Биологическое различие

К функциям кальция в организме относятся:

структурная (кости, зубы);

сигнальная (внутриклеточный вторичный мессенджер-посредник);

ферментативная (кофермент факторов свертывания крови);

нейромышечная (контроль возбудимости, выделение нейротрансмиттеров, инициация мышечного

сокращения).

Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций

представлен фосфатами — Са3(РО4)2 (85%), карбонатами — СаСО3 (10%), солями органических кислот —

лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически

отсутствует в клетках. В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция —

кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов

Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН– — ионами фтора, которые повышают прочность

кости. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами

кальция и фосфата сыворотки крови. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот,

растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО4

2-,

хелатообразующих соединений (Д. Мецлер, 1980). В организме взрослого человека содержится 1-2 кг кальция,

98% которого находится в составе скелета (А. Уайт и соавт., 1981). Он составляет около 2% массы тела

(примерно 30 моль). В крови уровень кальция — 9-11 мг/100 мл (2,2-2,8 ммоль/л), во внеклеточной жидкости —

около 20 мг/100 мл. Регуляция обмена кальция между вне- и внутриклеточной жидкостью осуществляется

паратгормоном, кальцитонином, 1,25-диоксихолекальциферолом. При уменьшении концентрации ионов кальция

возрастает секреция паратиреотропного гормона (ПТГ), и остеокласты увеличивают растворение содержащихся

в костях минеральных соединений. ПТГ увеличивает одновременно реабсорбцию ионов Са2+ в почечных

канальцах. В итоге повышается уровень кальция в сыворотке крови. При увеличении содержания ионов кальция

секретируется кальцитонин, который снижает концентрацию ионов Са2+ за счет отложения кальция в результате

деятельности остеобластов. В процессе регуляции участвует витамин D, он требуется для синтеза

кальцийсвязывающих белков, необходимых для всасывания ионов Са2+ в кишечнике, реабсорбции его в почках.

Постоянное поступление витамина D необходимо для нормального течения процессов кальцификации.

Изменение уровня кальция в крови могут вызывать тироксин, андрогены, которые повышают содержание ионов

Са2+, и глюкокортикоиды, снижающие его. Ионы Са2+ связывают многие белки, в том числе некоторые белки

системы свертывания крови. В белках системы свертывания содержатся кальций-связывающие участки,

образование которых зависит от витамина К. Нарушения обмена кальция сопровождаются нарушениями обмена

фосфатов и клинически проявляются в изменениях костного скелета и нервно-мышечной возбудимости.

Наблюдается обратная зависимость между содержанием кальция и фосфора в сыворотке крови (одновременное

повышение наблюдается при гиперпаратиреоидизме, снижение — при рахите у детей). При повышенном

содержании фосфора в пище в желудочно-кишечном тракте образуется невсасывающийся трехосновной

фосфорнокислый кальций. Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 20-37,5 ммоль (0,8-

1,5 г), у беременных и кормящих в два раза выше (М. А. Базарнова и соавт., 1986). В пищевой канал ежедневно

поступает 35 ммоль кальция, но всасывается только половина, в 50 раз медленнее, чем натрий, но интенсивнее,

чем железо, цинк, марганец. Всасывание происходит в тонком кишечнике (максимально в 12-перстной кишке).

Лучше всего всасывается глюконат и лактат кальция. Оптимум всасывания наблюдается при рН=3,0. Кальций

соединяется с жирными и желчными кислотами и через воротную вену поступает в печень. Транспорту через

мембрану энтероцита в кровь способствует витамин D. Всасывание снижается при недостатке фосфатов (важное

значение имеет соотношение кальций/фосфор). На всасывание влияет концентрация Nа+, активность щелочной

фосфатазы, Mg2+-, Са2+-АТФ-азы, содержание кальций-связывающего белка. Из организма в норме кальций

выводится через кишечник. Ежедневно в пищевой канал секретируется слюнными, желудочными и

поджелудочными железами и выводится около 25 ммоль Са2+(М. А. Базарнова и соавт., 1986). Выведение

кальция с калом сохраняется даже при бескальциевой диете (в составе желчи). В почках за сутки фильтруется

около 270 ммоль Са2+. 90% кальция, фильтруемого в почках, реабсорбируется, поэтому в целом с мочой его

выделяется мало (выделение возрастает при увеличении концентрации кальция в крови и ведет к образованию

камней в почках). Суточная экскреция колеблется от 1,5 до 15 ммоль и зависит от суточного ритма (максимум в

утренние часы), уровня гормонов, кислотно-основного состояния, характера пищи (углеводы усиливают

выведение кальция). При рассасывании минерального остова костей, реабсорбция кальция снижается. Кости

являются резервуаром кальция: при гипокальциемии кальций поступает из костей и, наоборот, при

гиперкальциемии он откладывается в скелете. Ионы кальция важны для течения многих процессов:

нервно-мышечного возбуждения;

мышечного сокращения;

свертывания крови;

проницаемости клеточных мембран;

активности многих ферментов и перекисного окисления липидов.

Основные источники кальция — молоко, молочные продукты (творог, твердые сыры), рыба, яйца. Он

содержится также в зеленых овощах, орехах. Одним из источников кальция является питьевая вода (в 1 литре до

350-500 мг). С питьевой водой поступает 10-30% кальция (В. И. Смоляр, 1991). Биодоступность кальция

улучшают кисломолочные продукты, животные белки, снижают ее — пищевые волокна, алкоголь, кофеин,

избыток жиров (образуются нерастворимые соединения), фосфаты, оксалаты. Повышенное содержание в пище

магния и калия тормозит всасывание кальция: они конкурируют с кальцием за желчные кислоты. Препараты

витамина D способствуют всасыванию кальция. При лечении остеопороза одновременно с назначением

препаратов кальция необходимо восполнение дефицита белков, кальциферола, витаминов.

Гиперкальциемия — результат повышенного поступления кальция во внеклеточную жидкость из резорбируемой

костной ткани или из пищи в условиях снижения почечной реабсорбции. Наиболее частой причиной

гиперкальциемии (90% случаев) являются первичный гиперпаратиреоз, злокачественные новообразования.

Часто гиперкальциемия клинически не проявляется. К редким причинам гиперкальциемии относят (У. Клаттер,

1995) гранулематозные заболевания (в том числе саркоидоз), гипервитаминоз D, тиреотоксикоз, применение

тиазидных диуретиков, препаратов лития, молочно-щелочной синдром, длительную обездвиженность,

наследственную гипокальциурическую гиперкальциемию, почечную недостаточность. К клиническим

симптомам гиперкальциемии относятся:

отсутствие аппетита, тошнота, рвота, боли в животе (развивается язва желудка и 12-перстной кишки,

панкреатит), запоры;

слабость, утомляемость, снижение массы тела, мышечная слабость;

изменения личности, ухудшение концентрации внимания, сонливость, кома;

аритмии, укорочение интервала Q-T на ЭКГ;

нефрокальциноз, почечные конкременты, кальциноз сосудов, роговицы;

полиурия, дегидратация, почечная недостаточность.

Роль фосфора в организме человека. В организме взрослого человека содержится около 670 г фосфора (1%

массы тела), который необходим для образования костей и клеточного энергетического обмена. 90% фосфора,

подобно кальцию, находится в скелете — костях и зубах (М.А. Базарнова и соавт., 1986). Вместе с кальцием они

составляют основу твердого вещества кости. В костях фосфор представлен трудно растворимым фосфатом

кальция (2/3) и растворимыми соединениями (1/3). Большая часть остального количества фосфора находится

внутри клеток, 1% — во внеклеточной жидкости. Поэтому уровень фосфора в сыворотке крови не позволяет

судить об общем его содержания в организме. Фосфаты являются структурными элементами костной ткани,

участвуют в переносе энергии в виде макроэргических связей (АТФ, АДФ, креатинфосфат, гуанинфосфат и

других). Фосфор и сера — два элемента в организме человека, которые входят в состав различных

макроэргических соединений. С участием фосфорной кислоты осуществляется гликолиз, гликогенез, обмен

жиров. Фосфор входит в структуру ДНК, РНК, обеспечивающих синтез белка. Он участвует в окислительном

фосфорилировании, в результате которого образуется АТФ, фосфорилировании некоторых витаминов (тиамина,

пиридоксина и других). Фосфор важен также для функционирования мышечной ткани (скелетной мускулатуры

и сердечной мышцы). При нарушении обмена фосфора обнаруживаются повышение и снижение его в крови.

Гиперфосфатемия часто наблюдается при почечной недостаточности, встречается при гипопаратиреозе,

псевдогипопаратиреозе, рабдомиолизе, распаде опухолей, метаболическом и респираторном ацидозе.

Гиперфосфатемия подавляет гидроксилирование 25-гидроксикальциферола в почках. Умеренная

гипофосфатемия не сопровождается существенными последствиями. Тяжелая гипофосфатемия (менее

0,3 ммоль/л (1 мг%) сопровождается нарушением функции эритроцитов, лейкоцитов, мышечной слабостью

(нарушается образование АТФ, 2,3-дифосфоглицерата). Она наблюдается при злоупотреблении алкоголем и

абстиненции, респираторном алкалозе, нарушении всасывания в кишечнике, приеме средств, связывающих

фосфат, возобновлении приема пищи после голодания, при переедании, тяжелых ожогах, лечении

диабетического кетоацидоза (У. Клаттер, 1995). При диабетическом кетоацидозе гипофосфатемия не является

признаком истощения запасов фосфата. Умеренная гипофосфатемия (1,0-2,5 мг%) может наблюдаться при

инфузии глюкозы, дефиците витамина D в пище или снижении его всасывания в кишечнике, при

гиперпаратиреозе, остром тубулярном некрозе, после пересадки почек, при наследственной гипофосфатемии,

синдроме Фанкони, паранеопластической остеомаляции, увеличении объема внеклеточной жидкости.

Респираторный алкалоз может вызвать гипофосфатемию, стимулируя активность фосфофруктокиназы и

образование фосфорилированных промежуточных продуктов гликолиза. Хроническая гипофосфатемия

приводит к рахиту и остеомаляции.

Гомеостаз кальция и фосфата. Гипокальциемия стимулирует секрецию паратиреоидного гормона и тем самым

увеличивает продукцию кальцитриола. В результате увеличивается мобилизация кальция и фосфатов из костей,

их поступление из кишечника. Избыток фосфатов экскретируется с мочой (ПТГ оказывает фосфатурическое

действие), а реабсорбция кальция в почечных канальцах возрастает, и концентрация его в крови нормализуется.

Гипофосфатемия сопровождается усилением секреции только кальцитриола. Увеличение под действием

кальцитриола его концентрации в плазме приводит к снижению секреции паратиреоидного гормона.

Гипофосфатемия приводит к стимуляции абсорбции фосфата и кальция в кишечнике. Избыток кальция

выводится с мочой, так как кальцитриол усиливает реабсорбцию кальция в незначительной мере (по сравнению

с ПТГ). В результате описанных процессов нормальная концентрация фосфата в плазме крови восстанавливается

независимо от концентрации кальция.