Регуляция концентрации кальция в плазме

Метаболизм кальция и фосфата

Хотя из общего количества 1—2 кг Са, содержащегося в орга­низме взрослого человека, 98% находится в составе скелета, ос-^г тальная часть кальция выполняет различные важные функции, i не связанные с костной тканью. Во внутриклеточной жидкости [ [Са²⁺] равна приблизительно 20 мг/100 г ткани, а в крови его 'уровень колеблется от 9 до 11 мг/100 мл. Обмен Са²⁺ между вне-и внутриклеточной жидкостью через специфические мембраны ^; клеток и внутриклеточных органелл регулируется двумя гормона-: ми — паратгормоном и кальцитонином (гл. 43) и 1,25-диоксихоле-; кальциферолом, продуктом метаболизма витамина D (гл. 43 и 51). Кроме того, в регуляции трансмембранного переноса Са²⁺ участ­вует специфическая Са²+-зазисимая АТРаза (гл. 11). : Среди наиболее важных функций Са²⁺ следует отметить его . участие в работе многих ферментных систем, в том числе систем, s, ответственных за сокращение мышц, в передаче нервного импуль-> са, в ответе мышц на нервное возбуждение, в системе свертыва­ния крови (гл. 29) и в модуляции активности гормонов, действие которых реализуется при участии аденилатциклазы (гл. 41). Рас­смотрение факторов, влияющих на скорость обмена Са²⁺ между внутри- и внеклеточным компартментами, включая основной ре­зервуар этого элемента, а именно скелет, и является основной те-йой данной главы.

Обмен кальция тесно связан с обменом Pi; это касается их содержания в определенных пищевых продуктах, првцессов их метаболизма и экскреции из организма. Влияние гормонов на метаболизм кальция и фосфора рассмотрено в гл. 43.

39.1.1. Всасывание кальция в кишечнике

Основная часть Са²⁺ поступает в организм в виде фосфата кальция, поскольку именно в такой форме он содержится в пи-Щевых продуктах. Кальций встречается в природе также в виде карбоната, тартрата, оксалата и вместе с магнием в виде чрез­вычайно малорастворимой соли фитиновой кислоты [эфир фосфорной кислоты (шесть остатков) и инозита], которая содержитш
в хлебных злаках. ^1

При рассмотрении вопроса о потребности организма в кальции
главной проблемой является ограниченное всасывание Са²+|1
кишечнике, обусловленное в основном нерастворимостью больший
ства солей Са²⁺. Более того, плохая растворимость солей Ca*jj
может приводить в организме к обызвествлению стенок кровенЫЙ
ных сосудов (при атероматозе), к образованию камней в желчной
пузыре, в почечной лоханке или канальцах. В порядке возрастании
растворимости три формы фосфата кальция образуют следующий
ряд: Ca₃(P0₄h, СаНРО₄ и Са(Н₂РО₄)₂. При рН, преобладающее
в желудке, фосфаты кальция легко растворяются; при рН двенад!
цатиперстной кишки Са²⁺ находится в основном в виде СаНРСЯ
и Са(Н₂РО₄)₂. I

Всасывание Са²+ происходит главным образом в проксималш
ных участках тонкого кишечника и уменьшается в дистальньш
участках. У взрослых всасывается менее половины общего коли!
чества кальция, поступающего с пищей. Доля усваиваемого калщ
ция выше у растущего детского организма, а также при беремеет
ности и лактации (она снижается с возрастом). Я

Всасывание Са²⁺ уменьшается при недостатке витамина Щ
введение витамина увеличивает всасывание, однако не сразу, щ
через несколько часов. Эта задержка во времени обусловлена ней
обходимостью образования из витамина D его биологически ак!
тивной формы— 1,25-диоксихолекальциферола, которое происходи^
в печени и почках путем последовательного гидроксилированши
(гл. 51). Диоксипроизводное стимулирует образование в кишечники
Са²+-связывающего белка (гл. 51), который вместе с Са²⁺-завиаш
■ мой АТРазой участвует в транспорте иона. ."Jj

Всасывание Са²⁺ ингибируегся большими концентрациями фщя
тата из некоторых злаков. В слизистой оболочке подвздошной киши
ки обнаружена небольшая активность фитазы, катализирующ«Д
гидролиз фитата. Фитат, не подвергшийся гидролизу, так же кап
и жирные кислоты, предотвращает всасывание эквивалентно™
количества Са²⁺. При стеаторрее, вызванной закупоркой желчныИ
протоков, тропическом поносе (спру) или воспалении подвздошной!
кишки образуются нерастворимые кальциевые соли, которые выво||
дятся с фекалиями. Ш

Регуляция концентрации кальция в плазме

Общее количество кальция в человеческой плазме в норм*Ц колеблется от 9 до 11 мг на 100 мл (от 2,2 до 2,8 мМ); кальция находится в плазме крови в двух основных формах. КонцентращИИ ионов кальция (форма, в которой кальций физиологически ^актЩ| вен) составляет от 1,1 до J,4 мМ; Са²⁺ может проходить через полупроницаемые мембраны. Другая форма — это неионный каль­ций; в этой форме кальций не способен проникать через полупро­ницаемые мембраны. Эта форма представлена главным образом! Са²⁺, связанным с белками плазмы крови, в частности с альбу­мином. Количество этой фракции является функцией концентрации, суммарного белка в плазме; плазма с низким содержанием белка содержит также и мало кальция. Доля Са²⁺, связанного с белками* возрастает с увеличением рН. Содержание Са²⁺ можно определить-по биологическому тесту на сердце лягушки или черепахи; частота, сокращений сердца оказывается пропорциональной [Са²⁺] в среде. Для клинических целей оценку содержания Са²⁺ можно получить,, используя данные о концентрации суммарного кальция и суммар­ного белка с помощью эмпирической формулы

%Са, связанного с белком = 8 [альбумин] + 2 [глобулин] + 3

в которой содержание альбумина и глобулина выражено в грам­мах на 100 мл. Доля концентрации ионов кальция составляег обычно около 50% его общей концентрации.

Поддержание нормальной нейромышечной возбудимости в зна­чительной мере зависит от [Са²⁺], являющейся одним из факторов-отношения

[К+1 + [Na+] [Са*+] + [Mg²+] + [Н+]

Это отношение позволяет судить только о направлении изменений: возбудимости, вызванных сдвигами концентраций рассматривае­мых ионов. Значительное уменьшение [Са²⁺] вызывает судороги, в то время как увеличение ее может привести к дыхательной или" сердечной недостаточности.

[Са²⁺] в плазме регулируется комплексным механизмом; компо­ненты этого механизма: 1) скелет — резервуар кальция, откуда: Са может извлекаться и в котором избыток его может отклады­ваться; 2) почки; 3) экскреция Са²⁺ с желчью (через кишечник);, 4) два гормона — паратгормон и кальцитонин (гл. 43), секреция-которых определяется [Са²+] в плазме, и 5) 1,25-диоксихолекаль-циферол.

Между [Pi] и [Са²⁺] в сыворотке обычно наблюдается обрат­ная зависимость: когда [Pi] снижена, повышена [Са²⁺], и наобо­рот; такого рода зависимости и следовало бы ожидать, если бы сыворотка крови вела себя как жидкая фаза насыщенного раст­вора. Однако концентрация обоих ионов может повышаться при-гиперпаратиреоидизме, а при детском рахите — понижаться. Таким образом, не всегда соблюдается простая зависимость между [Р{] и [Са²⁺], определяемая произведением растворимости; концентра-Пия этих ионов находится под контролем клеток.

- В норме Са²⁺ выводится из организма в основном через киш<е^^ «ый тракт. Даже при бескальциевой диете продолжается выве|$вм Лие Са²⁺ с калом. Этот кальций входит в состав различных пий$й верительных секретов, главным образом желчи; количество выд^ -Ляемого Са²⁺ зависит от его концентрации в плазме крови. В HojhW¹! .ме почки экскретируют мало Са²⁺. Однако хроническая гиперкал&*, демия может сопровождаться повышением содержания Са²⁺ #, моче, что приводит к образованию почечных камней. У здоровый j .людей 99% Са²⁺, профильтрованного через почечные йлубочкиуЧ реабсорбируется даже в условиях искусственно повышенной koiP": центрации кальция в плазме крови. Однако при некоторых пате-*; логических состояниях, когда происходит рассасывание минераль^ \ ного остова кости, доля реабсорбированного Са²⁺ снижается. Костив' выполняют роль резервуара кальция при функционировании ме­ханизма гомеостаза. В условиях, которые в отсутствие компенса-щии могут сопровождаться гипокальцемией, Са²⁺ поступает из^; .костей. И наоборот, откладывание избытка Са²⁺ в скелете может,₍ ) предотвратить гиперкальцемию. Каким образом это достигается,, мы обсудим «иже.

-39.1.2. Метаболизм фосфата

Фосфат в большом количестве широко распространен в живой природе. Недостаток фосфата в пище исключается, если она при­нимается в количестве, достаточном для удовлетворения потреб­ностей организма в отношении калорийности и количества белка/ Во взрослом организме содержится приблизительно 1 кг фосфора, причем из «их около 85% входит в состав скелета. Фосфат посту­пает в основном в виде либо Pi, либо органического фосфата, к#-торый в пищеварительном тракте освобождается в форме Рк В желудке Pi практически не всасывается; но на протяжении :всего тонкого кишечника происходит его интенсивное всасывание (от 70 до 90% поступающего с пищей фосфора). Известно, что со скоростью, сравнимой с транспортом Рь происходит только обмен •фосфата АТР, однако доказательств его участия в процессе траяс-лорта не получено.

В плазме большая часть Pi присутствует в виде ортофосфатов, -причем [НРО*~] и [Н₂РОГ] находятся в отношении приблизитель­но 4:1. Весь Pi плазмы способен проникать через полупроницае-¹ мые мембраны и фильтруется в почечных клубочках. Концентрация неорганического PPi в плазме колеблется от 1 до 10 мкМ. В плазме^ в небольшом количестве содержатся также гексозофосфаты, трио-' зофосфаты и т. д. Pi в плазме составляет в норме у детей 4— 5 мг Р/100 мл, а у взрослых —3,5—4 мг Р/100 мл. Эта концент­рация поддерживается гомеостатическим механизмом. Так же как ш в случае регуляции концентрации Са²⁺, скелет служит резервуаром Pi, из которого Pi может поступать в плазму при снижении в ней [Pi] или, наоборот, в котором может откладываться Pi, если концентрация его в сыворотке повысится. Экскреция P_t осуществ­ляется главным образом почками.

ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Кафедра биохимии

Утверждаю

Зав. каф. проф., д.м.н.

Мещанинов В.Н.

_____‘’_____________2008 г

ЛЕКЦИЯ №