Физиология и метаболизм кальция (Са2+) - медицинская статья, новость, лекция

Физиология и метаболизм кальция (Са2+)

Кальций - двухвалентный ион (Са²⁺), участвующий в жизненно важных биологических процессах, таких как сокращение мышц, свертывание крови, нейрональная проводимость, гормональная секреция и активность различных ферментов. Поэтому неудивительно, что внутриклеточные и внеклеточные уровни кальция, также как и pH, жестко регулируются. В норме взрослый организм содержит суммарно приблизительно 1-2 кг кальция, который главным образом локализован в костях (99%) в виде гидроксиапатита. Скелетные запасы кальция представляют собой неограниченный резервуар, который преимущественно регулируется внеклеточным Са²⁺ паратиреоидным гормоном (ПТГ) и кальцитонином. Внеклеточные концентрации Са²⁺ обычно в 1-10000 раз выше, чем уровни Са²⁺ в цитоплазме. Аналогично, большая часть внутриклеточного кальция (>90%) находится в субклеточных органеллах (например митохондриях, микросомах и эндоплазматическом или саркоплазматическом ретикулуме), в противоположность цитоплазме. Кальций-опосредованная передача сигнала в клетку включает быстрые изменения цитоплазматического Са²⁺ из внутренних и внешних депо. Цитоплазматический ток Са²⁺ происходит через клеточные мембраны активированными каналами, G-белком связанными рецепторами и высвобождением внутреннего Са²⁺ из эндоплазматического или саркоплазматического ретикулума ЭР/СР со стороны вторичных мессенджеров. Отток цитоплазматического Са²⁺ включает перенос Са²⁺ через клеточную мембрану и ЭР/СР через специфические транспортеры. Эти контролируемые выбросы цитоплазматического Са²⁺ таким образом регулируют силу сигнала и частоту кальций-опосредованных клеточных функций. Изменения в передаче сигналов Са²⁺ были идентифицированы в миоцитах, гепатоцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах при сепсисе и могут способствовать развитию дисфункции органов при катаболических состояниях.

Гомеостаз внеклеточного кальция

Гомеостаз внеклеточного кальция поддерживается координированными действиями желудочно-кишечного тракта, почек и костей. Уровни внеклеточного Са²⁺ регулируются кальциевыми рецепторами на паратироидных клетках. По данным эндокринологов с https://onclinic.kz/, в ответ на низкий уровень Са²⁺ в сыворотке паращитовидные железы секретируют ПТГ, который снижает реабсорбцию фосфата почками, увеличивает реабсорбцию кальция в почках и стимулирует гидроксилирование витамина D в почках. ПТГ и 1,25-дигидрокси-витамин D (кальцитриол) способствуют высвобождению кальция из кости путем активации остеокластов. Кальцитриол также стимулирует кишечную абсорбцию кальция, поступающего с пищей, и регулирует секрецию ПТГ путем ингибирования транскрипции гена ПТГ. Секреция ПТГ также зависит от концентрации фосфата в сыворотке. Высокие уровни циркулирующего фосфата стимулируют секрецию ПТГ путем снижения внеклеточного Са²⁺. Магний необходим для высвобождения ПТГ из клеток паращитовидной железы, чем может объясняться возникновение гипокальциемии у пациентов с дефицитом магния. Кальцитонин является кальций-регулирующим гормоном, секретируемым парафолликулярными С-клетками паращитовидной железы во время гиперкальциемии. Хотя кальцитонин ингибирует резорбцию кости и стимулирует выделение кальция с мочой, этот гормон, по-видимому, не играет большой роли в гомеостазе кальция у людей.

Концентрация ионизированного кальция

Нормальная концентрация ионизированного кальция во внеклеточном пространстве (плазме и интерстиции) составляет 1,2 ммоль/л и составляет 50% от общего внеклеточного кальция. Остальные 40% связаны с белками плазмы, а 10% - с цитратом, фосфатом или другими анионами. Общий уровень кальция в сыворотке обычно составляет от 9,4 до 10,0 мг/дл (2,4 ммоль/л). Распределение ионизированного и связанного кальция у пациентов в критическом состоянии может быть нарушено. Хелатные субстанции, такие как цитрат и фосфат, могут влиять на избыток ионизированного Са²⁺. Повышенные уровни свободных жирных кислот, вызываемые липолизом или парентеральным питанием, приводят к повышенному связыванию кальция с альбумином. Количество кальция, связанного с белками, также увеличивается во время алкалоза и снижается во время ацидоза. Коррекция общего кальция в сыворотке крови с учетом альбумина и pH ведет к неточной оценке ионизованного Са²⁺. Таким образом, непосредственным измерением ионизированного кальция в сыворотке было установлено, что оно является наиболее точным способом определения концентрации этого катиона, и, следовательно, такой подход показан для пациентов в критическом состоянии.