Читать книгу Клиническая эндокринология. Краткий курс - Всеволод Владимирович Скворцов - Страница 10

Функции кальция в организме исключительно многообразны:

1. Кальций служит основным минеральным компонентом скелета.

2. Участвует в инициации мышечного сокращения за счет образования комплекса с кальцийсвязывающим белком тропонином С.

3. Участвует в проведении нервного импульса в нервно-мышечной передаче на уровне синапсов.

4. Регулирует проницаемость мембран нейронов и миоцитов.

5. Стимулирует многие секреторные и биосинтетические процессы в экзо– и эндокринных клетках.

6. Регулирует каталитическую активность многих ферментов.

7. Опосредует в качестве вторичного мессенджера (передатчика) эффекты ряда гормонов и нейромедиаторов.

8. Участвует в контактном узнавании клеток благодаря образованию кальциевых мостиков между мембранами соседних клеток.

9. Входит в состав мембраны клеток и обеспечивает стабильную форму клеток.

10. Стимулирует свертывание крови путем активации ряда стадий, обеспечивающих превращение протромбина в тромбин.

11. Регулирует окислительное фосфорилирование в митохондриях клеток.

12. При значительном снижении концентрации кальция в крови и тканевой жидкости возникают: дезинтеграция тканей, деформация клеток, нарушение проницаемости мембран, гиперактивность нейронов, спазм мышц (тетания), снижается свертываемость крови, размягчаются кости и т. д. [2].

13. При избытке кальция развиваются кальцификация мягких тканей, снижается окислительное фосфорилирование и т. д.

Поскольку многие биохимические и физиологические процессы зависят от кальция, это объясняет необходимость поддерживать его концентрацию в плазме крови и внеклеточной жидкости в очень узких пределах.

Концентрация ионов кальция в сыворотке крови и во внеклеточной жидкости – одна из самых жестких констант в организме. В норме колебания концентрации кальция редко превышают 2–3 %. Таким образом, наш организм обладает очень малой толерантностью к отклонениям уровня кальция от границ нормы.

Выше многие из функций кальция уже были освещены. Остановимся на функциях, которые еще не были рассмотрены, а именно:

• участие кальция в передаче возбуждения от клетки к клетке;

• участие кальция в передаче возбуждения от нервной к мышечной клетке;

• участие кальция в мышечном сокращении [2, 6, 9].

Роль кальция в межклеточной передаче возбуждения

Потенциал действия, вызванный деполяризацией пресинаптической мембраны, открывает в ней каналы для кальция. Кальций входит внутрь пресинаптического окончания и приводит к освобождению сотен квантов (порций) медиатора, который действует на постсинаптическую мембрану, способствуя передаче возбуждения химическим путем.

При низкой концентрации кальция во внеклеточной жидкости амплитуда потенциала действия на пресинаптической мембране небольшая. Поры для кальция открыты на пресинаптической мембране в небольшом количестве. Время от времени не происходит высвобождения даже одного кванта (порции) медиатора, а для высвобождения одного кванта медиатора нужно 4 иона кальция. Следовательно, ослабляется процесс передачи возбуждения с пре– на постсинаптическую мембрану.

Избыток ионов кальция угнетает передачу возбуждения с прена постсинаптическую мембрану эффекторных клеток. Этим объясняется выраженная общая и мышечная слабость, быстрая мышечная утомляемость, которая развивается у больных с гиперпаратиреоидизмом.

Тогда почему же при гипокальциемии и при низком содержании кальция во внеклеточной жидкости у больных с гипопаратиреозом развивается повышенная нервно-мышечная возбудимость, клинически проявляющаяся тоническими и тонико-клоническими судорогами?

Выяснено, что один ион (в данном случае кальция) может регулировать активность каналов, проницаемых для другого иона.

Так, при снижении концентрации кальция во внеклеточной жидкости увеличивается проницаемость пресинаптической мембраны для ионов натрия. Натрий устремляется из внеклеточной жидкости внутрь пресинаптического окончания, а ионы калия – наружу. Активные калиевый и натриевый потоки приводят к возникновению разницы потенциалов по обе стороны пресинаптической мембраны. Мембрана деполяризуется, и генерируется нервный импульс, который передается на постсинаптическую мембрану мышечной клетки [2].

Роль кальция в регуляции мышечного сокращения

Сигнал от возбужденной мембраны мышечной клетки внутрь к ее миофибриллам передается поэтапно, ключевая роль в которых принадлежит кальцию.

Потенциал действия с клеточной мембраны поперечной трубочки распространяется на продольную трубочку (саркоплазматический ретикулум), что приводит к высвобождению кальция из цистерн во внутриклеточную жидкость.

Кальций связывается с белком тропонином (кальцийсвязывающий белок в мышечных клетках), который «сидит» на актиновой мышечной нити. При связывании с кальцием молекула тропонина деформируется так, что начинает «толкать» и продвигать актиновые нити между миозиновыми нитями, в связи с чем мышечная клетка сокращается.

После сокращения ионы кальция возвращаются кальциевым насосом (кальцийзависимая АТФ-аза) в цистерны саркоплазматического ретикулума. Происходит расслабление мышцы.

При гипокальциемии, как уже было сказано выше, усиливается поток ионов натрия внутрь пресинаптического окончания. Стимулы поступают к мышечной клетке с очень высокой частотой.

Уровень кальция внутри миоцита во время промежутков между импульсами остается очень высоким, т. к. кальциевый насос не успевает вернуть все ионы кальция в цистерны саркоплазматического ретикулума. При этом отдельные мышечные сокращения сливаются в одно устойчивое сокращение, которое называется тетанусом.

Итак, повышенная нервно-мышечная возбудимость при гипокальциемии имеет периферическое происхождение и локализуется на уровне нервно-мышечных синапсов (в основе лежит нарушенный электролитный баланс Са/Р и Na/K). Это ведет к универсальному нарушению проницаемости клеточных мембран нервных клеток и нарушению проницаемости в области синапсов [2, 3].