Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002

Ендокринна система, метаболізм і репродуктивна функція
Гормональне регулювання метаболізму кальцію та фізіологія кістки
Метаболізм кальцію та фосфору

Кальцій

Організм молодої дорослої людини містить близько 1100 г (27,5 моль) кальцію, з них 99% є в скелеті. Кальцій у плазмі за норми 10 мг/дл (5 мекв/л, 2,5 ммоль/л) частково зв’язаний з білками, а частково розчинний (табл. 21-1). Його розподіл у клітині описаний у Розділі 1.

Саме вільний, йонізований кальцій у рідинах організму - життєво важливий вторинний месенджер (див. Розділ 1), він потрібний для коагуляції крові, скорочення м’язів та діяльності нервів. Зменшення позаклітинного Са²⁺ спричинює кінцевий збуджувальний ефект у нервових і м’язових клітинах in vivo (див. Розділ 2). Результатом цього є гіпокальціємічна тетанія, що супроводжується значними спазмами скелетних м’язів, у тім числі м’язів кінцівок та гортані. Ларингоспазм настільки сильний, що дихальні шляхи можуть повністю закриватися, і настає смертельна асфікція. Йони Ca²⁺ відіграють важливу роль у зсіданні крові (див. Розділ 27); проте in vivo рівень Са²⁺, за якого настає летальна тетанія, все ж вищий від рівня, за якого виявляються порушення зсідання крові.

Оскільки ступінь зв’язування Са²⁺ білками плазми пропорційний до рівня білків у плазмі, то важливо знати цей рівень у разі оцінювання загального вмісту кальцію у плазмі. Йонізований кальцій у плазмі можна виміряти з використанням кальційчутливого електрода. На рівень Са²⁺ впливають електроліти та pH. Наприклад, симптоми тетанії з’являються у разі значно вищих рівнів кальцію, коли пацієнт має гіпервентиляцію, що призводить до збільшення pH плазми. Білки плазми більше йонізовані за високих значень pH унаслідок утворення більшої кількості білкових аніонів для зв’язування Са²⁺.

Кальцій у кістках буває двох типів: легкообмінний резервуар та набагато більший пул стабільного кальцію, що здатний лише до повільного обміну. Є дві різні незалежні гомеостатичні системи, що взаємодіють і впливають на кальцій у кістках. Одна система регулює Са²⁺ у плазмі, за її допомогою щодня 500 ммоль Ca²⁺ переходить через кістковий пул кальцію, що здатний до легкого обміну (рис. 21 -1). Інша система пов’язана з ремоделюванням кістки шляхом постійної взаємодії між резорбцією та утворенням кістки (див. нижче), і в дорослих людей вона на 95% відповідає за утворення кістки. Проте взаємообмін Са²⁺ між плазмою та цим стабільним пулом становить 7,5 ммоль за добу.

Велику кількість кальцію фільтрують нирки, однак 98- 99% його реабсорбується. Близько 60% реабсорбції відбувається в проксимальних канальцях, а решта - у висхідній частині петлі Генле та дистальних канальцях нефрону. Реабсорбцію в дистальних канальцях регулює паратгормон.

Таблиця 21-1. Розподіл кальцію у плазмі крові людини в нормі, ммоль/л

Рис. 21-1. Метаболізм кальцію в дорослої людини, яка споживає 25 ммоль (1000 мг) кальцію за день.

Абсорбція Са²⁺ зі шлунково-кишкового тракту описана в Розділі 25. Катіони Са²⁺ з кишки активно транспортує система посмугованої облямівки епітеліальних клітин, що охоплює кальційзалежну АТФ-азу; цей процес регулює 1,25-дигідроксихолекальциферол (див. нижче). Відбувається також деяка абсорбція шляхом пасивної дифузії. Коли поглинання Са²⁺ стає високим, то рівень 1,25-дигідроксихолекальциферолу знижується внаслідок підвищення рівня Са²⁺ в плазмі. Зрештою, абсорбція Са²⁺ зазнає адаптації; тобто вона висока, якщо поглинання Са²⁺ низьке, і зменшується з підвищенням рівня Са²⁺. Абсорбція кальцію також зменшується під впливом речовин, що утворюють нерозчинні солі з Са²⁺ (наприклад, фосфати та оксалати), чи під дією лугів, які сприяють утворенню нерозчинних кальцієвих мил. Високобілкова дієта збільшує абсорбцію у дорослих людей.

Фосфор

Фосфат є в складі АТФ, цАМФ, 2,3-дифосфогліцерату, багатьох білків та інших життєво важливих сполук організму. Фосфорилювання та дефосфорилювання білків задіяне в регулюванні клітинних функцій (див. Розділ 1). Тому не дивно, що метаболізм фосфату ретельно регульований. Загальний вміст фосфору в організмі становить 500-800 г (16,1-25,8 моль), 85-90% з нього міститься в скелеті. Загальний рівень фосфору в плазмі - близько 12 мг/дл, дві третини з нього є в складі органічних сполук, а решта неорганічного фосфору (Рі, з англ. inorganic phosphorus) наявна переважно у вигляді РО₄^3-, НРО₄², та Н₉РО_4-.

Кількість фосфору, що в нормі надходить у кістку, становить приблизно 3 мг (97 мкмоль)/кг/добу, вона еквівалентна кількості, що покидає її через реабсорбцію.

Фільтрування плазмового Рі відбувається в клубочках нефронів, а 85-90% відфільтрованого Рі реабсорбується. Активне транспортування у проксимальних канальцях відповідає за більшу частину реабсорбції, цей процес значно пригнічує дія паратгормону (див. нижче).

Абсорбція Рі в дванадцятипалій та тонкій кишках відбувається за допомогою як активного транспортування, так і пасивної дифузії. Проте, на відміну від абсорбції Са²⁺, абсорбція Рі лінійно пропорційна до його споживання з їжею. Багато чинників, які збільшують абсорбцію Са²⁺, у тім числі 1,25-дигідроксихолекальциферол, також підсилюють абсорбцію Рі.