Биохимия человека Том 2 - Марри Р. 1993

Биохимия внутри- и межклеточных коммуникаций
Гормоны, регулирующие метаболизм кальция
Гомеостаз кальция

Первичный океан содержал преимущественно К⁺ и Mg²⁺, и потому появившиеся в ходе эволюции белки функционируют наилучшим образом именно в такой среде. Со временем состав морской воды изменился так, что преобладающими ионами стали Na⁺ и Са²⁺. В результате для обеспечения условий функционирования внутриклеточных белков потребовался механизм ограничения концентрации Na⁺ и Са²⁺ в клетках при сохранении К⁺ и Mg²⁺. Таким механизмом стали связанные с мембраной натриевый и кальциевый насосы, способные поддерживать высокий (1000-кратный в случае Са²⁺) градиент концентрации иона между цитозолем и внеклеточной жидкостью. У современных многоклеточных организмов Na⁺ и Са²⁺ — это основные ионы внеклеточной среды. Гормоны и другие биологически активные вещества вызывают быстрые кратковременные изменения тока ионов кальция через плазматическую мембрану клетки и от одного внутриклеточного компартмента к другому. В итоге ионы кальция служат внутриклеточным медиатором, воздействующим на разнообразные обменные процессы (см. гл. 44).

Переход от водной среды, богатой Са²⁺, к наземной, где этот элемент относительно дефицитен, был сопряжен с развитием сложного механизма гомеостаза кальция, обеспечивающего экстракцию Са²⁺ из источников питания и предотвращения резких изменений концентрации Са²⁺ во ВЖ. В этот механизм включены три гормона — паратиреоидный (ПТГ), кальцитриол [1,25(OH)₂-D₃] и кальцитонин (КТ), — которые действуют на три органа: кости, почки и кишечник. При падении уровня ионизированного кальция в плазме крови ниже допустимой границы (<1,1 ммоль/л) увеличивается секреция ПТГ паращитовидными железами. ПТГ стимулирует переход кальция и фосфата из костей в кровь, а также резорбцию кальция и экскрецию фосфата в почках.

Второй важный аспект действия ПТГ на почки стимуляция образования 1,25(OH),-D₃. Это соединение, называемое теперь кальцитриолом, активная форма того, что раньше называли витамином D. Кальцитриол влияет на кишечник, усиливая всасывание кальция, и, по-видимому, играет пермиссивную роль в эффекте ПТГ на кости и почки. Координированные действия этих агентов направлены на увеличение уровня Са²⁺ во ВЖ при постоянстве или снижении уровня фосфата. Как только концентрация внеклеточного Са²⁺ возвращается к норме, секреция ПТГ по механизму обратной связи снижается. Увеличение концентрации Са²⁺ тормозит и образование кальцитриола (частично через снижение ПТГ), причем одновременно возрастает количество неактивных продуктов метаболизма этого соединения. Все это приводит к уменьшению всасывания кальция в кишечнике и снижению влияния ПТГ на почки и скелет. У некоторых животных при возрастании внеклеточного уровня Са²⁺ усиливается секреция кальцитонина (КТ) К-клетками щитовидной железы или ультимобранхиальными тельцами. У человека роль КТ в гомеостазе кальция (в норме) остается неясной; по некоторым данным, полученным in vitro, КТ может тормозить резорбцию костей.