переплетен и метаболизм фосфатов. Примерно 85% фосфора из 650 гр. содержится в организме, приходится на минерализованные ткани, где он в составе фосфатов участвует в образовании кристаллов апатитов.

Фосфаты обнаруживаются также во внутриклеточной и внеклеточной жидкостях в количествах, которые внутри в 100 раз превышают снаружи. Макроэргические фосфатные соединения и фосфорилированные активные метаболиты не могут свободно преодолевать мембраны и попадать клетки. В плазме крови значительная часть фосфатов представлена анионами НРО42- и Н2РО4-. Только небольшое количество (≈10%) связано с белками. Перемещения их через плазматические мембраны являются пассивными и определяются в основном током кальция. Регуляция гемостаза фосфатов осуществляется теми же факторами, которые контролируют баланс кальция. Помимо участия в построении апатитов в минеральных тканях фосфор входит в многочисленные органические и неорганические химические соединения. Основными процессами, в которых они играют роль, являются обмены углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, белков.

В костной ткани постоянно идут процессы деминерализации и реминерализации. В результате за 5-6 лет весь кальций костей, а, следовательно, и они сами полностью обновляется. Остеогенез идет с участием остеобластов, образующихся из остеогенных клеток. Они нарабатывают коллаген І типа, а также минарные неколлагеновые кальций связывающие белки (остеонектин, gla-протеин), инициирующие минерализацию, и выполняющие адгезивные функции, а также роль факторов хемотаксиса клеток (остеопонтин, костный мелопротеин, остеокальцин, костный фибропептин). Маркером их активности является щелочная фосфатаза. Известно, что здесь она действует как гидролаза, отщепляя фосфаты от органических соединений, и на фосфотрансферазы, перенося их на акцепторы органической природы. Окружая себя минеральным компонентом, остеобласты превращаются в остеоциты.

Остеолитическую активность в местах ремоделирования костей проявляют остеокласты. Эти гигантские многоядерные макрофаги образуются из моноцитов. Они выделят коллагеназу, кислую фосфатазу, другие гидролазы, создают локальный ацидоз (рН 4,0). Для этого они с помощью Н++-АТФ-азы нагнетают сюда протоны (Н+), нарабатывая их в своем цитозоле С.

Процессы деминерализации и реминерализации поддерживают в динамическом равновесии уровни кальция в минерализованных тканях с внеклеточными жидкостями. Кальций высвобождается из костей и снова в них накапливается по мере необходимости. Механизмы, участвующие в поддержании нормальных концентраций этого элемента в плазме крови включают, кроме того, регуляцию их всасывания в пищеварительном тракте и экскрецию почками, кожей. В норме содержания кальция в крови составляет 2,7 – 2,9 ммоль/л (рис. 8.2).

Организм защищает себя от гиперкальцемии, снижая абсорбцию его в кишечнике, ослабляя реабсорбцию в почечных канальцах, замедляя деминерализацию костной ткани. Низкая концентрация кальция в плазме крови стимулирует его всасывание в кишечнике, усиливая реабсорбцию в почечных канальцах и деминерализацию костной ткани (рис. 8.2).

 

 

Рис 8.2 Схема обмена кальция в организме (вес тела 70 кг).

Кальций, поступающий с пищей, в присутствии витамина D всасывается преимущественно в тощей кишке. Значительная часть кальция не всасывается, а небольшое его количество секретируется и выделяется с калом. Кальций во внеклеточном пространстве, включая плазму крови, находится в динамическом равновесии с депонированным в костной ткани. В почках малая часть не реабсорбировавшегося кальция выводится с мочой.

Колебания уровня кальция могут привести к изменениям порога возбудимости нервных и мышечных клеток, нарушениям активности ферментов, гормональной регуляции метаболизма и других процессов. Концентрация этого иона в плазме крови регулируется с высокой точностью. Отклонения на 1% приводит в действие контролирующую систему, восстанавливающую равновесие. Регуляторами являются паратприн 1,25(ОН)2-- кальцидорол, способствующий повышению кальция в плазме крови в случае гипокальцемии и кальцитонии, а также 24,25 (ОН)2-кальциферол, обладающие противоположным эффектом. Эти же гормоны регулируют концентрации неорганического фосфата и ряда других ионов в жидкостях организма.

Паратирин – гормон белковой природы, секретируемый главными клетками паращитовидных желез в ответ на низкую концентрацию кальция во внеклеточной жидкости. Четыре паращитовидные железы с диаметром менее 5 см и весом 15 – 72 гр. каждая расположены непосредственно за щитовидной железой и снабжаются артериальной кровью из ее задней капсулы. Венозный отток происходит в цервикальные венозные сплетения. В паратиреоидной системе заложен большой функциональный резерв. Для проявления их полноценной активности достаточно функционирования только двух из четырех, т.е. существует возможность замены одних другими. И хотя с возрастом происходит некоторое снижение их функций, гипопаратиреоидизм не возникает.

Паратирины, как многие другие гормоны белково-пептидной природы, синтезируется в виде более крупного предшественника – препропаратирина (115 аминокислотных остатков).

Удаление 25 аминоацилов приводит к образованию прогормона (90 аминокислотных остатков). Последующее отщепление гексапептида формирует паратирин (84 кислотных остатка). Биологическая активность его молекулы связана с N – терминальной (1 – 34) аминокислотной последовательностью (рис. 8.3).

Секреция паратирина регулируется кальцием сыворотки крови по механизму отрицательной обратной связи. Гипокальциемия её усиливает, гиперкальциемия – уменьшает. Это происходит с участием кальциевых рецепторов на поверхности секреторных клеток. Они относятся к классу рецепторов, связанных с G-белками.

Несмотря на важное значение паратирина в контроле экскреции фосфатов, изменение их концентрации непосредственно не влияет на секрецию гормона. Умеренная гипомагниемия стимулирует, более значительная – подавляет значение паратирина, то есть его секреция является магниезависимым процессом.

Клетки-мишени для паратирина находятся в костной ткани и почках. Остеокласты не имеют рецепторов к этому гормону, но они есть в плазматических мембранах остеобластов. В почках они структурированы в мембраны клеток проксимальных и дистальных канальцев.

Сигналы паратирина реализуются по аденилатциклазному пути (рис. 4.7, табл. 4.1). Этот гормон оказывает различные воздействия на метаболизм кальция, но всегда приводит к повышению его концентраций в плазме крови (см. табл. 8.2).

В костной ткани этот гормон стимулирует функцию остеокластов, но не прямо, а опосредованно. Взаимодействуя с рецепторами на остеобластах, он ускоряет биосинтез и секрецию ими остеокальцина, остеопонтина, некоторых цитокинов (ИЛ-1, ИФР-I, ИЛ-6, колониестимулирующий фактор, кахексин лимфотоксин).

Все эти вещества действуют паракринно. Остеокальцин вызывает хемокинез остеокластов. Остеопонтин через свои рецепторы на плазматических мембранах стимулирует их метаболическую активность. Это же делают и цитокины.

В дистальных извитых почечных канальцах паратирин повышает реабсорбцию ионов этого металла. В проксимальных канальцах он снижает обратное всасывание фосфатов, а вместе с ним сульфатов, бикарбонатов, хлоридов. Это способствует развитию выделительного ацидоза.

В клетках проксимальных канальцев почек паратирин стимулирует образование кальцитриола (рис. 2.7, 8.4), вследствие чего повышается абсорбция кальция в кишечнике.

 

Таблица 8.2.





Читайте также:





Читайте также:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.005 сек.)