Порушення обміну кальцію
Кальцій –макроелемент, що грає основну роль у функціонуванні м'язової тканини, клітин міокарда, нервової системи, шкіри та, звичайно, кісткової тканини. Іонізований кальцій служить внутрішньоклітинним посередником у дії ферментів і гормонів, що має велике значення.
Кальцій (комплекс іонізованого кальцію з білком кальмодуліном) надає регуляторний вплив не тільки на активність великої кількості ферментів (аденілатциклази, піруваткарбоксилази, піруватдегідрогенази, Ca2+-залежна протеїнкіназа (Ca2+-залежної протеїнкінази), Ca2+/a2 багатьох інших ) і транспорт іонів , а й у функціонування багатьох структурних елементів у клітині . Насамперед це актинміозиновий комплекс гладких м'язів, а в інших клітинах – мікрофіламенти, які впливають на рухливість, зміну форми клітин, вивільнення секреторних гранул, процес ендоцитозу.
Не менш значуща роль іонізованого кальцію як медіатора дії гормонів – вазопресину, адренокортикотропного гормону, ангіотензину II, серотоніну, гонадоліберину, лютеїнізуючого гормону (в сім'яниках та яєчниках). Складний каскад реакцій, у яких бере участь іонізований кальцій та контрольовані ним ферменти, призводить до здійснення фізіологічної дії гормонів на клітини. При виснаженні внутрішньоклітинних запасів кальцію, недостатньому надходженні кальцію ефект гормонів послаблюється чи зникає.
В організмі дорослої людини міститься в середньому близько 1-2 кг кальцію (до 1 кг у молодих людей і 0,5 кг у літніх) з яких більше 98% припадає на кістки скелета, з кальцію, що залишився, велика частина знаходиться внутрішньоклітинно і дуже невелике кількість – позаклітинно. Кальцій мінеральної фази лежить на поверхні кристалів перебуває у рівновазі з іонамипозаклітинної рідини, але лише невелика частина загального кальцію (приблизно 0,5%) піддається обміну. У сироватці крові 50% кальцію знаходиться у вільному (іонізованому) стані, 40% пов'язано з білком і 10% утворює комплекси з фосфатом, цитратом, бікарбонатом та лактатом. Вимірювання рівня іонізованого кальцію дозволяє найбільш точно встановити зв'язок між появою певних патологічних ознак та порушенням обміну кальцію.
У плазмі кальцій присутній у вигляді вільних іонів, у зв'язаному з білками вигляді і - трохи - у вигляді здатних до дифузії комплексів. Концентрація вільних іонів кальцію впливає на нейром'язову збудливість та інші функції клітин і знаходиться під суворим гормональним контролем (головним чином, як описано нижче, з боку паратиреоїдного гормону). Важливим фактором, що визначає концентрацію іонів кальцію, є концентрація білків у сироватці; головний білок, що зв'язує кальцій, - Альбумін.
ГІПОКАЛЬЦІЄМІЯ
Гіпокальціємія - зменшення вмісту кальцію в крові нижче 2 ммоль/л і може бути результатом : •недостатнього надходження кальцію з їжею •порушення всмоктування іонізованого кальцію в кишечнику •порушення функції ряду залоз внутрішньої секреції: паращитовидної, щитовидної, надниркових залоз та підшлункової залози
Потреба дорослих у кальції становить близько 8 мг/кг маси. У вагітних і матерів-годувальниць ця потреба зростає до 24 мг/кг, у грудних дітей потреба в кальції дорівнює 50-55 мг/кг. Кількість кальцію, яке дорослий або дитячий організм повинен отримати з їжею для того, щоб задовольнити зазначені потреби, дуже сильно залежить від характеру їжі і від вмісту в ній різних сполук, що сприяють або гальмують всмоктування кальціюу кишечнику.
Всмоктування кальцію не може : •при значному надлишку в їжі фосфору, внаслідок чого утворюється важкорозчинний триосновний фосфорнокислий кальцій (оптимальне співвідношення Са/Р становить 1 : 1,3—1,5) • при надлишку в їжі жирів, коли утворюються майже нерозчинні солі кальцію з жирними кислотами (кальцієві мила) •за наявності в їжі значних кількостей щавлевої кислоти та фітину (гексафосфатинозиту) внаслідок утворення нерозчинних солей кальцію •при нестачі вітаміну D - вітамін D підвищує активність піруватдекарбоксилази, який сприяє переходу піровиноградної кислоти в лимонне і тим самим створює оптимальне слабокисле середовище в кишковій стінці, необхідне для всмоктування кальцію - вітамін D гальмує накопичення кальцію з мітохондріями і прискорює вихід що, мабуть, пов'язано зі здатністю вітаміну D гальмувати процеси окисного фосфорилювання в мітохондріях (тому при нестачі вітаміну D кальцій затримується в мітохондріях клітин кишкового епітелію і не переходить у кров) - при гіповітамінозі D знижується активність стимульованої кальцієм АТФ- кишкового епітелію, що також гальмує всмоктування кальцію
Обмін кальцію, як і тісно пов'язані з ним обмін фосфору, дуже залежить від стану низки залоз внутрішньої секреції. Найбільше значення має гормон паращитовидних залоз - паратгормон.
Гіпофункція паращитовидних же ліз призводить до зниження концентрації іонізованого кальцію та збільшення неорганічного фосфору в крові. Посилення секреції паратгормону активує в кістці перехід стовбурових кісткових клітин на остеокласти і гальмує перетворення останніх на остеобласти. Останній ефект паратгормону синергічний з дієюкортизолу (див. далі).
Протилежний ефект на обмін кальцію має гормон щитовидної залози - тиреокальцитонін, який сприяє переходу кальцію з плазми крові в кісткову тканину. Тому гіперфункція щитовидної залози супроводжується зниженням рівня кальцію у крові. Цьому сприяє й те, що тиреокальцитонін гальмує реабсорбцію кальцію в канальцях нирок та кальцій втрачається із сечею.
Гормон кори надниркових залоз - кортизол сприяє значному підвищенню виділення кальцію як із сечею, так і через кишечник, тому що при цьому гальмується всмоктування кальцію в кишковій стінці та реабсорбція його в канальцях нирок. Це веде до вторинного гіперпаратиреоїдизму. Кортизол гальмує перетворення остеокластів на остеобласти. В результаті збільшується кількість остеокластів і як наслідок – резорбція кісткової тканини та розвиток остеопорозу.
Внаслідок стійкої гіпокальціємії змінюється нервово-м'язова збудливість та скоротливість м'язів.
Клінічна картина : • латентна тетанія (легка гіпокальціємія): м'язова стомлюваність, слабкість, посмикування окремих груп м'язів, оніміння та поколювання навколо рота, в кистях та стопах; позитивний симптом Хвостека, проте його спостерігають і в 10% здорових осіб; позитивний симптом Тукраїнсо; позитивний симптом Люста • явна тетанія (важка гіпокальціємія): гіпертонус м'язів до розвитку судом; спазм гладкої мускулатури (ларингоспазм) • віддалені ефекти гіпокальціємії: атрофія, ламкість нігтьових пластинок; сухість та лущення шкіри; дефекти емалі та гіпоплазія зубів; кальцифікація базальних гангліїв, у деяких випадках у поєднанні з ознаками паркінсонізму; кальцифікація кришталика (нерідко призводить до катаракти)
У фізіологічних умовах іони кальцію знижують проникність клітинної.мембрани для іонів При нестачі кальцію у позаклітинній рідині проникність клітинної мембрани зростає і іони переміщуються по градієнту концентрації, мембранний потенціал падає, у м'язовій клітині виникає спонтанне скорочення. Цьому сприяє і надходження у клітину вільного кальцію. Останній активує АТФ-азу м'язової клітини та сприяє розщепленню АТФ зі звільненням необхідної для скорочення м'яза енергії. За таким механізмом виникають напади спонтанних м'язових скорочень (тетанія) при гіпофункції паращитовидних залоз або видалення їх у тварин в експерименті.
ГІПЕРКАЛЬЦІЄМІЯ Гіперкальціємія - підвищення рівня кальцію в сироватці крові вище2,5-3 ммоль/л.
Найбільш важливим фактором, що веде до гіперкальціємії є гіперфункція паращитовидних залоз – гіперпаратиреоз. Надлишок паратгормону збільшує диференціацію стовбурових клітин остеокласти, а також збільшує активність кожного остеокласту; гальмує диференціацію остеокластів в остеобласти і цим знижує кількість останніх і, нарешті, знижує активність кожного остеобласту. В результаті кісткова тканина втрачає кальцій. Кісткова тканина замінюється фіброзною, стає м'якою - виникає фіброзна остеодистрофія. Кількість кальцію у крові при цьому підвищується, концентрація неорганічного фосфору знижується. Цьому сприяє посилене всмоктування кальцію в кишечнику і реабсорбція в нирках. У нирках відбувається звапніння клітин канальцевого епітелію та випадання фосфорнокислих та вуглекислих солей кальцію у просвіті канальців. Іноді це є основою для утворення каменів у сечовому тракті. Якоюсь мірою подібні явища можуть виникати і при надлишку в організмі вітаміну D, який у великих дозах імітує ефекти паратгормону.
Відносна гіперкальціємія може виникати при ацидозі, коли кальцій переходить з неактивної білковозв'язаної форми в іонізовану активну форму.
Гіперкальціємія при злоякісних новоутвореннях може бути обумовлена метастазами пухлини в кістки, посиленою продукцією пухлинними клітинами ПГЕ2, що викликає резорбцію кісткової тканини, дією активуючого остеокласти фактора, секретованого лейкоцитами, і, нарешті, паратиреоїдним гормоном.
При гострій нирковій нежорсткості гіперкальціємія зазвичай в ранній діуретичній фазі розвивається внаслідок резорбції депозитів кальцію в м'яких тканинах і посиленої продукції метаболіту вітаміну D нирковою тканиною, що регенерує. Тіазиди посилюють реабсорбцію кальцію у ниркових канальцях.
До клінічних симптомів гіперкальціємії відносяться : •відсутність апетиту, нудота, блювання, біль у животі (розвивається виразка шлунка та 12-палої кишки, панкреатит), запори •слабкість, стомлюваність, зниження маси тіла; ниркова недостатність
Гіперкальціємія викликає спазм аферентних артеріол, знижує нирковий кровотік (переважно в корковій речовині, ніж у медулярному), клубочкову фільтрацію в окремому нефроні та в нирці в цілому, пригнічує реабсорбцію в канальцях натрію, магнію та калію, підвищує та іонів водню. Порушеннями функції нирок можна пояснити більшість клінічних проявів гіперкальціємії.
Гостра гіперкальціємія властива слабкість, полідипсія,поліурія, нудота, блювання, підвищення артеріального тиску, що змінюється при розвитку дегідратації гіпотонією і далі колапсом, загальмованість та ступор.
При хронічній гіперкальціємії неврологічна симптоматика виражена негаразд різко. Поліурія і як наслідок полідипсія розвиваються через зниження концентраційної здатності нирок внаслідок порушення активного транспорту натрію, що протікає за участю Na-K-АТФази, з висхідного коліна петлі нефрону в інтерстицій та вимивання натрію з медули, внаслідок чого знижується кортико-медиляр та порушується реабсорбція осмотично вільної води. Одночасно знижується проникність дистальних канальців та збиральних трубочок для води. Зменшення обсягу позаклітинної рідини посилює реабсорбцію бікарбонату та сприяє розвитку метаболічного алкалозу, а підвищення секреції та екскреції калію – гіпокаліємії.