Гормоны регулирующие обмен кальция в организме

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА

В организме взрослого человека содержится около 1,2 кг кальция. Соли кальция образуют минеральный компонент костей (99% всего кальция организма, 87% фосфора). Кальций в костях находится в форме минерала гидроксиапатита Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂. Другой фонд кальция в организме — это ионы Са 2+ , растворенные в жидкостях или соединенные с белками жидкостей и тканей. Между этими фондами происходит постоянный обмен кальцием.

Ионы Са 2+ являются кофакторами многих ферментов, вместе с белками-модуляторами служат посредником в передаче сигналов. Кальций участвует в секреции, оплодотворении, мембранной проницаемости, свертывании крови, мышечном сокращении.

В среднем взрослый мужчина потребляет 900-1000 мг кальция/день, взрослая женщина – 600-700 мг кальция/день, из которых в пищеварительном тракте всасывается до 20-40 %. Значительная часть попавшего с пищей кальция проходит через кишечник и покидает организм вместе с калом. Оставшиеся 200 мг всосавшегося в кишечнике кальция элиминируются из организма преимущественно с мочой. В норме в организме сохраняется устойчивое равновесие кальция.

Всасывание кальция в кишечнике осуществляется за счет активного транспорта против электрохимического градиента, за счет пассивной диффузии. Через клеточную мембрану кальций переносится при помощи зависимого от витамина Д кальцийсвязывающего белка (КСБ). Всасывание кальция в кишечнике в норме определяется не его поступлением с пищей, а гормональной регуляцией системы активного транспорта. Почки участвуют в обмене кальция посредством фильтрации и реабсорбции.

Обмен кальция тесно связан с обменом фосфорной кислоты, образующей с кальцием плохо растворимые соли: фосфат, гидрофосфат, дигидрофосфат.

Общий фосфат взрослого мужчины массой 70 кг составляет около 700 г, из которых

85% находится в костях и зубах,

14% содержится внутри клеток в органической форме как компонент АТФ и фосфолипидов. Во внеклеточных жидкостях фосфат находится в форме фосфолипидов (около 70%) и неорганического фосфата. В плазме крови фосфаты представлены в виде свободных ионов (80%) либо связаны с белками. Одной из основных функций неорганического фосфата в организме является буферная функция.

Средний статистически взрослый человек ежедневно потребляет 800-1200 мг фосфора, из которых около 80% абсорбируется в кишечнике, и такое же количество экскретируется почками. Основные механизмы транспорта фосфатов в кишечнике: активный натрий-зависимый транспорт; пассивный транспорт по градиенту концентрации. Степень адаптации всасывания фосфатов в кишечнике к изменению потребления фосфатов мала, и поэтому кишечник играет небольшую роль в гомеостазе фосфатов.

Почки играют главную роль в гомеостатической регуляции баланса фосфатов во всем организме. Поступление фосфата в клетку проксимального канальца осуществляется посредством Na/Pi- котранспортеров.

Фосфат может связывать свободный ионизированный кальций; поэтому, если уровень плазменного неорганического фосфата увеличивается, содержание кальция уменьшается.

Концентрация ионов Са 2+ в межклеточной жидкости и крови равна 9-11 мг/дл. Половина из них – ионы Са 2+ в растворенном состоянии, другая половина – в соединении с альбумином. Во внутриклеточной жидкости концентрация кальция в тысячи раз меньше. Разность концентраций создается главным образом Са-АТФазой при участии системы ионных каналов. Концентрация Са 2+ в крови и межклеточной жидкости регулируется эндокринными гормонами, в основном паратгормоном, кальцитонином и кальцитриолом.

Паратгормон– это пептидный гормон (84 аминокислотных остатка), образующийся в паращитовидных железах. Биологическая активность паратгормона (ПТГ) определяется только первыми 32-34 аминокислотами (считая от N-окончания пептида). Это наиболее важный регулятор гомеостаза кальция.

Основными органами-мишенями пapaтгормона являются кости и почки. Мембраны клеток этих органов содержат специфические рецепторы паратгормона, связанные с аденилатциклазой. ПТГ-рецепторы обнаружены также в легких, сердечно-сосудистой системе, коже, эритроцитах и т.д.

Выявлены 2 основных механизма действия паратгормона: активация системы аденилатциклаза – циклический АМФ (аденозинмонофосфат) – протеинкиназа А и системы фосфатидилинозитол – протеинкиназа С.

В костях активация аденилатциклазы стимулирует метаболическую активность остеокластов, начинается резорбция кости и поступление Са 2+ и фосфатов в кровь. В почках паратгормон увеличивает реабсорбцию Са 2+ и увеличивает экскрецию почечных фосфатов. ПТГ также стимулирует экспрессию генов и увеличивает производство нескольких местных белковых факторов и простагландинов.

Синтез и секреция ПТГ стимулируются при снижении концентрации Са 2+ в крови. Восстановление нормальной концентрации Са 2+ в крови приводит к прекращению синтеза и секреции гормона. В паратиреоидных клетках обнаружены специфические кальциевые рецепторы. Они обеспечивают чувствительность околощитовидных желез к изменениям сывороточной концентрации кальция, что ведет к изменениям секреции ПТГ. В почках Са-рецептор является важным регулятором экскреции кальция с мочой.

Витамин D₃ является предшественником вещества, функционирующего как стероидный гормон – кальцитриола. Образование кальцитриола стимулируется преимущественно ПТГ и гипофосфатемией. Превращение витамина в кальцитриол происходит с участием печени и почек. Специфические гидроксилазы, которые катализируют эти реакции, активируются паратгормоном.

Синтезированный в почках 1,25(OH)₂Д₃ витамин Д-связывающим белком переносится к клеткам-мишеням, где реагирует с ядерным рецептором. Органы-мишени кальцитриола – тонкий кишечник и кости. В тонком кишеч нике гормон стимулирует всасывание кальция и фосфатов, в костях – мобилизацию кальция. Кальцитриол активирует гены, контролирующие синтез определенных белков, например, кальцийсвязывающего белка, участвующего во всасывании кальция. Кальцитриол может также стимулировать реабсорбцию кальция (и фосфата) в канальцах почек.

Т. о., паратгормон и витамин D₃ – синергисты в отношении мобилизации кальция из костей и повышения его концентрации в крови.

При недостаточности витамина D у детей развивается рахит. Происходит нарушение минерализации растущих костей, они не имеют нормальной жесткости, наблюдаются различные деформации скелета – выгнутые наружу голени, вывернутые внутрь колени, «четки» на ребрах, «птичья грудь» и др. Рахит обычно излечивается витамином D, однако есть формы, не поддающиеся такому лечению: они связаны с нарушением превращения витамина D₃ в организме в кальцитриол.

Продолжительное поступление избыточного количества витамина D (в несколько раз больше нормы) приводит к деминерализации костей, к повышению концентрации кальция в крови и его отложению в мягких тканях, к образованию камней в мочевых путях.

Кальцитонин – пептидный гормон (32 аминокислотных остатка), синтезируется в С-клетках паращитовидных и щитовидной желез. Секреция кальцитонина увеличивается при возрастании содержания кальция в крови. Эффекты КТ обусловлены его воздействием на специфические кальцитониновые рецепторы (КТР) и противоположны эффектам ПТГ. Основной орган-мишень для кальцитонина — кости, где он подавляет мобилизацию кальция. Он снижает концентрацию Са в сыворотке. Общий вклад кальцитонина в гомеостаз кальция очень мал по сравнению с ролью ПТГ и витамина Д.

Другие системные гормоны также оказывают влияние на скелет, особенно соматотропин, глюкокортикоиды, гормоны щитовидной железы и половые гормоны. Некоторые факторы имеют местные эффекты, например, простагландины, цитокины.

Изменение концентрации кальция во внеклеточной жидкости приводит к изменению его концентрации внутри клеток: изменяются трансмембранные градиенты концентраций Са 2+ , нарушается функционирование кальциевого насоса, зависимых от кальция ферментов и регуляторных систем.

При гипокальциемии наблюдаются судороги, гиперрефлексы, спазмы гортани. Это – следствие снижения порога возбуждения нервных и мышечных клеток. Гипокальциемия может быть следствием нарушения всасывания кальция в кишечнике, например, при гиповитаминозе D, при большом содержании в пище оксалата или других соединений, связывающих кальций. Тяжелая гипокальциемия бывает редко. Наиболее частая ее причина – гипопаратиреоз, вызванный повреждением паращитовидных желез при операциях на щитовидной железе. При гиперкальциемии снижается нервно-мышечная возбудимость; наступает е расстройство нервных функций – психозы, ступор и даже кома. Характерные симптомы – кальцификация мягких тканей и образование камней в мочевых путях. Чаще всего причиной гиперкальциемии бывает гиперпаратиреоз как результат образования опухоли из клеток паращитовидных желез; передозировка витамина D.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Гормоны, регулирующие обмен кальция в организме (кальцитонин, паратгормон, кальцитриол)

Кальцитонин – пептидный гормон щитовидной железы, состоящий из 32 аминокислот. Он получил свое название благодаря способности снижать концентрацию кальция в крови. Секретируется парафолликулярными С-клетками.

Кальцитонин – это главный антагонист паратиреодиного гормона, основным механизмом действия которого является торможение остеокластической костной резорбции. Уровень кальцитонина в крови резко повышается при подозрении на медуллярный рак щитовидной железы. Однако не существует костных заболеваний, в генезе которых нарушения секреции кальцитонина играло бы исключительную роль. И хотя у женщин наблюдаются более низкие уровни кальцитонина, чем у мужчин, данные о снижении секреции этого гормона в формировании первичного остеопороза остаются противоречивыми. Зато доказано, что у больных с высоким уровнем костного обмена кальцитонин вызывает временную гипокальциемию и гипофосфатемию.

Паратгормон

человек имеет 2 пары околощитовидных желез, расположенных на задней поверхности или погруженных внутри щитовидной железы.

главные, или оксифильные, клетки этих желез вырабатывают паратгормон, или паратирин, или паратиреоидный гормон (ПТГ).

•паратгормон регулирует обмен кальция в организме и поддерживаетего уровень в крови.

•в костной ткани паратгормон усиливает функцию остеокластов, что приводит к деминерализации кости и повышению содержания кальция в плазме крови (гиперкальциемия).

•в почках паратгормон усиливает реабсорбцию кальция.

•в кишечнике повышение реабсорбции кальция происходит благодаря стимулирующему действию паратгормона на синтез кальцитриола –активного метаболита витамина D3.

Паратирин является мощным кальций -регулирующим гормоном, вызывает повышение кальция в крови и его еще называют гиперкальциемическим гормоном

Регуляция секрециипаратирина происходит по обратной связи уровнем ионизированного кальция крови.

•низкая концентрация кальция

•симпатические влияния через бета-адренорецепторы.

Подавляют секрецию паратирина:

•высокий уровень кальция в крови и

•почечный гормон кальцитриол.

•Основные эффекты паратирина проявляются

•со стороны органов-мишеней гормона -костной ткани, почек и желудочно-кишечного тракта.

•Реализация действия паратирина осуществляется через цАМФ, и повышение уровня этого вторичного посредника в моче является важным диагностическим критерием избыточной секреции.

Эффект паратирина на костную ткань:

Обусловлен стимуляцией и увеличением количества остеокластов, резорбирующих кость.

Под влиянием паратирина в костной ткани из-за нарушения цикла Кребса накапливаются лимонная и молочная кислоты, вызывающие местный ацидоз. Кислая реакция среды в костной ткани тормозит активность щелочной фосфатазы —фермента, необходимого для образования основного минерального вещества кости —фосфорнокислого кальция. Избыток лимонной и молочной кислот ведет к образованию растворимых в воде солей кальция —цитрата и лактата, вымыванию их в кровь, что приводит к деминерализации кости. Избыток цитрата выводится с мочой, что является важным диагностическим признаком повышенного уровня паратирина.

В почках гормон снижает реабсорбцию кальция в проксимальных канальцах, но резко усиливает ее в дистальных канальцах, что предотвращает потери кальция с мочой и способствует гиперкальциемии. Реабсорбция фосфата в почках под влиянием паратирина угнетается, это приводит к фосфатурии и снижению содержания фосфата в крови —гипофосфатемии.

Повышенная секреция паратирина при гиперплазии или аденоме околощитовидных желез сопровождается

деминерализацией скелета с деформацией длинных трубчатых костей,

•образованием почечных камней,

•нарушениями памяти и концентрации внимания.

•Дефицит паратирина, особенно при ошибочном оперативном удалении или повреждении желез,

•повышает нервно-мышечную возбудимость вплоть до судорожных приступов, получивших название тетании.

Кальцитриол

активная форма витамина D животных стероидной природы. Работает как сигнальная молекула. Регулирует обмен фосфата и кальция в организме.

Кальцитриол контролирует обмен кальция. В клетках кишечника он индуцирует синтез Са2±переносящих белков, которые обеспечивают всасывание ионов кальция и фосфатов из полости кишечника в эпителиальную клетку кишечника и далее транспорт из клетки в кровь против концентрационного градиента на мембранах кишечника. В почках кальцитриол стимулирует реабсорбцию ионов кальция и фосфатов. При низкой концентрации ионов кальция кальцитриол способствует мобилизации кальция из костной ткани.

Дата добавления: 2015-11-05 ; просмотров: 6767 | Нарушение авторских прав

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+ .