Параграф 114 Функции кальция и фосфата. Регуляция

Автор – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены.
Курсив можно не учить.
Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф 114:
«Функции кальция и фосфата.
Регуляция обмена кальция и фосфата».

Содержание параграфа:

1. Регуляция [Са2+] и [фосфата] в плазме крови и в костях гормонами.
Значение регуляции концентраций ионов кальция и фосфата:
Нарушение регуляции концентраций  ионов кальция и фосфата
Влияние КАЛЬЦИТРИОЛА на концентрации ионов кальция и фосфата:
Влияние КАЛЬЦИТОНИНА на концентрации ионов кальция и фосфата:
Влияние ПАРАТИРИНА на концентрации ионов кальция и фосфата:
За счёт чего могут меняться концентрации ионов кальция и фосфата?
Где синтезируются гормоны, регулирующие обмен кальция и фосфата?
Как возникает гиперкальциемия:
Как возникает гипо/кальциемия:
2. Эффекты кальцитриола и последствия его дефицита.
При дефиците кальцитриола (последствия дефицита кальцитриола или его действия): …
Обмен витамина Д (=кальциола) = синтез кальцитриола.
Причины и последствия дефицита кальцитриола (выше).
Источники витамина Д для организма
Синтез кальцитриола (активация витамина Д)
Регуляция синтеза кальцитриола: …
Механизм действия кальцитриола на клетку (п.92).
Дефицит рецепторов кальцитриола
3. Рахит –
Проявления (симптомы) рахита:
Лечение рахита
4. Остеопороз (ОП).
Причины остеопороза.
Лечение остеопороза.

1. Регуляция [Са2+] и [фосфата] в плазме крови и в костях гормонами.

Значение регуляции концентраций ионов кальция и фосфата:
важна для поддержания нормальных концентраций этих ионов.

Нарушение регуляции концентраций ионов кальция и фосфата
(из-за избытка или дефицита регулирующих гормонов или их рецепторов)
может привести к повышению или понижению концентраций
и опасным ПОСЛЕДСТВИЯМ:

1) очень сильное снижение [Са2+] может привести к судорогам
(настолько опасное снижение бывает при дефиците ПТГ из-за повреждения паращитовидных желёз),
2) снижение [Са2+] и фосфата (гипо/кальци/емия и гипо/фосфат/емия) приводит к рахиту, остеопорозу,
3) снижение [Ca++] приводит к пониженному тонусу мышц,
4) повышение [Са2+] и [фосфата] (гипер/кальци/емия) способствует
кальцификации сосудов, отложению камней в почках и желчном пузыре.

Регуляция [Са++] и [фосфата] и их обмена осуществляются тремя ГОРМОНАМИ:
1) кальциТРИолом (КТО),
2) кальци/тонином (КТ)
3) и паратирином (=ПТГ).

Влияние КАЛЬЦИТРИОЛА на концентрации ионов кальция и фосфата:

Под действием кальци/три/ола
концентрации в плазме ионов кальция и фосфата в крови увеличиваются,
то есть возникают гипер/кальци/емия и гипер/фосфат/емия,
поэтому КТО является
гипер/кальци/емическим
и гипер/фосфат/емическим гормоном.

Влияние КАЛЬЦИТОНИНА на концентрации ионов кальция и фосфата:

Под действием кальци/тонина
концентрации ионов кальция и фосфата в крови снижаются,
поэтому КТ является
гипо/кальци/емическим и
гипо/фосфат/емическим гормоном.

Влияние ПАРАТИРИНА на концентрации ионов кальция и фосфата:

Под действием паратирина
концентрация кальция увеличивается,
а концентрация фосфата снижается,
поэтому ПТГ является гипер/кальци/емическим
и гипо/фосфат/емическим гормоном.

За счёт чего могут меняться концентрации ионов кальция и фосфата?

Изменение [кальция и фосфата] происходит за счет:
1) изменения их всасывания в кишечнике,
2) изменения их реабсорбции в почках («всасывания» из первичной мочи),
3) изменения их «вымывания» из костной ткани (резорбции костей):
остеокласты разрушают (старую) ткань (при их активации),
а остеобласты создают новую ткань (при их активации).

Снижение концентраций ионов кальция и фосфата в крови
происходит за счёт того, что они:
1) выводятся почками из крови в мочу
за счёт снижения обратного всасывания (реабсорбции) ионов из первичной мочи в кровь,
2) поступают в кости
за счёт активации остеобластов.

Повышение концентраций ионов кальция и фосфата в крови
происходит за счёт того, что:
1) они не выводятся с мочой почками
за счёт повышения обратного всасывания (реабсорбции) ионов из первичной мочи в кровь,
2) они поступают в кровь из костей
за счёт активации остеокластов (клеток, которые разрушают костную ткань),
3) повышается всасывание кальция и фосфата из пищи в кишечнике
(это первичный источник веществ в организме).

Где синтезируются гормоны, регулирующие обмен кальция и фосфата?

Кальцитриол
синтезируется в печени и почках
из витамина Д (кальциола)
при стимуляции паратирином.

Кальцитонин (КТ)
синтезируется в С-клетках ЩВЖ.

Паратирин (ПТГ)
синтезируется в паращитовидных железах (ПЩЖ)
(для его секреции нужен МАГНИЙ; дефицит магния приводит к дефициту ПТГ).

Гиперфункция ПЩЖ может быть причиной избытка ПТГ
и наоборот:
гипофункция ПЩЖ может быть причиной дефицита ПТГ.

ПТГ и КТ являются белково-пептидными гормонами.
Это значит, что они
1) кодируются генами и бывают мутации этих генов,
2) синтезируются рибосомами «на» ЭПС в виде пре/про/гормонов,
3) активируются путем ограниченного протеолиза,
4) секретируются путем экзоцитоза,
5) их рецепторы находятся на поверхности мембран и т.д..

Как возникает гиперкальциемия:

(повышенная концентрация ионов кальция в крови)

Она возникает в результате эффектов гипер/кальци/емических гормонов
(кальцитриола и паратирина) за счет:

1) увеличения всасывания кальция пищи в ЖКТ
(кальцитриол индуцирует в ЖКТ синтез белка, связывающего кальций),
2) увеличения реабсорбции Са++ в почках,
3) резорбции костей
(при активация остеобластов – в старой костной ткани,
а при избытке гормонов – не только из старой).

Значение этих эффектов кальцитриола и паратирина:

1) без влияния кальцитриола кальций пищи не усваивается,
сколько бы человек ни ел творога, сыра и т.д.,
2) без влияния кальцитриола и паратирина
(и при нарушении реабсорции при патологии почечных канальцев)
кальций «теряется» с мочой (кальцийурия),
что приводит к дефициту кальция (возникает гипо/кальци/емия),
3) избыток кальцитриола
(например, при гипер/витаминозе Д, когда человек съел много печени или рыбьего жира)
и паратирина (при гипер/функции ПЩЖ) может привести
1) к снижению прочности костей (к остеопорозу с риском переломов),
2) к избытку кальция в плазме
3) и его отложению в сосудах
(это называется кальцификацией сосудов;
она делает стенки сосудов непрочными),
почках (камни),
в желчном пузыре (ЖКБ).

Как возникает гипо/кальциемия:

она возникает в результате эффектов
гипо/кальци/емического гормона кальци/тонина за счет:
1) снижения всасывания кальция пищи в ЖКТ,
2) уменьшения реабсорбции Са++ в почках,
3) снижения резорбции костей
и увеличения кальцификации костей
(за счёт инактивация остеобластов и активация остеобластов).

Значение этих эффектов кальцитонина:

дефицит кальци/тонина может привести:

1) к снижению прочности костей (к остеопорозу с риском переломов),
2) к избытку кальция в плазме и его отложению в сосудах (см. выше).

Кальцитонин применяется при лечении остеопороза.

СТГ (п.100) увеличивает кальций и фосфат в плазме:
возможно, что за счет стимуляции синтеза кальцитриола.

Эффекты кальцитриола
и последствия его дефицита.

За счет увеличения в плазме [Са2+] и [фосфата]
(способы увеличения выше)
кальцитриол способствует:
1) минерализации кости (ее твердости),
2) поддержанию тонуса мышц,
3) нормальной возбудимости клеток.
Кальцитриол необходим:
4) для нормального иммунитета,
5) снижает пролиферацию и способствует дифференцировке клеток
(это препятствует развитию опухолей),
6) активирует потенциал-управляемые кальциевые каналы.

При дефиците кальцитриола
(последствия дефицита кальцитриола или его действия):

эффекты кальцитриола снижены, что приводит к тому, что:
1) снижается минерализация костей
(у детей это приводит к мягкости костей и их деформации, искривлению – см. рахит;
у взрослых – к остеопорозу),
2) снижается тонус мышц, в том числе пресса (живот «выпячивается»),
3) снижается иммунитет,
4) в плазме снижена [фосфата],
при этом [Са++] может быть в норме благодаря ПТГ.

Обмен витамина Д (=кальциола) = синтез кальцитриола.
Причины и последствия дефицита кальцитриола (выше).

Витамин Д является предшественником гормона кальцитриола, субстратом для его синтеза.
Кальцитриол считается активной формой витамина Д,
а процесс превращения витамина Д в кальцитриол (в гормон)
считается активацией витамина Д.
Вся польза, которую приносить витамин Д, связана с тем, что он превращается в кальцитриол.
Если витамин не превратится в кальцитриол, то от него не будет никакой пользы.

Источники витамина Д  для организма:

1) синтез витамина Д
в коже
из холестерина
при действии на кожу солнца
(его УФЛ;
при этом происходит «раскрытие» кольца В: разрушение связи в кольце),
2) поступление с пищей (рыбий жир, животные жиры)
и всасывание из нее при участии желчных кислот.

Первый источник витамина Д отсутствует
при ношении закрытой одежды или дефиците солнечных дней (северные страны).
Второй источник витамина Д отсутствует
при дефиците в пище животных жиров
и при нарушении секреции желчных кислот (при ЖКБ и др.).

Синтез кальцитриола (активация витамина Д)

В формуле витамина Д есть ОН группа (в 3-м положении),
поэтому он называется кальциолом.
В формуле КТО есть три ОН группы.
При превращении витамина Д (кальциОЛа) в кальциТРИол
происходит образование двух ОН групп
путем гидроксилирования (п.26)
под действием ферментов гидроксилаз
(с участием кофермента НАДФН и витамина РР в составе НАДФН).

1-я реакция синтеза кальцитриола (= активации витамина Д)

Первая ОН группа образуется в 25-м положении,
реакция протекает в печени,
продукт реакции называется кальциДИолом:
кальциОЛ ; кальциДИол (=25-ОН-кальциол).
Катализатор реакции – гидроксилаза цитохрома Р 450.

2-я реакция синтеза кальцитриола (= активации витамина Д)

Вторая ОН группа образуется в 1-м положении (кальтциДИола);
реакция протекает в почках:
кальциДИол ; кальциТРИол (=1,25-дигидрокси/кальциол).

При почечной недостаточности
и при сниженной активности фермента этой реакции (1-гидроксилазы)
из-за мутации гена, кодирующего этот фермент
активация витамина Д невозможна,
поэтому почечная недостаточность и сниженная активность1-гидроксилазы
могут привести к отсутствию кальцитриола и развитию рахита.
Лечить эти формы рахита нужно не витамином Д, рыбьим жиром или ультрафиолетом,
а «готовым» кальцитриолом
или кальциолом (витамином Д), у которого уже естьОН группа в 1-м положении,
который называется 1-ОН-кальциолом.

Регуляция синтеза кальцитриола:

Синтез кальцитриола стимулируется ПАРАТИРИНОМ,
поэтому при дефиците ПТГ
(из-за повреждения ПЩЖ или дефицита магния и др.)
синтез кальцитриола снижается,
что приводит к дефициту кальцитриола, Са++ и фосфата.

Кроме ПТГ, синтез кальцитриола стимулируется:
1) при дефиците фосфата (чтобы кальцитриол увеличил [фосфата]),
2) гормоном роста соматотропином (рост требует удлинения костей…),
3) пролактином (при лактации увеличивается потребность в кальции),
4) эстрогенами (поэтому ЭГ защищают от остеопороза до климакса).

(Наследственность)

Встречается дефицит гидроксилазы (из-за мутации гена),
работающей в почках (1-гидроксилазы):
это тоже приводит к снижению синтеза кальцитриола
и развитию рахита (у детей) –
такой рахит не возможно вылечить витамином Д, рыбьим жиром или ультрафиолетом,
его нужно лечить кальцитриолом
или кальциолом с ОН группой в 1-м положении (1-ОН-кальциолом).

Тяжелая почечная недостаточность –

еще одна причина снижения синтеза кальцитриола
и последствий дефицита кальцитриола (рахита, остеопороза и др.),
и тоже лечится кальцитриолом или 1–ОН-кальциолом,
как и сниженная активность 1-гидроксилазы кальцидиола.

Механизм действия кальцитриола на клетку (п.92).

Кальцитриол, гидрофобен (п.92),
его рецепторы находятся внутри клетки,
комплекс кальцитриола со своим рецептором
связывается с участками ДНК
и регулирует транскрипцию
(то есть действует как транскрипционный фактор):
например, комплекс кальцитриола с его рецептором
способствует транскрипции гена, кодирующего белок,
связывающий Са++ в кишечнике,
а также (в остеобластах) белок остеокальцин и щелочную фосфатазу.

Дефицит рецепторов кальцитриола

Встречается дефицит рецепторов кальцитриола
(из-за мутации гена рецептора) –
в этом случае кальцитриол не может действовать,
из-за чего развивается рахит,
который не вылечивается даже кальцитриолом
(и тем более – УФЛ и витамином Д).

Рахит –

это заболевание, развивающееся у детей
из-за дефицита эффектов гормона кальцитриола
(то есть рахит является гипогормонозом),
обусловленного разными причинами (названными выше),
в том числе дефицитом витамина Д.

Другие причины дефицита эффектов кальцитриола:

1. Дефицит рецепторов кальцитриола (из-за мутации гена, кодирующего рецептор).
2. Дефицит самого кальцитриола при:
2.1) при нарушении синтеза кальцитриола из-за отсутствия субстрата
(витамина Д:
при дефиците УЛФ или животных жиров, или желных кислот),
2.2) из-за дефицита стимуляции паратирином,
2.3) из-за патологии почек.

Проявления (симптомы) рахита:

1) искривление костей из-за их мягкости,
2) замедленное затвердевание родничка у младенцев (симптом шарика пинг-понга),
3) «наросты» остеоидной ткани на запястьях («браслеты»)
и вдоль грудины («четки»),
4) сниженный тонус мышц, (в т.ч. пресса: выпяченный живот).

(биохимические проявления рахита)

5) снижение фосфата в плазме
(гипо/фосфат/емия) и
6) повышенная активность щелочной фосфатазы. (см. также п.118).

Лечение рахита

зависит от его причины.
1. Если причина рахита в дефиците витамина Д,
то назначают витамин Д
(для его усвоения нужна желчь …)
или ультрафиолет.
2. Если причина рахита в сниженной активности 1-гидроксилазы кальцидиола
или в почечной недостаточности,
то назначают 1-ОН-кальциол.
3. Если причина в отсутствии рецепторов кальцитриола,
то помочь нечем
(нужна генотерапия, которая позволит скорректировать ген или ввести нормальный ген).

Остеопороз (ОП).

Это ломкость костей, то есть риск перелома
при обычной нагрузке на кость, при несильных падениях и даже при поднятии тяжестей.

Причины остеопороза

разные, в том числе дефицит эффектов кальцитриола
(из-за гиповитаминоза Д, патологии почек и т.д. – см. выше).

Остеопороз является результатом
повышенной скорости разрушения костей (резорбции)
при сниженной скорости образования новой костной ткани.

Причинами сниженного образования костной ткани
и развития остеопороза могут быть:

1) дефицит кальция и фосфата в пище или их усвоения
(в т.ч. из-за дефицита кальцитриола),
2) малоподвижный образ жизни (гиподинамия),
3) сниженная активность остеобластов (в т.ч. из-за влияний гормонов),

Причинами повышенного разрушения костей
и развития остеопороза могут быть:

активация остеокластов и повышенное «вымывание» кальция из костей
под действием избытка таких гормонов, как:
1) ПТГ (при гиперфункции ПЩЖ),
2) кальцитриол (при гипервитаминозе витамина Д),
3) йодтиронины (при гипертиреозе – п.104).

К остеопорозу может привести и дефицит кальцитриола, и избыток кальцитриола.

Также развитию остеопороза способствуют:
1) частое употребление алкоголя,
2) климакс.

Лечение остеопороза:

зависит от причины:
при климаксе применяется эстроген/заместительная терапия,
при дефиците кальцитриола из-за патологии почек назначают кальцитриол или 1-ОН-кальциол,
назначают кальцитонин, так как он усиливает минерализацию костей,
назначают препараты кальция.