Кальций (Ca) необходим для нормального протекания процессов сокращения мышц, проведения нервных импульсов, секреции гормонов, свертывания крови и многих других процессов. Кроме того, надлежащая концентрация кальция требуется для различных других метаболических процессов.
Поддержание запасов кальция в организме (во избежание гипокальциемии или гиперкальциемии) зависит от
потребления кальция с пищей;
поглощения кальция из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ);
почечной экскреции кальция
При сбалансированной диете ежедневно потребляется примерно 1000 мг кальция; около 200 мг/день выводится через желудочно-кишечный тракт с желчью и другими секретами. В зависимости от концентрации в крови паратиреоидного гормона (ПТГ) и активного витамина D, 1,25(ОН)2D (1,25-дигидроксихолекальциферола, кальцитриола), примерно 200-400 мг этого кальция абсорбируется из кишечника каждый день (см. также Недостаточность витамина D). Оставшиеся 800-1000 мг выводятся с калом. Баланс кальция обеспечивается за счет почечной экскреции кальция в среднем 200 мг/день, что также зависит от уровней ПТГ и кальцитонина.
Как вне-, так внутриклеточная концентрация кальция строго регулируется двунаправленным транспортом кальция через плазматическую мембрану клеток и внутриклеточных органелл, таких как эндоплазматический ретикулум, саркоплазматический ретикулум мышечных клеток и митохондрий.
Ионизированный кальций является физиологически активной формой. Уровень ионизированного кальция в цитозоле поддерживается в границах микромолярных колебаний (< 1/1000 концентрации в сыворотке). Ионизированный кальций действует как внутриклеточный второй посредник; он участвует в сокращении скелетных мышц, усилении возбуждения-сокращения в сердечной и гладкой мышцах, активации протеинкиназ и фосфорилировании ферментов. Кальций также участвует в действии других внутриклеточных посредников, таких как цАМФ (циклический аденозин монофосфат) и инозитол 1,4,5-трифосфат, и, таким образом, опосредует клеточный ответ на многочисленные гормоны, включая: эпинефрин, глюкагон, вазопрессин (антидиуретический гормон), секретин и холецистокинин.
Несмотря на важную роль кальция во внутриклеточных процессах, около 99% общего его количества в организме содержится в костях в виде кристаллов гидроксиапатита. Примерно 1% содержащегося в костях кальция свободно обменивается с кальцием экстрацеллюлярной жидкости и, таким образом, участвует в компенсации сдвигов в балансе кальция.
Общая концентрация кальция в сыворотке в норме колеблется от 8,8 до 10,4 мг/дл (2,20-2,60 ммоль/л). Около 40% всего количества кальция, присутствующего в крови, связано с белками плазмы, преимущественно с альбумином. Остальные 60% включают ионизированный кальций плюс кальций в форме комплекса с фосфатом и цитратом. Общий кальций (т.е., связанный с белками, комплексный и ионизированный кальций) обычно определяется клиническими лабораторными измерениями.
Тем не менее, в идеале, следует оценивать или измерять ионизированный (или свободный) кальций, потому что это физиологически активная форма кальция в плазме, а также его уровень в крови не всегда коррелирует с общим кальцием в сыворотке.
Считается, что на долю ионизированного кальция в большинстве случаев приходится примерно 50% общего количества кальция в сыворотке крови.
Ионизированный кальций можно оценить, исходя из общего уровня сывороточного кальция и сывороточного альбумина (См.также Оценка концентрации ионизированного кальция).
Прямое определение ионизированного кальция из-за трудности проведения процедуры обычно ограничивается пациентами с подозрением на значительные нарушения белкового связывания кальция в сыворотке.
Нормальный диапазон концентрации ионизированного кальция в сыворотке крови несколько различается между лабораториями, но обычно составляет 4,7–5,2 мг/дл (1,17–1,30 ммоль/л).
Регуляция обмена кальция
Метаболизм кальция и фосфатов тесно связан (см. Обзор нарушений из-за концентрации фосфатов [Overview of Disorders of Phosphate Concentration]). Баланс кальция и фосфатов в значительной степени зависит от концентраций в крови ПТГ, витамина D и, в меньшей степени, кальцитонина.
Взаимосвязь концентраций кальция и фосфата обусловлена еще и тем, что они вступают в реакцию друг с другом, образуя фосфат кальция. Произведение концентраций кальция и фосфата (в мг/дл) в норме должно составлять < 60 мг2/дл2 (< 4,8 ммоль2/л2); когда произведение превышает 70 мг2/дл2 (5,6 ммоль2/л2), вероятность отложения кристаллов фосфата кальция в мягких тканях значительно возрастает. Кальциноз стенок сосудов ускоряет развитие атеросклероза и происходит даже при меньших значениях кальция и фосфатов (> 55 мг2/дл2 [4,4 ммоль2/л2]), особенно на фоне хронической болезни почек.
Паратиреоидный гормон
Паратиреоидный гормон секретируется паращитовидными железами. Он обладает рядом эффектов, но наиболее важным из них является, вероятно, защита от гипокальциемии. Клетки околощитовидных желез чувствительные к снижению уровня кальция в сыворотке и в ответ на это выделяют в кровь готовый ПТГ. Последний уже в первые минуты увеличивает содержание кальция в сыворотке за счет усиления его реабсорбции в почках и ЖКТ и быстрой мобилизации кальция и фосфата из костной ткани (резорбция кости).
Почечная экскреция кальция в целом параллельна экскреции натрия, и на нее влияют многие из тех факторов, которые регулируют транспорт натрия в проксимальных канальцах. Тем не менее, ПТГ увеличивает реабсорбцию кальция в дистальных канальцах, независимо от натрия.
ПТГ также уменьшает реабсорбцию фосфатов в почках и тем самым усиливает почечные потери фосфатов. Стимуляция экскреции фосфатов противодействует повышению уровней фосфата и кальция в плазме в условиях повышенной (под действием ПТГ) концентрации кальция.
Повышение уровня кальция в сыворотке под действием ПТГ связано с также со стимулирующим действием гормона на превращение витамина D в его наиболее активную форму, кальцитриол. Под влиянием этой формы витамина D увеличивается доля кальция пищи, которая всасывается в кишечнике. Несмотря на усиление всасывания кальция, при длительном повышении секреции ПТГ резорбция костей продолжает усиливаться, так как ПТГ ингибирует функцию остеобластов и стимулирует активность остеокластов. ПТГ и витамин D совместно выступают в роли важнейших регуляторов роста и ремоделирования костной ткани (см. также Дефицит и метаболизм витамина D).
Для оценки уровня ПТГ рекомендуется использовать радиоиммунный метод выявления интактной молекулы ПТГ. В настоящее время для этого существуют методы второго поколения. Эти тесты измеряют биодоступный или полный ПТГ. Они показывают значения, равные 50–60% от тех, которые были получены при более раннем анализе. Пока диапазоны остаются нормальными, оба типа методов можно использовать для диагностики первичного гиперпаратиреоза или мониторинга вторичного гиперпаратиреоза при почечной недостаточности.
ПТГ увеличивает уровень цАМФ в моче. Иногда общая или нефрогенная экскреция цАМФ измеряется при диагностике псевдогипопаратиреоза.
Кальцитонин
Кальцитонин секретируется парафолликулярными клетками щитовидной железы (С-клетками). Кальцитонин обладает способностью снижать концентрацию кальция в сыворотке за счет усиления его поглощения клетками, экскреции почками, а также стимуляции костеобразования. Влияние кальцитонина на костный метаболизм выражено гораздо слабее, чем влияние ПТГ или витамина D.
