15.04.2010 - Аттестационная работа

КАЛЬЦИЙ – ФОСФОРНО – МАГНИЕВЫЙ МЕТАБОЛИЗМ.
      Роль кальция в жизни организма настолько велика, что неверно  было  бы
просто  сказать,  что  кальциевый  метаболизм,  как  и  всякий  минеральный,
регулируется  клетками  —  и  этим   всё   исчерпывается.   Ведь   множество
интрацеллюлярных процессов, от митоза и рождения клеток, до  апоптоза  и  их
гибели — в свою очередь — регулируются кальцием,  при  участии  специфически
распознающих его белков (кальмодулина, кальэлектринов, кальпаинов  и  т.д.).
От кальция зависит  генерация  потенциалов  действия  и  электромеханическое
сопряжение, передача гормонального сигнала и  клеточная  локомоция.  Кальций
регулирует и скорость жизненно важных  внеклеточных  процессов  —  например,
свёртывания крови.
      Все клетки — от примитивных одноклеточных  организмов  —  до  нейронов
коры больших полушарий человека  жизненно  зависят  от  обмена  кальция.  По
мнению К. и Ч. Р. Клеемен (1981), это связано  с  тем  обстоятельством,  что
жизнь зародилась в среде первичного океана,  богатой  кальцием.  Характерно,
что  паратироидный  гормон  впервые  обнаруживается  у  наземных   животных,
переселившихся в среду, где  кальций  стал  менее  доступен.  Будучи  важным
регулятором, ион кальция, в то же время, ядовит для клеток,  и  значительное
повышение его внутриклеточной  концентрации  запускает  механизмы  клеточной
гибели,  участвуя  в  некробиозе  и  апоптозе.  Внутри  клеток  концентрация
кальция в 10000-100000 раз меньше, нежели снаружи. Поэтому, уровень  кальция
вне и внутри клеток подлежит  прецизионному  контролю,  а  при  попадании  в
цитозоль кальций эффективно секвестрируется митохондриями и ЭПР.
      Метаболизм кальция в организме тесно переплетён  с  обменом  фосфатов,
связывающих  большую  часть  внеклеточного   кальция   в   виде   кристаллов
гидроксиапатита  (эмпирическая  формула  которого  —   Са10(РО4)6(ОН)2),   в
композитных минерализованных структурах — костях. В  организме  около  2  кг
кальция и более 1 кг фосфора. Это 2 его главных минеральных  компонента.  Из
данного количества, 98% кальция и 85% фосфора связано в костях и зубах.
      По мнению Г.Кретцинджера (1978), именно роль  фосфата,  как  ключевого
участника энергетического  метаболизма,  главного  внутриклеточного  аниона,
концентрации  которого   в   клетках   в   100   раз   превышают   наружные,
предопределила   биологический   выбор   кальция   на   роль   убиквитарного
регулятора,   как   и   необходимость   поддерживать   на   низком    уровне
внутриклеточный уровень этого катиона. Коль скоро клетки стали  поддерживать
кальциевый градиент, появилась  возможность  использовать  его  модуляцию  в
информационных целях.
      Близкая физико-химическая аналогия двух щелочно-земельных  катионов  —
Са2+ и Мg2+ привела к тесному переплетению их метаболизма. Магний  —  важный
кофактор  некоторых  аденилатциклаз,   фосфатаз   и   фосфорилаз,   участник
трансфосфорилирования, что связывает его судьбу в организме  и  с  фосфором.
Большая часть магния (60%) тоже депонирована в скелете.

             Регуляция кальциево-фосфорно-магниевого гомеостаза
      Судьба кальция и фосфора в организме отражена на рис.1.
      Содержание кальция в диете нормируется и не должно быть менее 0,6 г за
сутки. Обычно, у взрослых людей за сутки с пищей поступает 0,6-1 г  кальция,
но у  любителей  оздоравливающих  пищевых  добавок  и  витаминно-минеральных
композиций этот показатель порой превышает 1,5 г. Кальций плохо  всасывается
в ЖКТ. Всего 125—200  мг  в  день  абсорбируют  двенадцатиперстная  кишка  и
верхняя треть тощей. Интересно,  что  одновременно  определённое  количество
данного иона (до 0,2 г в сутки) экскретируется в подвздошной кишке.  Кальций
выводится также почками (до 0,3 г в сутки) и, в малом  количестве,  потовыми
железами  (до  0,1  г/сутки).   Менее   1%   всего   кальция   находится   в
интерстициальной жидкости.
      В плазме 40% кальция связано  с  белками,  в  основном,  с  альбумином
(связанная  форма  кальция),  15%  —  с   кислыми   органическими   анионами
(комплексная  форма  кальция),  а  остальной   кальций   свободен.   Процент
связанного кальция (СвСа) может быть оценён по эмпирической формуле:

                      СвСа(%) = 0,8А (г/л)+0,2Г(г/л)+3

         где: А — концентрация в плазме альбумина, а Г — глобулинов.
      Количество общего кальция в плазме понижается при гипоальбуминемии, но
это  не  оказывает  влияния  на  содержание  катиона   кальция.   Содержание
ионизированного кальция в плазме находится в обратной зависимости  от  рН  и
от  концентрации   фосфат-аниона:   гиперфосфатемия   алкалоз   способствуют
появлению признаков гипокальциемии, хотя уровень общего кальция при этом  не
меняется.   Ацидоз   и   гипофосфатемия,   наоборот,   повышают   содержание
ионизированного кальция в плазме.
      Кальций экскретируется почками в количествах, составляющих,  примерно,
0,15-0,3 г в сутки, причем этот процесс лишь при  очень  низких  содержаниях
кальция в диете определяется  поступлением  данного  иона  в  организм.  При
нерезко сниженном, нормальном и избыточном насыщении диеты  кальцием,  между
скоростью экскреции  кальция  с  мочой  и  его  содержанием  в  рационе  нет
строгого параллелизма.  Поэтому,  можно  сказать,  что  собственно  почечные
механизмы, как сохранения кальция, так и выведения его избытка  не  обладают
большой лабильностью. Они должны эффективно  взаимодействовать  с  кишечными
механизмами. Кальций реабсорбируется в почках в дисталъной  части  канальцев
(15%) и, в ещё большей мере - в проксимальной  части  (60%)  и  петле  Генле
(25%).
      Уровень    ионизированного    кальция    в     плазме     регулируется
взаимодействующими гормонами  паратиреокринином  и  кальцитонином,  а  также
витамином D. Под их контролем,  приблизительно  0,5  г  кальция  в  сутки  у
взрослого индивида обменивается между скелетом и плазмой крови.
      Фосфор, в отличие от кальция, абсорбируется  в  ЖКТ,  напротив,  очень
активно. С пищей, в среднем, в день  поступает  около  1,2  г  фосфора.  Для
диагностики нарушений фосфорно-кальциевого обмена,  концентрации  фосфора  в
крови, следует определять натощак, так как, в  отличие  от  уровня  кальция,
они растут после еды.
      В тощей кишке всасывается до 90% суточного потребления фосфатов. Почки
экскретируют  15%  фильтрующихся  фосфатов  с   мочой,   в   равновесном   с
поступлением этих ионов  режиме.  Фосфат  может  активно  секретироваться  в
канальцах.  Реабсорбция  фосфата  происходит  на  9/10  —  в   проксимальных
канальцах, а на 1/10 — в более дистальных частях нефрона.
      В дополнение к 85% фосфора, депонированным, как уже отмечалось выше, в
костях и зубах, мягкие ткани содержат существенную часть связанного  фосфора
и фосфат-аниона  (до  14%).  Всего  1%  фосфора  находится  во  внеклеточной
жидкости.  Макроэргические   фосфатные   соединения   и   фос-форилированные

активные метаболиты в норме не  могут  свободно  покидать  клетки.  Поэтому,
только  12%  фосфатов  плазмы  связано  с  белками,  остальные  представлены
свободными фосфат-анионами. Уровень фосфора в плазме  зависит  от  факторов,
регулирующих  обмен  кальция.   Но,   кальциевый   гомеостаз   не   является
единственной детерминантой фосфорного обмена. Кроме  этого,  судьба  фосфора
определяется  ходом  энергетического  метаболизма  в  клетках.  В.С.  Ильин,
вообще, предпочитал говорить  не  о  фосфорном,  а  об  «углеводно-фосфорном
обмене»,  имея  в  виду  исключительную  зависимость   судьбы   фосфата   от
катаболизма  углеводов  (1966).  При  активации  синтеза  гликогена  фосфаты
переходят внутрь  клеток.  Поэтому,  глюкоза,  инсулин,  сахаристая  пища  —
вызывают гипофосфатемию из-за перемещения фосфат-анионов в клетки.  Алкалоз,
особенно, дыхательный, также провоцирует гипофосфатемию, как  полагают  М.М.
Горн и соавт. (1999), в силу активации клеточного  гликолиза  и  образования
фосфорсодержащих метаболитов глюкозы. Дыхательный ацидоз,  после  торможения
гликолиза  лактатом,  наоборот,  приводит  к  выходу  фосфата  из  клетки  и
гиперфосфатемии. В силу этих  некальциевых  факторов,  влияющих  на  уровень
фосфора в плазме, концентрация фосфатов имеет чёткий  суточный  ритм,  тогда
как у ионизированного кальция такой пе-риодизм отсутствует.  Низший  уровень
фосфатов в плазме наблюдается утром, а после полудня и ночью имеются 2  пика
(М.Ф. Холик и соавт., 1994).
      Процессы   депонирования   кальция   и   фосфора   в   костях   и   их
абсорбции/экскреции в кишечнике и почках  взаимно  сбалансированы  так,  что
концентрация этих ионов в крови изменяется в  весьма  узких  пределах  (8,8-
10,4 мг/дл или 22-26 мМ/л кальция и 2,5-4,5 мг/дл или 9-13 мМ/л фосфата).
      Магний  —  преимущественно,  внутриклеточный  катион,   четвертый   по
абсолютному  содержанию  в  организме  (Л.Г.  Смит,  1987).  Тело  взрослого
человека содержит  около  25  г  магния.  В  интрацеллюлярной  жидкости  его
концентрация в 8 раз выше, чем  в  интерстициальной.  Взрослому  человеку  в
день нужно не менее 3,5—4,5 мг магния,  чтобы  не  расходовать  его  костные
резервы.  Богаты  магнием  зелень,  где  он  выполняет  ключевую  роль   при
фотосинтезе в составе хлорофилла, морепродукты  и  мясо,  орехи  и  семечки,
бобовые, бананы и цитрусовые, шоколад, патока и кокосы. Впрочем,  если  этих
разносолов на столе нет, полезно помнить, что очень богаты  данным  металлом
маковые зерна, а также самый обыкновенный... чай.
      Магний  всасывается  в  тонком  кишечнике,  при  участии  витамина  D,
примерно на 40% от его поступления с  пищей.  Избыток  фитиновой  кислоты  и
жирных кислот, а  также  алкоголь  отрицательно  влияют  на  его  абсорбцию.
Высокие  концентрации  магния  в  кишечном  содержимом   мешают   всасыванию
кальция,   но   не   наоборот.   Магний   экскретируется   почками,   причём
эффективность  его  реабсорбции  может  достигать   95%.   Почки   варьируют
экскрецию  магния  в  равновесном,  по   отношению   к   поступлению   этого
электролита, режиме, в широчайшем диапазоне  —  от  1  до  250  мМ  в  день.
Алкоголь препятствует  реабсорбции  магния  в  нефронах.  Кальций  и  магний
конкурируют при реабсорбции. Магний — составная часть минерального  вещества
костей, участник работы трансфосфорилирующих ферментов  и  амино-ацил-т-РНК-
синтетаз,    обеспечивающих    условия    для    трансляции    белков.     В
электрофизиологических процессах определённое значение  имеет  роль  магния,
как антагониста кальция, проявляющаяся в их различном влиянии на ЦНС.
      Центральные органы, регулирующие  кальций-фосфорно-магниевый  обмен  —
паратиреоидные железы.
      В   гистологии   данные   органы   называются   околощитовидными   или
паратиреоидными.
      Нижние паращитовидные железы возникают из того же третьего  глоточного
кармана, который дают  начало  и  тимусу  (см.  выше),  а  верхние  являются
дериватами четвёртого глоточного кармана. Таким образом, у верхних и  нижних
полюсов каждой из долей щитовидной железы, вне капсулы последней, но под  её
фасцией, в норме, обнаруживается по одной паращитовидной железе.
      Однако, топография данного эндокринного органа, быть  может,  наиболее
изменчива среди всех эндокринных желез. У  очень  значительной  части  людей
(более 10%) дополнительные паращитовидные  тельца  обнаруживаются  по  всему
ходу эмбриональной миграции глоточных  карманов:  в  том  числе,  в  тимусе,
переднем  средостении,  близ  каротидных   артерий.   Они   служат   нередко
источником эктопических гормонообразующих опухолей.
      Паращитовидные  железы  —   наиболее   «молодое»   органное   открытие
эндокринологов.  Верхние  наружные  паращитовидные  железы  впервые   описал
шведский анатом И.К. Сундстрём, только в 1880 г.
      Паращитовидные  железы  состоят  из  капсулы,  стромы  и   недольчатой
паренхимы, в которой  представлены  мелкие  главные  клетки  двух  подвидов:
тёмные, содержащие секреторные гранулы и, вероятно, покоящиеся; и светлые  —
лишённые  таких  гранул  и  секреторно  активные,  последние  также   богаты
гликогеном.  В  железе  имеются  также  более  крупные  оксифильные  клетки,
появляющиеся, очевидно, путём трансформации главных в период пубертата  и  с
возрастом всё более многочисленные. Оксифильные клетки  рассматриваются  как
результат инволюции главных. Функция оксифильных клеток  точно  не  известна
доныне. По последним данным, парат-гормон может синтезироваться и в них.
      Главные клетки  обладают  очень  развитым  гладким  эндоплазматическим
ретикулюмом (ГЭР), в оксифильных ГЭР представлен слабее. Оксифильные  клетки
богаты,  а  главные   —   относительно   бедны   митохондриями.   Интересная
особенность нормальной структуры паращитовидных желез — наличие в каждой  из
них большого количества жира, накапливаемого с возрастом  (у  пожилых  —  до
70%  объема  желез).  При  гиперплазии  и   опухолях