Гормон сберегающий кальций в организме это — Нормы кальция в крови

Гормон сберегающий кальций в организме это

Нормы кальция в крови

Чтобы организм правильно функционировал, кальций в крови должен быть в норме. Именно этот элемент формирует скелет человека, от него зависит прочность костей, зубов, волос, ногтей, ритмическое сокращение мускулов. Кальций способствует обмену железа, уменьшает проницаемость стенок сосудов, регулирует работу сердечно-сосудистой, нервной систем, влияет на ферментную активность, свертывание крови, нормализует работу желез внутренней секреции. Если анализы показали, что нормы кальция в крови мужчины, женщины, ребенка не соответствуют показателям, после определения причины надо заняться лечением недуга.

Зачем нужен минерал?

Около двух процентов от общего веса человека составляет кальций, девяносто девять процента которого находится в костях, оставшаяся часть – в мягких и жидких тканях. Этот минерал активно участвует в формировании и обновлении костной ткани, являясь не только каркасом для скелета, но и элементом, который постоянно укрепляет их. Попадает минерал в кости через кровь, в неё же он выходит из костей.

В костной ткани содержание кальция представлено следующим образом:

• фосфаты – 85%;
• карбонаты – 10%;
• соли органических кислот (лимонная и молочная) – 5%.

Содержание этого элемента в плазме, жидкой части крови, незначительно. Здесь он представлен в виде минерала, связанного с белком, а также ионизированного и неионизированного. Активным элементом является ионизированный кальций, который обладает способностью проникать в клетки сквозь оболочку и влиять на них. Также он участвует в обменных процессах, сокращении мышц (в том числе, в транспортировке питательных веществ через стенки мембран).

В организм минерал поступает вместе с продуктами питания, и взаимодействует со многими веществами. Например, вместе с натрием, калием и магнием регулирует кровяное давление. Натрий помогает сохранять кальций в крови в растворимом состоянии, вместе они участвуют в нервно-мышечной регуляции. Надо заметить, что кальций клеточные мембраны уплотняет, тогда как ионы натрия и калия, наоборот, увеличивают проницаемость оболочек клеток.

Регулируют уровень кальция в организме гормоны. Так называют биологически активные вещества, контролирующие почти все процессы, происходящие в теле человека. Например, альдостерон задерживает натрий и выводит кальций. Соматропин отвечает за рост костей, органов и мышц. Кортизол влияет на уровень кальция и натрия в тканях и в плазме.

Очень важным гормоном, который участвует в обменных процессах, является кальцитонин, который производит щитовидка. Он угнетает деятельность остеокластов, которые разрушают старую костную ткань, предотвращает высвобождение кальция из кости, снижая его содержание в плазме. Также кальцитонин является онкомаркером, поскольку его повышенное количество в крови может сигнализировать о раке.

Ещё одним гормоном, который участвует в обмене кальция, является паратгормон, который синтезируют паращитовидные железы. Результатом действия паратгормона является повышенное количество минерала в плазме и снижение его в костях из-за деминерализации костного матрикса (так называют межклеточное вещество костной ткани).

Симптомы отклонения

Избыточное или недостаточное содержание кальция может привести к очень тяжелым последствиям или сигнализировать о серьезных недугах. Врач назначает сдавать анализ на общий и ионизированный кальций при следующих симптомах:

• головные боли, головокружения;
• частые судороги;
• слабость;
• раздражительность;
• бессонница;
• печеночная недостаточность;
• истощение;
• туберкулез хребта.

При пониженном содержании этого элемента у человека кожа становится сухой, на ней появляются трещины. О показателях ниже нормы может свидетельствовать кариес, плохое состояние ногтей, выпадение волос, нарушается плотность костей. Патологические процессы затрагивают работу сердца и сосудов, что дает о себе знать учащением сердечного ритма, является причиной ишемии.
Если кальций повышен, у человека нарушается работа вестибулярного аппарата, наблюдается рвота, тошнота, резкая утомляемость, учащение числа и интенсивности рефлекторных действий. Высокое содержание элемента негативно сказывается на работе сердца, откладывается на стенках сосудов, снижает выделение количество мочи, что сигнализирует о почечной недостаточности.

Общепринятые нормы

Норма общего кальция в плазме колеблется в очень небольшом диапазоне и составляет:

• при рождении: 1,75 ммоль/л;
• 1 месяц: от 2,2 до 2,5 ммоль/л;
• до 14 лет: от 2,2 до 2,87 ммоль/л;
• у взрослых: от 2,15 до 2,5 ммоль/л.

При беременности потребность в кальции возрастает, поэтому при определении дневной нормы употребления этого элемента нужно учитывать, что она составляет от 1000 до 1200 мг. Если при беременности организму матери будет не хватать минерала, он будет «вымываться» из её костей и зубов, что приведет к серьезным проблемам с зубами, раннему появлению остеопороза. Поэтому очень важно во время беременности следить за уровнем кальция и своевременно сдавать анализы для определения уровня сахара в сыворотке и моче.

Чтобы избежать во время беременности негативных последствий и обеспечить организм нужным количеством кальция, доктора рекомендуют употреблять молочные продукты, поскольку в других продуктах этот элемент находится в значительно более низких количествах. Также во время беременности и в период лактации женщина обязательно должна принимать специальные витамины для беременных.

Причины отклонения

Пониженное содержание кальция в моче и сыворотке при расшифровке анализа может говорить о нехватке этого элемента в рационе, а также о дефиците витамина Д. Анализ может показать низкий уровень элемента при патологических процессах, которые спровоцировали нарушение всасывания кальция (резекция кишечника, частые поносы, болезни поджелудочной). Поэтому очень важно вовремя сдать анализы для определения причины недомогания и начать лечение.

Если расшифровка анализа сыворотки и мочи у детей, мужчин, женщин (в т.ч. во время беременности) показала низкое количество кальция, это может свидетельствовать о следующих недугах:

• рахите – болезнь встречается у детей уже в 2 месячном возрасте, связан с расстройством костеобразования, нехваткой кальция, натрия и других минералов в костях (основная причина – нехватка витамина Д);
• хроническом сепсисе;
• онкологии;
• малоподвижности;
• аллергии;
• нарушении работы печени из-за злоупотребления спиртными напитками, отравления тяжелыми металлами;
• приеме некоторых лекарств;
• высоком уровне эстрогенов.

Если причина низкого кальция, натрия и других элементов в сыворотке и в моче не связана с серьезной болезнью, которая нуждается в соответствующем лечении, повысить его количество можно с помощью правильно составленного рациона (особенно об этом должна позаботиться женщина во время беременности). Чтобы содержание кальция было в норме, необходимо знать, что дневная потребность у взрослого человека составляет 1000 мг, у детей до 18 лет – 1300 мг. Поэтому меню должно предусматривать сыр, творог, яйца, масло, молоко, зелень, орехи.

Избыток кальция лечению поддается сложнее, поскольку причиной его появления может быть сердечная недостаточность, перитонит, пневмония, рак (в том числе лейкоз).

Этот элемент в сыворотке и моче может быть повышен из-за болезни Аддисона, для которой характерно то, что надпочечники перестают вырабатывать нормальное количество гормонов, прежде всего, кортизола, который регулирует количество кальция и натрия в крови. Для лечения этой болезни используют гормональную терапию.

Если расшифровка анализа показала высокий уровень этого элемента в сыворотке и моче, это может говорить о его отложении на стенках сосудов, что приводит к склерозу сосудов (артериосклероз Менкеберга). Эта форма заболевания сосудов после атеросклероза является второй среди склеротических поражений артериальных сосудов. Среди признаков склероза сосудов боль в ногах, чувство жжения, зябкости, повышенная утомляемость, судороги, хромота. Лечению этот недуг поддается с трудом, при этом надо тщательно исполнять все указания врача и ни в коем случае не прекращать терапию по собственному желанию.

Чтобы привести повышенный в плазме и моче кальций в норму, нужно заняться лечением основного заболевания. Также для снижения этого элемента врачи рекомендуют пить мягкую воду. Употреблять можно не больше двух литров в сутки, поскольку вместе с кальцием с мочой могут выйти другие важные для жизнедеятельности организма элементы. Следует иметь в виду, что основного лечения болезни, которая спровоцировала отклонения кальция от нормы, такой метод не заменит, а потому может идти как вспомогательное средство к основной терапии.

Гормоны кальциевого обмена

За обмен кальция и фосфатов в организме отвечают три гормона – кальцитриол, кальцитонин и паратиреоидный гормон.

Кальцитриол

Строение кальцитриола

Строение

Представляет собой производное витамина D и относится к стероидам.

Синтез

Образующийся в коже под действием ультрафиолета и поступающие с пищей холекальциферол (витамин D₃) и эргокальциферол (витамин D₂) гидроксилируются в гепатоцитах по С₂₅ и в эпителии проксимальных канальцев почек по С₁. В результате формируется 1,25-диоксихолекальциферол (кальцитриол).

Регуляция синтеза и секреции

Активируют: Гипокальциемия повышает гидроксилирование витамина D по С₁ в почках через увеличение секреции паратгормона, стимулирующего этот процесс.

Уменьшают: Избыток кальцитриола подавляет гидроксилирование по С₁ в почках.

Механизм действия

Мишени и эффекты

Рецепторы к кальцитриолу обнаружены практически во всех тканях. Эффекты гормона могут быть геномные и негеномные, эндокринные и паракринные.

1. Геномный эффект кальцитриола заключается в регуляции концентрации кальция и фосфора в крови:

• в кишечнике индуцирует синтез белков, отвечающих за всасывание кальция и фосфатов,
• в почечных канальцах повышает синтез белков-каналов для реабсорбции ионов кальция и фосфатов,
• в костной ткани усиливает активность остеобластов и остеокластов.

2. Посредством негеномных паракринных механизмов гормон регулирует количество ионов Ca 2+ в клетке

• способствует минерализации кости остеобластами,
• влияет на активность иммунных клеток, модулируя их иммунные реакции,
• участвует в проведении нервного возбуждения,
• поддерживает тонус сердечной и скелетной мускулатуры,
• влияет на пролиферацию клеток.

3. Также действие кальцитриола сопровождается подавлением секреции паратиреоидного гормона.

Патология

Гипофункция

Паратиреоидный гормон

Строение

Представляет собой пептид из 84 аминокислот с молекулярной массой 9,5 кДа.

Синтез

Идет в паращитовидных железах. Реакции синтеза гормона высоко активны.

Регуляция синтеза паратирина

Регуляция синтеза и секреции

Активирует образование гормона гипокальциемия.

Уменьшают высокие концентрации кальция через активацию кальций-чувствительной протеазы, гидролизующей один из предшественников гормона.

Механизм действия

Мишени и эффекты

Эффект паратиреоидного гормона заключается в увеличении концентрации кальция и снижении концентрации фосфатов в крови.

Это достигается тремя способами:

Костная ткань

• при высоком уровне гормона активируются остеокласты и происходит деструкция костной ткани,
• при низких концентрациях активируется перестройка кости и остеогенез.

Почки

• увеличивается реабсорбция кальция и магния,
• уменьшается реабсорбция фосфатов, аминокислот, карбонатов, натрия, хлоридов, сульфатов.
• также гормон стимулирует образование кальцитриола (гидроксилирование по С₁).

Кишечник

• при участии кальцитриола усиливается всасывание кальция и фосфатов.

Гипофункция

Возникает при случайном удалении железы при операциях на щитовидной железе или при аутоиммунной деструкции ткани желез. Возникающая гипокальциемия и гиперфосфатемия проявляется в виде высокой нервно-мышечной возбудимости, судорог, тетании. При резком снижении кальция возникает дыхательный паралич, ларингоспазм.

Гиперфункция

Первичный гиперпаратиреоз возникает при аденоме желез. Нарастающая гиперкальциемия вызывает повреждение почек, мочекаменную болезнь.

Вторичный гиперпаратиреоз является результатом почечной недостаточности, при которой происходит нарушение образования кальцитриола, снижение концентрации кальция в крови и компенсаторное возрастание синтеза паратиреоидного гормона.

Кальцитонин

Строение

Представляет собой пептид, включающий 32 аминокислоты с молекулярной массой 3,6 кДа.

Синтез

Осуществляется в парафолликулярных клетках щитовидной железы.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют: ионы кальция, глюкагон.

Механизм действия

Мишени и эффекты

Эффект кальцитонина заключается в уменьшении концентрации кальция и фосфатов в крови:

• в костной ткани подавляет активность остеокластов, что улучшает вход кальция и фосфатов в кость,
• в почках подавляет реабсорбцию ионов Ca 2+ , фосфатов, Na + , K + , Mg 2+ .

Шпаргалка: Роль гормонов в регуляции кальция и фосфатов парагормон кальцитриол кальцитонин

Московская Государственная академия

тонкой химической технологии им. M.В. Ломоносова

по курсу: Регуляция клеточной активности

Тема: Роль гормонов в регуляции кальция и фосфатов (парагормон, кальцитриол, кальцитонин)

Содержание

В организме взрослого человека в костной ткани содержится более 1 кг кальция. Наиболее важной минеральной составляющей костной ткани является нерастворимый фосфат кальция в виде гидроксилапатита или карбонатапатита (Ca10 (PO4 )6 (OH)2 и Ca10 (PO4 )6 СО3 соответственно). В костях присутствуют также карбонаты других щелочноземельных элементов. За счет активности костеобразующих клеток, остеобластов, и клеток, разрушающих костную ткань, остеокластов, кальций постоянно откладывается и вновь вымывается из кости. Кальциевый обмен контролируется гормонами: кальцитонин повышает отложение кальция в костном матриксе, парагормон стимулирует мобилизацию кальция, а кальцитриол улучшает процесс минерализации.

Недостаток кальцитриола у детей приводит к заболеванию рахитом, а у взрослых может вызвать нарушение обмена веществ в костной ткани. Отрицательный баланс между процессами отложения и вымывания кальция, особенно в пожилом возрасте, вызывает заболевание остеопорозом (рис.1).

Рисунок 1. Гормоны, контролирующие кальциевый обмен

Парагормон и кальцитонин

Гормоны секретируются клетками паращитовидной железы. Местом синтеза кальцитонина является также щитовидная железа.

Парагормон был получен в частично очищенном состоянии в 1925 году из паращитовидной железы быка. Он представляет собой простую полипептидную цепь, состоящую из 84 аминокислотных остатков с молекулярной массой 9500 Да; период полураспада около 2 мин. Ген, кодирующий биосинтез парагормона, локализуется на 11-й хромосоме (11р15).

Парагормон образуется на рибосомах в виде препропарагормона – полипептида, состоящего из 115 аминокислотных остатков. В результате локального протеолиза отщепляется 31 аминокислотный остаток с N-конца и образуется активный гормон, который запасается в секреторных гранулах.

Регуляция секреции парагормона осуществляется несколькими механизмами. В течение короткого времени биосинтез парагормона регулируется ионизированным кальцием, а в течение длительного времени – 1,25(ОН)2 D3 — совместно с кальцием. Скорость секреции обратно пропорциональна концентрации в плазме крови.

Метаболизм и деградация парагормона осуществляется в основном в печени (около 62-70%), а также в почках (30-38%).

Парагормон оказывает многообразное действие в зависимости от ткани-мишени. Все это позволило L. Mallette (1991) высказать мнение, что парагормон является прогормоном, а его фрагменты обладают биологическим действием. Считается, что его аминотерминальный домен (аминокислотные остатки 1-34) ответствен за регуляцию минерального обмена посредством взаимодействия с соответствующими рецепторами в костях и почках; карбокситерминальный домен (аминокислотные остатки 53-84) – за регуляцию функции остеокластов, а средний домен (аминокислотные остатки 28-48), возможно, за транспорт кальция и фосфора

Парагормон взаимодействует с плазматическими рецепторами, которые являются гликопротеинами с молекулярной массой около 800 кДа и состоят из 585-594 аминокислотных остатков. Рецептор парагормона, как и все другие рецепторы, относящиеся к семейству рецепторов, оперирующих через G-белок, имеет 3 цепи внеклеточного фрагмента, 7 трансмембранных фрагментов и внутриклеточную часть рецептора, также представленную 3 петлями полипептидной цепочки.

Такое взаимодействие приводит к активации аденилатциклазы и повышению синтеза цАМФ, который активирует протеинкиназу, фосфолипазу С, диацилглицерин, инозитолтрифосфат и участвует в регуляции транспорта ионов кальция, натрия и калия через клеточные мембраны.

Парагормон оказывает множественное действие на костную ткань. Он опосредованно активирует ферменты коллагенозу и глюкуронидазу, что вызывает деструкцию органических компонентов кости, в частности коллагена и гликозамингликанов. В минеральных компонентах костной ткани под действием парагормона происходит солюбилизация гидроксиапатита и высвобождение в кровь кальция и фосфора.

Было установлено, что парагормон активирует процессы транскрипции в остеокластах – клетках, резорбирующих кости. Влияние парагормона на резорбцию костной ткани на пострецепторном уровне осуществляется в основном через инозитолтрифосфат и диацилглицерин, но не через цАМФ, которые образуются посредством активации фосфолипазы С и ионов Са.

Наряду с этим парагормон оказывает влияние на обмен фосфора и магния. Обмен кальция, фосфора и магния в организме показан на рис.2.

Рисунок 2. Суточный баланс и обмен кальция, фосфора и магния в организме.

Кальций всасывается в верхнем отделе тонкого кишечника. Это активный процесс, осуществляемый транспортным кальцийсвязывающим белком, который активизируется 1,25-дигидроксивитамином D. Всасывание кальция в кишечнике усиливается при увеличении поступления кислот с пищей, диете с высоким содержанием белка, саркоидозе, беременности, тогда как щелочи, глюкокортикоиды, избыток фосфатов и оксалатов снижают его всасывание в кишечнике.

Свое влияние парагормон на натрий-фосфатный котранспорт оказывает путем повышения образования цАМФ и путем активизации фосфолипазы С и образования диацилглицерина и инозитолтрифосфата.

Кальцитонин был впервые получен С. Н. Коопом и соавторами в 1962 году. Кальцитонин человека представляет собой полипептид, состоящий из 32 аминокислот с мол. м. 3000 Да с периодом полураспада около 5 мин. Гормон может образовывать путем ковалентной связи димерные и, не исключено, полимерные формы, однако биологически активной является только мономерная форма гормона. Было показано, что в процессе трансляции образуется препрокальцитонин и прокальцитонин с мол. м. около 13 кДа.

Специфическим стимулятором секреции кальцитонина является повышение концентрации кальция в крови более 2,25 ммоль/л (9 мг/100 мл). Кроме того, стимуляторами секреции кальцитонина являются катехоламины, осуществляющие свое действие через β-адренергические рецепторы, холецистокинин, глюкагон, гастрин. Глюкагон и катехоламины, взаимодействуя с рецепторами, увеличивают содержание цАМФ, который стимулирует секрецию кальцитонина, так же как и парагормона, т.е. цАМФ является внутриклеточным медиатором секреции кальцитонина. Кальцитонин метаболизируется в почках, печени и, возможно, в костной ткани.

Биологический эффект кальцитонина проявляется снижением уровня кальция и фосфора в крови, что является следствием влияния кальцитонина на костную ткань и почки. В кости кальцитонин угнетает процессы резорбции кальция. Это проявляется снижением экскреции гидроксипролина и содержания кальция в крови. Одновременное уменьшение фосфора в сыворотке крови является результатом снижения мобилизации фосфора из кости и непосредственной стимуляции поглощения фосфора костной тканью. Кальцитонин ингибирует активность и количество остеокластов. Уже через 1 ч после введения кальцитонина уменьшается образование остеокластов из клеток-предшественников. Механизм действия кальцитонина опосредуется цАМФ и активацией протеинкиназ, что сопровождается изменением активности щелочной фосфатазы, пирофосфатазной активности и активности ферментов.

Кальцитриол

Наряду с парагормоном и кальцитонином в поддержании фосфорно-кальциевого гомеостаза большое участие принимает витамин D (D-гормон, холекальциферол или витамин D3), который при гидроксилировании в печени и почках образует гормон кальцитриол (1α,25-дигидроксихолекальциферол)

Витамин D3 образуется в коже из 7-дегидрохолестерина под влиянием ультрафиолетового облучения (рис.3). Однако витамин D3 является неактивным. Некоторые авторы рассматривают его как прогормон, который путем гидроксилирования (25-гидроксилаза) сначала в печени превращается в 25-гидроксихолекальциферол (25-ОНD2 ), а затем в почках, также путем гидроксилирования (1-гидроксилаза), в 1,25-дигидроксихолекальциферол (1,25-(ОН)2 D3. Гидроксилирование в почках может осуществляться и другим путем (24-гидроксилаза) с образованием 24-25-(ОН)2 D3. Гидроксилирование витамина D происходит в митохондриях. Необходимо отметить, что витамин D2 (эргокальциферол), содержащийся в растениях, в организме гидроксилируется тем же путем с образованием 1,25-(ОН)2 D2, который по биологической активности эквивалентен 1,25-(ОН)2 D3.

Рисунок 3. Образование кальцитриола из 7-дегидрохолестерина.

Другие гормоны, влияющие на обмен кальция в организме

Помимо парагормона, кальцитонина и витамина D, на гомеостаз кальция в организме влияют и другие гормоны:

1. Глюкокортикоиды увеличивают глюконеогенез, используя матрикс костной ткани и повышая резорбцию кости, снижают активность остеобластов и скорость образования новой костной ткани, повышают экскрецию кальция и снижают абсорбцию кальция в желудочно-кишечном тракте.

2. Гормон роста повышает экскрецию кальция почками, активность остеобластов и процессы минерализации во вновь образовавшейся костной ткани и увеличивает активность остеокластов и деминерализацию в ранее образовавшейся кости.

3. Тифоидные гормоны (избыток Т3 и Т4), повышают экскрецию кальция с мочой, увеличивают процессы резорбции кости. Недостаток тифоидных гормонов задерживает образование и созревание костной ткани;

4. Глюкагон способствует развитию гипокальциемии посредством прямого влияния на кости (снижая процессы резорбции) и опосредованно – через стимуляцию высвобождения кальцитонина.

5. Половые гормоны снижают экскрецию кальция с мочой и калом, стимулируют активность остеобластов.

Заключение

Для нормального функционирования клеток помимо обмена веществ и энергии необходима интеграция функций, осуществляемая, в частности, гормонами – веществами, способными контролировать различные стороны клеточного метаболизма. Недостаток или избыток гормона необратимо ведет к нарушению функционирования клеток и возникновению различных заболеваний.

В случае нарушения фосфорно-кальциевого обмена в организме могут возникать такие заболевания как:

— гипопаратироз – cиндром, развитие которого связано с недостаточностью секреции парагормона околощитовидными железами, снижением реабсорбции кальция в канальцах почек, уменьшением абсорбция кальция в кишечнике, что приводит к гипокальциемии;

— гиперпаратироз – заболевание, развитие которого связано с избыточной секрецией парагормона и повышением вследствие этого содержания кальция в сыворотке крови. Гиперкальциемия, которая является одним из ведущих симптомов гиперпаратироза, встречается и при других заболеваниях.

Для лечения подобных заболеваний в медицине применяют синтетический кальцитонин, или же полученный из лосося (кальцитрин). При дефиците парагормона и, как следствие, содержания кальция и фосфора, для лечения применяют параткогмон, лекарственная форма которого называется паратиреоидин.

Литература

1. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия, М.: Дрофа, 2004, 638 стр.

2. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия, М.: Мир, 2000, 469 стр.

3. Балаболкин М.И. Эндокринология, М.: Универсум Паблишинг, 1998.

4. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2 т., М.: Мир, 1998.