Читать книгу Клиническая эндокринология. Краткий курс - Всеволод Владимирович Скворцов - Страница 6

Содержание кальция в организме человека составляет около 1 кг. 99 % кальция локализовано в костях, где вместе с фосфатом он образует кристаллы гидроксиапатита, составляющие неорганический компонент скелета. Большая часть кальция кости не может свободно мигрировать во внеклеточную жидкость. То есть кость служит огромным резервуаром кальция.

Около 1 % кальция костей находится в надкостнице. Этот кальций может легко мигрировать во внеклеточную жидкость, поэтому его еще называют мобильным или легкообменивающимся пулом кальция.

Концентрация кальция во внеклеточной жидкости достаточно высока и составляет 70 % от количества кальция в плазме крови.

Мембрана клеток также содержит существенное количество связанного кальция. Очень небольшое количество кальция находится в эритроцитах.

Внутри клеток практически весь кальций (90–99 %) находится в клеточных органеллах (митохондриях, микросомах, эндоплазматическом ретикулуме). Небольшая часть кальция клеток связна с белками, органическими и неорганическими фосфатами.

Во внеклеточной жидкости содержится кальция в 5–10 тыс. раз больше, чем внутри клетки (кальций – основной внеклеточный ион). Но, несмотря на такой градиент концентрации, вход кальция в клетку резко ограничен.

Во внеклеточной жидкости кальций находится в преимущественно ионизированной (свободной) форме [2, 3].

В плазме крови кальций присутствует в 3 формах:

1. В комплексе с органическими и неорганическими кислотами.

2. В связанной с белками форме.

3. В свободном (ионизированном) виде.

Из всего кальция плазмы крови 6 % – это кальций в комплексе с цитратом, фосфатом и другими анионами. Остальные 94 % составляет примерно равное количество связанного с белком кальция и несвязанной ионизированной формы.

Содержание общего кальция в сыворотке крови составляет 2,225–2,75 мкмоль/л и удерживается чрезвычайно постоянным на этом уровне.

Концентрация ионизированного кальция равна 1,1–1,3 (1,2) мкмоль/л (4,8 мг/100 мл). Это биологически активная форма кальция, которая и осуществляет все физиологические эффекты в организме [2, 4, 11].

В плазме кальций связывается в основном с альбуминами, небольшая часть – с глобулинами. Связывание кальция с белками предупреждает эктопическую кальцификацию и образование осадка.

Связанный с белком кальций не проходит через клеточную мембрану.

С протеинами кальций связывается в соотношении 1 мг кальция на 1 г белка.

При нормальном рН крови протеины ведут себя как слабые кислоты. Когда рН снижается, протеины утрачивают свойства слабых кислот и освобождают связанный с ними кальций, следовательно, уровень ионизированного кальция повышается (понятие «коллоидально связанный с протеинами кальций»).

При недостаточности почек развивается ацидоз и выраженная гипокальциемия, однако тетании нет, т. к. при ацидозе увеличивается количество ионизированного (биологически активного) кальция.

Комплексно связанный кальций – неионизированный. Он существует в виде неионизированных солей плазмы: цитрата кальция (90 % связанного кальция), фосфата, сульфата кальция [2].

Паратгормон (ПТГ) повышает уровень цитрата кальция. Цитрат кальция фильтруется через клубочки почек, но не всасывается в канальцах.

Изменение концентрации плазменных белков (прежде всего альбуминов) вызывает соответствующие сдвиги общего кальция в плазме крови.

Гипоальбуминемия сопровождается падением общего кальция в плазме и наоборот.

Связывание кальция с белками зависит от рН крови:

1. Ацидоз способствует переходу кальция в ионизированную форму.

2. Алкалоз повышает связывание кальция с белками, и, следовательно, снижает концентрацию ионизированного кальция.

Регуляция обмена кальция подвергается исключительным нагрузкам, т. к. имеется очень большая разница между содержанием кальция в костях – 99 % от всего общего количества в организме (около 1 кг) и только 1 % (около 1,2 г) кальция во внеклеточной жидкости.

Такая же разница в соотношении кальция во вне– и внутриклеточной жидкости.

Таким образом, кальций образует в организме два неравных пула (фонда):

• кальций костей;

• кальций, растворенный в жидкостях или соединенный с белками жидкостей и тканей.

Между обоими фондами происходит постоянный обмен. За сутки под контролем гормонов обменивается всего лишь 0,55 г (550 мг) кальция.

Уровень общего и ионизированного кальция в плазме крови и соответственно в клетках зависит от функционального состояния костного аппарата, тонкой кишки и почек [2, 4, 5].

Функционирование этих органов-мишеней, определяющих кальциевый баланс, контролируется главным образом тремя гормонами:

• ПТГ;

• кальцитриолом;

• кальцитонином.

От уровня этих гормонов в крови зависит, в конечном счете, характер и интенсивность обмена кальция, и поддержание кальциевого гомеостаза.

В свою очередь, концентрация ионов кальция оказывает регулирующее действие на уровень вышеуказанных гормонов.

Центральную роль в регуляции гомеостаза кальция в организме играет ПТГ. Он синтезируется и секретируется главными клетками околощитовидных желез (ОЩЖ), которые еще называют паратиреоцитами.

ПТГ – это одноцепочечный полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков. Синтезируется из молекул-предшественниц. Первой молекулой-предшественницей служит препропаратгормон (препро-ПТГ). От него отщепляется 25 аминокислотных остатков и образуется про-ПТГ – непосредственный предшественник ПТГ, от которого в свою очередь ферментативно отщемляется еще 6 аминокислот, и образуется конечный продукт – ПТГ [2, 4, 9].

Образовавшийся ПТГ может:

1. Накапливаться в секреторных пузырьках или гранулах.

2. Другая часть ПТГ сразу выделяется в кровь (особенно активно этот процесс идет при гипокальциемии!).

3. Часть ПТГ подвергается распаду до фрагментов, которые тоже секретируются в кровь.

Синтез и продукция ПТГ регулируется многими факторами через рецепторы паратиреоцитов ОЩЖ. Но физиологически значимым фактором регуляции служит уровень общего и, особенно, ионизированного кальция в крови и во внеклеточной жидкости.

Снижение уровня кальция в крови (т. е. гипокальциемия) стимулирует секрецию ПТГ. Установлено, что при снижении концентрации общего кальция в сыворотке крови с 2,6–2,5 мкмоль/л до 2,25 мкмоль/л (нижняя граница нормы) происходит постепенное возрастание уровня ПТГ в плазме крови. При дальнейшем снижении уровня кальция уровень ПТГ резко повышается, достигая максимума при концентрации общего кальция в сыворотке крови 1,75 мкмоль/л.

Повышение уровня кальция в крови тормозит секрецию ПТГ в кровь.

Таким образом, в основе регуляции секреции ПТГ ионами кальция лежит классический механизм отрицательной обратной связи (feed-back). При снижении концентрации в крови кальций фильтруется через почечные клубочки, снова реабсорбируется проксимальными отделами канальцев почек, и уровень его в крови нормализуется. При повышении концентрации кальция снижается уровень ПТГ, следовательно, снижается реабсорбция кальция в проксимальных канальцах почек, увеличивается выведение кальция с мочой.

Тем не менее конкретные механизмы, определяющие стимуляцию или торможение секреции ПТГ низким или высоким содержанием ионов кальция, до конца не уточнены и продолжают изучаться [6, 8].

Считают, что главная роль в передаче информации о содержании ионов кальция во внеклеточной жидкости внутрь паратиреоцитов принадлежит ферменту Мg-зависимой аденилатциклазе.

Магнийзависимая аденилатциклаза при нормальном или повышенном содержании кальция в крови находится в заблокированном состоянии. Снижение концентрации кальция во внеклеточной жидкости снимает блок с Мg-аденилатциклазы, стимулирует синтез циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), аденозинтрифосфата (АТФ), приводя к повышению секреции ПТГ.

В обычных физиологических условиях большая часть синтезированного про-ПТГ (80–90 %) быстро распадается. Выяснено, что при низких концентрациях кальция скорость процесса распада про-ПТГ снижается, следовательно, увеличивается возможность превращения про-ПТГ в активный ПТГ.

Таким образом, уровнем содержания кальция контролируется не синтез ПТГ, а процесс распада предшественника ПТГ. Контролируется та доля синтезированного ПТГ, которая вступает на путь распада (по Теппермену) [2].

При низкой концентрации кальция в сыворотке распадается лишь 60 % наработанного ПТГ, а 40 % секретируется.

При длительном воздействии на паратиреоциты ОЩЖ очень низких концентраций кальция синтез и секреция ПТГ возрастают за счет стимуляции митоза клеток (их пролиферации) и увеличения их размеров. Как это происходит, точно неизвестно.

Повышенная концентрация кальция в сыворотке крови ведет к распаду более чем 80 % синтезированного гормона, так что для секреции остается только 20 % ПТГ.

Помимо кальция, на секреторную функцию паратиреоцитов оказывают влияние многие факторы, в том числе и ионы магния. Значение ионов магния для адекватной секреции ПТГ объясняется тем, что аденилатциклаза островков щитовидной железы требует их для своей работы.

Значительная гипомагниемия может грубо нарушить секрецию ПТГ и вызвать гипопаратиреоз. В то же время ионы магния в концентрациях, превышающих физиологические, могут, подобно избытку кальция, тормозить секрецию ПТГ.

У ПТГ (как и у кальцитонина) нет транспортных белков в крови. Поэтому период полужизни этих гормонов в плазме крови всего несколько минут (для ПТГ около 10 мин). Скорость метаболизма ПТГ на периферии в тканях (в частности, в печени) увеличивается при повышении концентрации ионов кальция в сыворотке крови [1, 2, 3, 6].