Фосфорно кальциевый обмен регулируют витамины

Фосфорно-кальциевый обмен

Физиология и патофизиология фосфорно-кальциевого обмена

В организме человека содержатся практически все химические вещества, входящие в состав таблицы Д. И. Менделеева, и каждый элемент необычайно важен для обеспечения биологических процессов. Фосфор и кальций являются такими веществами для человеческого организма.

Кальций — это основной материал для костной и зубной ткани, он обладает противовоспалительным и повышающим прочность сосудов действием, способствует свертыванию крови и улучшает функцию скелетных мышц и сердца. Необходимое для жизнедеятельности организма количество кальция поступает с пищей. Но иногда случается так, что при употреблении человеком продуктов, богатых кальцием, у него все равно развиваются заболевания, связанные с дефицитом этого жизненно важного вещества. Это происходит от того, что человеческий организм нормально усваивает кальций только с фосфором, который содержится в клетках тканей. Естественное поступление фосфора в организм происходит также, как и кальция — с питательными веществами, запуская биохимические процессы — образование энзимов (специфических белков, ферментов, аминокислот), способствующих нормальному фосфорно-кальциевому обмену.

Фосфорно-кальциевый обмен

В человеческом организме обязательно должна поддерживаться определенная пропорция кальция и фосфора (приблизительно 2:1). Если продукты содержат слишком большое количество фосфора — кальций выводится из организма, если же в пище недостаточно фосфора — излишек солей кальция накапливается в сосудах, висцеральных органах и костях.

Важная роль в регуляции фосфорно-кальциевого обмена отведена:

1. Кальциферолу — витамину Д(жирорастворимому стероидному прогормону), который стимулирует процесс всасывания кальция и фосфора из кишечника.
2. Паратиреоидному гормону, который вырабатывают паращитовидные железы — одновременно способствует снижению уровня фосфора в крови и повышению уровня кальция. В пищеварительном тракте активирует процесс всасывания кальция и уменьшает выведение его почками.
3. Кальцитонину — гормону С-клеток щитовидной железы, который снижает содержание в крови фосфора и кальция, контролируя его выделение из клеток костной ткани.

Источник

12.2.1. Регуляция кальций – фосфорного обмена.

В регуляции обмена кальция и фосфора участвуют паратгормон, кальцитонин, витамин Д.

Паратгормонповышает уровень кальция в крови и одновременно снижет уровень фосфора. Повышение содержания кальция связано с активациейфосфатазы, коллагеназыостеокластов, в результате чего при обновлении костной ткани происходит «вымывание» кальция в кровь. Кроме того, паратгормон активирует всасывание кальция в желудочно – кишечном тракте при участии кальцийсвязывающего белка и уменьшает выведение кальция через почки. Фосфаты под действием паратгоромна, наоборот, усиленно выводятся через почки.

Кальцитонинснижает уровень кальция и фосфора в крови. Кальцитонин уменьшает активность остеокластов и, тем самым, снижает выделение кальция из костной ткани.

13.2.1.1. Витамин d

Витамин D(холекальциферол,антирахитический витамин) относится к жирорастворимым витаминам. Суточная потребность в витамине составляет25 мкг.ВитаминD под действием УФ — лучей синтезируется в коже из его предшественника 7-дегидрохолестерина, который в комплексе с белком поступает в печень. В печени при участии микросомальной системы оксигеназ происходит его окисление в 25 положении с образованием 25 -гидрокисихолекальциферола. Этот предшественник витамина при участии специфического транспортного белка переносится в почки, где подвергается второй реакции гидроксилирования в первом положении с образованиемактивной формывитамина D₃ — 1,25-дигидрохолекальциферола (или кальцитриола). Реакция гидроксилирования в почках активируется паратгормоном при снижении уровня кальция в крови. При достаточном содержании кальция в организме в почках образуется неактивный метаболит 24,25 (ОН). В реакциях гидроксилирования принимает участие витамин С.

1,25 (ОН)₂ D₃ действует аналогично стероидным гормонам. Проникая в клетки – мишени, он взаимодействует с рецепторами, которые мигрируют в ядро клетки. В энтероцитах этот гормон – рецепторный комплекс стимулирует транскрипцию иРНК, отвечающую за синтез белка – переносчика кальция. В кишечнике усиливается всасывание кальция при участии кальцийсвязывающего белка и Са 2+ — АТФ-азы. В костной ткани витаминD₃ стимулирует процесс деминерализации. В почках активация витаминомD₃ кальциевой АТФ-азы сопровождается увеличением реабсорбции ионов кальция и фосфатов. Кальцитриол участвует в регуляции процессов роста и дифференцировки клеток костного мозга. Он обладает антиоксидантным и противоопухолевым действием.

Гиповитаминоз приводит к заболеванию рахитом.

Гипервитаминоз приводит к выраженной деминерализации костей, кальцификации мягких тканей.

12.2.2. Нарушения кальций – фосфорного обмена

Рахитпроявляется нарушением минерализации костной ткани. Заболевание может быть следствием гиповитаминозаD_3., отсутствием солнечных лучей, недостаточной чувствительностью организма к витамину. Биохимическими симптомами рахита являются снижение уровня кальция и фосфора в крови и снижение активности щелочной фосфатазы. У детей рахит проявляется нарушением остеогенеза, деформаций костей, гипотонией мышц, повышенной нервно-мышечной возбудимостью. У взрослых людей гиповитаминоз приводит к кариесу и остеомаляции, у пожилых людей – к остеопорозу.

У новорожденных может развиваться транзиторная гипокальциемия, поскольку прекращается поступления кальция из организма матери и наблюдается гипопаратиреоз.

Гипокальцемия, гипофосфатемиямогут встречаться при нарушении выработки паратгормона, кальцитонина, нарушении функции желудочно – кишечного тракта (рвота, диарея), почек, при механической желтухе, в период заживления переломов.

Источник

Фосфорно-кальциевый обмен. Механизм обмена. Регуляция. Нарушения фосфорно-кальциевого обмена

В раннем детском возрасте (особенно на первом году жизни) заболевания (или состояния), связанные с нарушением фосфорно-кальциевого обмена, занимают ведущее место.

Это обусловлено чрезвычайно высокими темпами развития ребенка: за первые 12 месяцев жизни масса тела увеличивается в среднем в 3 раза, длина – в 1,5.

Такое интенсивное увеличение размеров тела очень часто сопровождается абсолютным или относительным дефицитом кальция и фосфора в организме.

К развитию кальций- и фосфопенических состояний приводят разнообразные факторы: дефицит витаминов (главным образом витамина D), нарушения метаболизма витамина D в связи с незрелостью ряда ферментных систем, снижение абсорбции фосфора и кальция в кишечнике, а также реабсорбции их в почках, нарушения эндокринной системы, регулирующей фосфорно-кальциевый обмен, отклонения в микроэлементном статусе и многое другое.

Существенно реже встречаются гиперкальциемические состояния. Они носят, как правило, ятрогенный характер, но представляют не меньшую угрозу организму, чем гипокальциемии.

Три узловых момента определяют фосфорно-кальциевый метаболизм в организме:

1. всасывание фосфора и кальция в кишечнике;
2. взаимообмен их между кровью и костной тканью;
3. выделение Ca и P из организма – реабсорбция в почечных канальцах.

Основным показателем, характеризующим метаболизм Ca, является его уровень в крови, который в норме составляет 2,3–2,8 ммоль/л (содержание P в крови – 1,3–2,3 ммоль/л).

Все факторы, ухудшающие всасывание кальция в кишечнике и снижающие реабсорбцию его в почках, вызывают гипокальциемию, которая может частично компенсироваться вымыванием Ca из костей в кровь, что приводит к развитию остеомаляции или остеопорозов.

Избыточное всасывание Ca в кишечнике приводит к гиперкальциемии, которая компенсируется за счет усиленного отложения его в кости (зоны роста) и выведения с мочой.

Неспособность организма удержать нормальный уровень Ca крови вызывает либо тяжелые гипокальциемические состояния с проявлениями тетании, либо приводит к гиперкальциемии с картиной токсикоза, отложением Ca в различных тканях и органах.

Суточная потребность в кальции детей грудного возраста равна 50 мг на 1 кг массы, т.е. ребенок во втором полугодии жизни должен получать около 500 мг.

Важнейшим источником его являются молочные продукты: в 100 мл женского молока содержится 30 мг Ca, в таком же количестве коровьего – 120 мг.

Важное значение имеет состояние слизистой оболочки тонкой кишки: синдромы мальабсорбции, энтериты сопровождаются ухудшением всасывания. Главным регулятором всасывания Ca является витамин D.

Основная масса (более 90%) кальция и 70% фосфора находится в костях в виде неорганических солей. В течение всей жизни костная ткань находится в постоянном процессе созидания и разрушения, обусловленном взаимодействием трех типов клеток: остеобластов, остеоцитов и остеокластов. Кости активно участвуют в регуляции метаболизма Ca и P, поддерживая их стабильный уровень в крови. При снижении уровня кальция и фосфора крови (произведение Ca x P является постоянной величиной и равно 4,5-5,0) развивается резорбция кости за счет активации действия остеокластов, что увеличивает поступление в кровь этих ионов; при повышении данного коэффициента происходит избыточное отложение солей в кости.

Половина содержащегося в крови Ca связана с белками плазмы (главным образом с альбумином), из оставшейся части более 80% это ионизированный кальций, способный проходить через стенку капилляра в интерстициальную жидкость. Именно он является регулятором разнообразных внутриклеточных процессов, в том числе проведение специфического трансмембранного сигнала в клетку, поддержание определенного уровня нервно-мышечной возбудимости. Связанный с белками плазмы Ca является резервом для сохранения необходимого уровня ионизированного кальция.

Регуляция

Основными регуляторами фосфорно-кальциевого обмена наряду с витамином D являются паратиреоидный гормон (ПГ) и кальцитонин (КТ) – гормон щитовидной железы.

Витамин D

“Витамин D” — эргокальциферол (витамин D₂) и холекальциферол (витамин D₃). Эргокальциферол в небольших количествах содержится в растительном масле, ростках пшеницы; холекальциферол – в рыбьем жире, молоке, сливочном масле, яйцах. Физиологическая суточная потребность в витамине D величина достаточно стабильная и составляет 400-500 МЕ. В период беременности и кормления грудным молоком она возрастает в 1,5, максимум в 2 раза.

Нормальное обеспечение организма витамином D связано не только с поступлением его с пищей, но и с образованием в коже под влиянием УФ-лучей с длиной волны 280-310 ммк. При этом из эргостерола (предшественник витамина D₂) образуется эргокальциферол, а из 7-дегидрохолестерола (предшественник витамина D₃) – холекальциферол. При достаточной инсоляции (по некоторым данным достаточно 10-минутного облучения кистей рук) в коже синтезируется необходимое организму количество витамина D. При недостаточной естественной инсоляции: климатогеографические особенности, условия проживания (сельская местность или промышленный город), бытовые факторы, время года и др. недостающее количество витамина D должно поступать с пищей или в виде лекарственных препаратов. У беременных женщин витамин D откладывается в виде депо в плаценте, что обеспечивает новорожденного некоторое время после рождения антирахитическими веществами.

Основная физиологическая функция витамина D (т.е. его активных метаболитов) в организме – регуляция и поддержание на необходимом уровне фосфорно-кальциевого гомеостаза организма. Это обеспечивается путем влияния на всасывание кальция в кишечнике, отложение его солей в костях (минерализация костей) и реабсорбцию кальция и фосфора в почечных канальцах.

Механизм всасывания кальция в кишечнике связан с синтезом энтероцитами кальций-связывающего белка (СаСБ), одна молекула которого транспортирует 4 атома кальция. Синтез СаСБ индуцируется кальцитриолом через генетический аппарат клеток, т.е. по механизму действия 1,25(OH)₂D₃ аналогичен гормонам.

В условиях гипокальциемии витамин D временно увеличивает резорбцию костной ткани, усиливает всасывание Ca в кишечнике и реабсорбцию его в почках, повышая тем самым уровень кальция в крови. При нормокальциемии он активирует деятельность остеобластов, снижает резорбцию кости и ее кортикальную порозность.

В последние годы показано, что клетки многих органов имеют рецепторы к кальцитриолу, который тем самым участвует в универсальной регуляции ферментных внутриклеточных систем. Активация соответствующих рецепторов через аденилатциклазу и цАМФ мобилизует Ca и его связь с белком-кальмодулином, что способствует передаче сигнала и усиливает функцию клетки, и соответственно, всего органа.

Витамин D стимулирует реакцию пируват-цитрат в цикле Кребса, обладает иммуномодулирующим действием, регулирует уровень секреции тиреотропного гормона гипофиза, прямо или опосредованно (через кальциемию) влияет на выработку инсулина поджелудочной железой.

Паратгормон

Вторым важнейшим регулятором фосфорно-кальциевого обмена является паратгормон. Продукция данного гормона паращитовидными железами усиливается при наличии гипокальциемии, и, особенно, при снижении в плазме и внеклеточной жидкости концентрации ионизированного кальция. Основными органами-мишенями для паратгормона являются почки, кости и в меньшей степени желудочно-кишечный тракт.

Действие паратгормона на почки проявляется увеличением реабсорбции кальция и магния. Одновременно снижается реабсорбция фосфора, что приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии. Считается также, что паратгормон повышает способность образования в почках кальцитриола, усиливая тем самым абсорбцию кальция в кишечнике.

В костной ткани под влиянием паратгормона кальций костных апатитов переходит в растворимую форму, благодаря чему происходит его мобилизация и выход в кровь, сопровождающаяся развитием остеомаляции и даже остеопороза. Таким образом, паратгормон является основным кальцийсберегающим гормоном. Он осуществляет быструю регуляцию гомеостаза кальция, постоянная регуляция – функция витамина D и его метаболитов. Образование ПГ стимулируется гипокальциемией, при высоком уровне Ca в крови его продукция уменьшается.

Кальцитонин

Третьим регулятором кальциевого обмена является кальцитонин – гормон, вырабатываемый С-клетками парафолликулярного аппарата щитовидной железы. По действию на гомеостаз кальция он является антагонистом паратгормона. Его секреция усиливается при повышении уровня кальция в крови и уменьшается при понижении. Диета с большим количеством кальция в пище также стимулирует секрецию кальцитонина. Этот эффект опосредуется глюкагоном, который таким образом является биохимическим активатором выработки КТ. Кальцитонин защищает организм от гиперкальциемических состояний, снижает количество и активность остеокластов, уменьшая рассасывание костей, усиливает отложение Ca в кости, предотвращая развитие остеомаляции и остеопороза, активирует выведение его с мочой. Предполагается возможность ингибирующего влияния КТ на образование в почках кальцитриола.

На фосфорно-кальциевый гомеостаз, кроме трех выше описанных (витамин D, паратгормон, кальцитонин), оказывает влияние множество других факторов. Микроэлементы Mg, Al являются конкурентами Ca в процессе всасывания; Ba, Pb, Sr и Si могут замещать его в солях, находящихся в костной ткани; гормоны щитовидной железы, соматотропный гормон, андрогены активируют отложение кальция в кости, снижают его содержание в крови, глюкокортикоиды способствуют развитию остеопороза и вымыванию Ca в кровь; витамин А является антагонистом витамина D в процессе всасывания в кишечнике. Однако патогенное влияние этих и многих других факторов на фосфорно-кальциевый гомеостаз проявляется, как правило, при значительных отклонениях содержания этих веществ в организме.

Нарушения фосфорно-кальциевого обмена

Нарушения фосфорно-кальциевого обмена у детей раннего возраста чаще всего проявляются:

Источник