Kalcija un fosfora avoti uzturā

Ieteicamā minimālā kalcija dienas deva pieaugušajam ir 700 mg. Attīstītajās valstīs dzīvojošo cilvēku ikdienas uzturā iekļautie pārtikas produkti satur aptuveni 1000 mg kalcija. Galvenie kalcija avoti starp pārtikas produkti ir piens un piena produkti.

Kalcijs ir atrodams arī pupiņās, riekstos, dārzeņos, zaļumos. Miltus un dažus pārtikas produktus var mākslīgi bagātināt ar kalciju. Dažās vietās liels kalcija daudzums ir atrodams krāna ūdenī.

Zarnās (galvenokārt iekšā divpadsmitpirkstu zarnas) kalcijs uzsūcas mazāk par 50% - pārējais izdalās ar izkārnījumiem. Kalcija līmeņa regulēšana organismā notiek endokrīnās sistēmas dēļ – hormoni kontrolē kalcija vielmaiņu, tādējādi nodrošinot nepieciešamo līdzsvaru starp kalcija uzņemšanu organismā un tā uzsūkšanos.

Fosfors ir atrodams lielākajā daļā pārtikas produktu. Šī elementa dienas deva ar pārtiku ir aptuveni 100 mg. Augsts fosfora saturs gaļā un piena produktos.

Kalcija un fosfora sadalījums organismā

Vidējais kalcija (Ca) saturs vesela cilvēka organismā ir 1 kg; fosfors (P) - 600 g (fosfors organismā atrodas oksīda veidā - PO 4). Apmēram 99% kalcija un 85% fosfāta ir atrodami kaulu audos. Abi šie elementi kaulu audos ir daļa no hidroksiapatīts- Ca 10 (PO 4) 6 OH 2. Hidroksiapatīta kristāli un proteīns kolagēns- kaulu un zobu pamata struktūras elementi. Apmēram 65% no kaulu masas ir kalcijs un fosfors. Mazāk nekā 1% kalcija, kas atrodas kaulaudos, ir iesaistīts apmaiņā ar kalciju asinīs. Tādējādi organismam ir iespēja izvadīt šo elementu no kauliem asinīs, ja tā līmenis kaulaudos ir augstāks nekā nepieciešams, un arī nodrošināt kalcija reverso transportu, ja tā koncentrācija asinīs ir pazemināta.

Asinīs cirkulē aptuveni 8,7 mmol (350 mg) kalcija. Parasti tā koncentrācija ir aptuveni 2,5 mmol / l. Puse no asinīs cirkulējošā kalcija saistās ar albumīnu (olbaltumvielām), un ar proteīnu nesaistītais kalcijs ir jonizētā (brīvā) formā - Ca 2+ (vai Ca ++).

Kalcijs jonizēts- ļoti nelielai daļai no kopējā kalcija krājuma organismā, kas atrodas katrā ķermeņa šūnā, ir svarīga loma. Tā ir kalcija brīvā frakcija (Ca ++), kas ir fizioloģiski aktīva. Kalcija līmeņa vērtība šūnās tiek izteikta nmol/l- tā ir 1/1000 no līmeņa asins plazmā.

Apmēram 15% fosfātu nav atrodami kaulos – tie ir sadalīti starp ekstracelulāro telpu un šūnām (arī asinīm). Apmēram 1% no kopējā fosfātu kopuma organismā atrodas asins plazmā ( vidējais līmenis fosfora saturs asinīs - 1 mmol / l).

Kalcija un fosfāta funkcijas

Kalcijs un fosfāti ir galvenās kaulu un zobu sastāvdaļas. Jonizētais kalcijs, kas cirkulē asins plazmā, ir kofaktors ( kofaktors - ne-olbaltumvielu savienojums, kas darbojas kā aktīvs centrs, kas nepieciešams, lai proteīns veiktu savu bioloģisko funkciju).

Pateicoties jonizētajam kalcijam, asins recēšanas procesā iesaistītie fermenti var veikt savu funkciju. Turklāt šī elementa jonizētā forma darbojas kā kalcija avots, kas nepieciešams dažādu šūnu līmenī notiekošo procesu funkcionēšanai, piemēram, miokarda (sirds muskuļa), gludo muskuļu un skeleta muskuļu, neiromuskulāro muskuļu kontrakcijai. transmisija, nervu impulsu elektriskā vadīšana utt. Dažādu hormonu darbības procesu regulēšanas procesi uz mērķa šūnām notiek arī ar kalcija līdzdalību, kas ir neatņemama to īstenošanas sastāvdaļa. Tas ir, hormonu efektivitāte ir tieši atkarīga no jonizētā kalcija līmeņa. Ļoti maz fizioloģisko procesu cilvēka organismā var veikt bez vismaz minimālais daudzums kalcija joni šūnā.

Fosfāti ir daļa no galvenajām bioloģiski aktīvajām molekulām: fosfolipīdiem (visu šūnu membrānu strukturālajiem komponentiem), DNS un RNS (nukleīnskābes) un citiem starpproduktiem (starpproduktiem ar īsu dzīves ilgumu, kas veidojas dažādu ķīmisku reakciju laikā un pēc tam tālāk reaģē uz ķīmiskās reakcijas galaprodukti, tostarp ATP (adezīntrifosfāts) - galvenais šūnu enerģijas avots. Neorganiskais fosfāts, kas neietilpst lielākās organiskās molekulās, darbojas kā buferis asinīs un urīnā, piedaloties regulēšanas procesā. skābju-bāzes līdzsvars(pH) asinīs.

Daudzas šo šūnu funkcijas ir atkarīgas no kalcija un fosfāta līmeņa uzturēšanas diezgan šaurās robežās. ķīmiskie elementi. Zemāk mēs aplūkojam mehānismus, kas ir atbildīgi par kalcija līmeņa regulēšanu asins plazmā. Jāatzīmē, ka regulējošo mehānismu pārkāpums bieži izraisa patoloģiskas izmaiņas kalcija un fosfātu saturā.

Plazmas kalcija līmeņa fizioloģiskā kontrole

Kalcija līmenis asins plazmā palīdz novērtēt līdzsvaru starp šī elementa uzņemšanu ar pārtiku, kam seko uzsūkšanās kuņģa-zarnu traktā un tā izvadīšana no organisma ar urīnu. Kalcijs cirkulē arī starp plazmu un kaulaudiem. Kalcija transportu un tā koncentrācijas pakāpi asinīs kontrolē divi hormoni - parathormons (PTH, parathormons) Un kalcitriols(D vitamīna atvasinājums). Parathormons un kalcitriols arī regulē plazmas fosfātu līmeni.

Parathormons. Avots, sekrēcija un darbība

Parathormons tiek ražots epitēlijķermenīšu dziedzeri(sīki dziedzeri, kas atrodas netālu no vairogdziedzera) un ir atbildīgi par kalcija līmeņa regulēšanu asinīs. Parathormona dziedzeri sastāv no šūnām, kas ir ļoti jutīgas pret jonizētā kalcija koncentrāciju asinīs, kas plūst uz dziedzeriem. Pazemināts kalcija līmenis asinīs stimulē epitēlijķermenīšu darbību, un rezultātā palielinās parathormona ražošana (skat. 1. attēlu).

1. attēls. Parathormona darbība. Kalcija līmeņa regulēšana asins plazmā

Prathormons ar asins plūsmu nonāk mērķa orgānos - kaulos un nierēs. Rezultātā kalcijs tiek atbrīvots no kaulaudiem un samazinās tā izdalīšanās (izdalīšanās) līmenis no organisma caur nierēm ar urīnu. Kalcija koncentrācijas palielināšanās gadījumā plazmā samazinās parathormona ražošana. Tādējādi tiek atjaunota normāla kalcija koncentrācija asinīs.

Parathormons ir iesaistīts arī fosfātu koncentrācijas regulēšanā asinīs. Parathormona iedarbība uz nierēm palielina fosfāta izdalīšanos ar urīnu, kā rezultātā samazinās tā koncentrācija plazmā. Tādējādi parathormona darbības gala rezultāts ir kalcija līmeņa paaugstināšanās un fosfātu līmeņa pazemināšanās plazmā.

Kalcitriols. Avots, sekrēcija un darbība

Kalcitriols (1,25-dihidroksiholekalciferols) ir D vitamīna atvasinājums; sekosteroīdu struktūras hormons, ko izdala nieres, kas ir atbildīgs par kalcija koncentrācijas regulēšanu plazmā. D vitamīnu var uzņemt ar pārtiku un sintezēt ar ultravioleto starojumu ādā no 7-dehidroksiholesterīna (holesterīnam līdzīga komponenta). Neatkarīgi no uzņemšanas avota D vitamīns tiek pārveidots par kalcitriolu divpakāpju procesā (2. attēls).

2. attēls. Vitamīnu pārveidošanas processD uz kalcitriolu

Pirmā D vitamīna konversijas reakcija notiek aknās hidrooksidācijas rezultātā, kas izraisa kalcidiola veidošanos. Tad kalcidiols saistās ar D vitamīnu saistošo proteīnu un tiek transportēts uz nierēm, kur notiek otrā reakcija, kā rezultātā veidojas kalcitriols, aktīvā D vitamīna forma. Parathormons kontrolē kalcitriola plūsmu no nierēm asinīs.

Samazinoties kalcija koncentrācijai asinīs, palielinās parathormona līmenis, kas arī izraisa kalcitriola sekrēcijas palielināšanos. Kalcitriola veidošanās līmeņa paaugstināšanas process, kā arī parathormona veidošanās tiek aktivizēts, samazinoties jonizētā kalcija koncentrācijai plazmā, un kad augsts līmenis jonizētā kalcija koncentrāciju asinīs vai fosfātu, šo divu hormonu sekrēcija tiek palēnināta (inhibēta).

Kalcitriola galvenā darbība ir vērsta uz kuņģa-zarnu trakta darbības regulēšanu - homons stimulē kalcija un fosfora uzsūkšanos, kas organismā nonāk ar pārtiku. Kalcitriola iedarbība ir saistīta ar kalcija un fosfāta koncentrācijas palielināšanos asinīs. Tāpat kā parathormons, kalcitriols ir atbildīgs par kalcija un fosfātu koncentrācijas fizioloģiskā līdzsvara regulēšanu asins plazmā.

Kalcija un fosfora fizioloģiskās koncentrācijas uzturēšana asinīs ir atkarīga no šādiem faktoriem:

• Diēta, kurā jāiekļauj pārtikas produkti ar nepieciešamo kalcija, fosfora un D vitamīna saturu
• Pilnīga kuņģa-zarnu trakta darbība lai palīdzētu organismam absorbēt šīs uzturvielas
• Insolācija( ultravioletā starojuma iedarbība uz ādu). Lai nodrošinātu pietiekamu D vitamīna endogēno sintēzi, cilvēkam ir jāsauļojas.
• parathormona sekrēcija, kas ir atkarīgs no epitēlijķermenīšu pilnīgas darbības
• Aknu un nieru darbība, kurā D vitamīns tiek pārveidots par kalcitriolu
• nieru veselība, kurā notiek ne tikai kalcitriola ražošana, bet arī kalcija un fosfāta izdalīšanās process ar urīnu
• Kaulu audu metabolisma (apmaiņas) process, kas ļauj uzturēt nepieciešamo kalcija un fosfāta apmaiņu starp kaulaudiem un asinīm

Jāpiebilst, ka noteikta jonizētā kalcija koncentrācija asinīs ir daudz svarīgāka, lai uzturētu organisma dzīvības procesu, nevis kaulaudos. Tāpēc, kad kalcija rezerves ir ierobežotas, organisms upurē kaulu mineralizāciju, lai nodrošinātu nepieciešamo kalcija jonu koncentrāciju plazmā.

Pieauguša cilvēka ķermenī ir aptuveni 1,5 kg kalcija un vairāk nekā 1 kg fosfora. Šīs ir tās 2 galvenās minerālu sastāvdaļas. No šī daudzuma 98% kalcija un 85% fosfora ir saistīti ar kauliem un zobiem. Vēl viens fonds ir kalcija joni, kas izšķīdināti šķidrumos vai apvienoti ar olbaltumvielām šķidrumos un audos. Kalcija koncentrācija šūnās ir atkarīga no tā koncentrācijas ekstracelulārajā šķidrumā.

Ca2 + koncentrācijas svārstību robežas veselu cilvēku asinīs ir 2,12-2,6 mmol / l (9-11 mg / dl). Daudzus procesus organismā regulē kalcijs, piedaloties olbaltumvielām, kas to īpaši atpazīst (kalmodulīns, kalelektrīni, kalpaīni utt.). Darbības potenciālu ģenerēšana un elektromehāniskā savienošana, hormonālo signālu pārraide un šūnu kustība ir atkarīga no kalcija. Kalcijs regulē arī dzīvībai svarīgu ārpusšūnu procesu ātrumu - piemēram, asins koagulāciju. Pārmērīgs kalcija daudzums var izraisīt šo procesu traucējumus, apoptozi vai šūnu nāvi.

No 0,6 līdz 1 g kalcija nāk no pārtikas (norma ir vismaz 0,6 g). Kalcijs slikti uzsūcas kuņģa-zarnu traktā, izdalās caur nierēm (līdz 0,3 g dienā) un sviedru dziedzeriem (līdz 0,1 g dienā). Plazmā 40% kalcija ir saistīti ar albumīnu (saistītā forma), 15% ar skābiem organiskiem anjoniem. Pārējais ir brīvā formā.

Plazmas jonizētā kalcija līmeni regulē mijiedarbībā esošie hormoni paratireokrinīns un kalcitonīns, kā arī D vitamīns. To kontrolē pieaugušajam starp skeletu un asins plazmu apmainās ar aptuveni 0,5 g kalcija dienā.

Kalcija vielmaiņa organismā ir cieši saistīta ar fosfātu apmaiņu, kas lielāko daļu ārpusšūnu kalcija saista hidroksilapatīta kristālu veidā saliktās mineralizētās struktūrās – kaulos.

Fosfors ļoti aktīvi uzsūcas kuņģa-zarnu traktā. Ar pārtiku vidēji dienā tiek piegādāts aptuveni 1,2 g fosfora. Lai diagnosticētu fosfora-kalcija metabolisma traucējumus, fosfora koncentrācija asinīs jānosaka tukšā dūšā, jo atšķirībā no kalcija līmeņa tie palielinās pēc ēšanas.

Tukšā zarnā tiek absorbēti līdz 90% no dienā uzņemtā fosfātu daudzuma. Nieres izdala 15% filtrējamo fosfātu ar urīnu, līdzsvarā ar šo jonu uzņemšanu. Fosfātu var aktīvi izdalīt kanāliņos. Fosfātu reabsorbcija notiek 9/10 proksimālajās kanāliņos un 1/10 nefrona tālākajās daļās.

Papildus 85% fosfora, kas nogulsnējas kaulos un zobos, mīkstajos audos ir ievērojama daļa saistītā fosfora un fosfāta anjona (līdz 14%). Tikai 1% fosfora ir ārpusšūnu šķidrumā. Makroergiskie fosfātu savienojumi un fosforilētie aktīvie metabolīti parasti nevar brīvi atstāt šūnas. Tāpēc tikai 12% plazmas fosfāta ir saistīti ar olbaltumvielām, pārējie ir brīvie fosfātu anjoni. Fosfora līmenis plazmā ir atkarīgs no faktoriem, kas regulē kalcija metabolismu.

Kalcija un fosfora nogulsnēšanās procesi kaulos un to uzsūkšanās/izvadīšana zarnās un nierēs ir savstarpēji līdzsvaroti tā, ka šo jonu koncentrācija asinīs mainās ļoti šaurās robežās. 1

Plazmas Ca2+ koncentrācija tiek regulēta ar augstu precizitāti; izmaiņas tajā tikai par 1% aktivizē homeostatiskos mehānismus, kas atjauno līdzsvaru. Galvenie Ca2+ metabolisma regulatori asinīs ir parathormons, kalcitriols un kalcitonīns.

Parathormons(PTH) tiek sintezēts kā prekursors – preprohormons, kas satur 115 aminoskābju atlikumus. Pārejot uz sekrēcijas pūslīšiem (vezikulām), preprohormons tiek pārveidots par nobriedušu hormonu, kas ietver 84 aminoskābju atlikumus. Neskartu PTH var sadalīt īsos peptīdos. N-gala peptīdiem, kas satur 34 aminoskābju atlikumus, ir pilna bioloģiskā aktivitāte, un tos izdala dziedzeri kopā ar nobriedušu PTH. Hormonu sadalīšanās ātrums samazinās ar zemu kalcija jonu koncentrāciju un palielinās ar augstu kalcija jonu koncentrāciju.

PTH sekrēciju regulē kalcija jonu līmenis plazmā: hormons tiek izdalīts, reaģējot uz kalcija koncentrācijas samazināšanos asinīs.

PTH mērķa orgāni ir kauli un nieres, kā arī zarnas (netieša darbība). Nieru un kaulu šūnās ir lokalizēti specifiski receptori, kas mijiedarbojas ar parathormonu, kā rezultātā tiek uzsākta ar adenilāta ciklāzi saistīta notikumu kaskāde.

PTH atjauno normālu kalcija jonu līmeni ekstracelulārajā šķidrumā tiešā veidā ietekme uz kauliem (adenilāta ciklāzes aktivizēšana stimulē osteoklastu vielmaiņas aktivitāti, kā rezultātā notiek Ca2 + mobilizācija no kaula (1. att.) un fosfātu plūsma asinīs un nierēs (stimulē Ca2 + reabsorbciju caur nierēm). nieru distālās kanāliņu) un netiešs(stimulējot kalcitriola sintēzi) iedarbojas uz zarnu gļotādu, paaugstinot šajā gadījumā Ca2+ uzsūkšanās efektivitāti zarnās. Nierēs PTH samazina arī fosfātu reabsorbciju.

7. attēls

PTH ietekme. 1 - PTH stimulē kalcija mobilizāciju no kauliem; 2-| stimulē kalcija jonu reabsorbciju nieru distālās kanāliņos; 3 - PTH aktivizē 1,25(OH) 2 D3 veidošanos nierēs, kas izraisa Ca2+ uzsūkšanās stimulāciju zarnās.

Kalcitriols tāpat kā citi steroīdie hormoni, tas tiek sintezēts no holesterīna. Kalciferola tiešais prekursors ir holekalciferols (D3 vitamīns). . Neliels daudzums D3 vitamīna ir atrodams pārtikā, bet lielākā daļa kalcitriola sintēzē izmantotā vitamīna veidojas ādā no 7-dehidroholesterīna neenzimatiskas reakcijas laikā ultravioletās gaismas ietekmē. Kalcitriola veidošanās sākas aknās un beidzas nierēs (7. att.).

Aknās holekalciferols tiek hidroksilēts pie 25. oglekļa atoma, veidojot 25-hidroksiholekalciferolu.

Hidroksilēšana, kas notiek nierēs, ir ātrumu ierobežojošais solis. Tas ir 1,25(OH) 2 D3, kas ir D3 vitamīna aktīvā forma. Šo reakciju stimulē zema Ca2+ jonu koncentrācija asinīs un parathormons. Kalcitriola līmeņa paaugstināšanās inhibē nieru 1a-hidroksilāzi.

8. attēls

Kalcitriols, tāpat kā citi steroīdu hormoni, saistās ar intracelulāro receptoru, mijiedarbojas ar hromatīnu, maina noteiktu olbaltumvielu sintēzes ātrumu. Rezultātā tiek stimulēta kalcija un fosfāta uzsūkšanās zarnās un kalcija mobilizācija no kauliem.

Kalcitonīns- polipeptīds, kas sastāv no 32 aminoskābju atlikumiem ar vienu disulfīda saiti. Hormonu kā augstas molekulmasas prekursoru proteīnu izdala parafolikulārās vairogdziedzera K-šūnas vai parathormona C-šūnas. Kalcitonīna sekrēcija palielinās, palielinoties Ca2+ koncentrācijai, un samazinās, samazinoties Ca2+ koncentrācijai asinīs. Kalcitonīns kavē Ca2+ izdalīšanos no kauliem un stimulē tā izdalīšanos caur nierēm ar urīnu.

Kalcitriola trūkums bērniem izraisa slimību rahīts, un pieaugušajiem tas var izraisīt vielmaiņas traucējumus kaulu audos. Negatīvs līdzsvars starp kalcija nogulsnēšanās un izskalošanās procesiem, īpaši vecumdienās, izraisa slimības osteoporoze.

Agrā bērnībā (īpaši pirmajā dzīves gadā) vadošo vietu ieņem slimības (vai stāvokļi), kas saistīti ar fosfora-kalcija metabolisma traucējumiem.

Tas ir saistīts ar ārkārtīgi augsto bērna attīstības ātrumu: pirmajos 12 dzīves mēnešos ķermeņa svars palielinās vidēji 3 reizes, garums - par 1,5.

Šādu intensīvu ķermeņa izmēru palielināšanos ļoti bieži pavada absolūts vai relatīvs kalcija un fosfora deficīts organismā.

Kalcija un fosfopēnisko stāvokļu veidošanos izraisa dažādi faktori: vitamīnu (galvenokārt D vitamīna) deficīts, D vitamīna metabolisma traucējumi vairāku enzīmu sistēmu nenobrieduma dēļ, samazināta fosfora un kalcija uzsūkšanās zarnās, kā arī to reabsorbcija nierēs, endokrīnās sistēmas traucējumi, fosfora-kalcija metabolisma regulēšana, mikroelementu stāvokļa novirzes un daudz kas cits.

Hiperkalciēmijas stāvokļi ir daudz retāk sastopami. Tie, kā likums, ir jatrogēni, taču tie rada ne mazāku apdraudējumu organismam kā hipokalciēmija.

Trīs galvenie momenti nosaka fosfora-kalcija metabolismu organismā:

1. fosfora un kalcija uzsūkšanās zarnās;
2. to apmaiņa starp asinīm un kaulaudiem;
3. Ca un P izvadīšana no organisma - reabsorbcija nieru kanāliņos.

Galvenais Ca metabolismu raksturojošais rādītājs ir tā līmenis asinīs, kas parasti ir 2,3–2,8 mmol/l (P saturs asinīs ir 1,3–2,3 mmol/l).

Visi faktori, kas pasliktina kalcija uzsūkšanos zarnās un samazina tā reabsorbciju nierēs, izraisa hipokalciēmiju, ko daļēji var kompensēt ar Ca izskalošanos no kauliem asinīs, kas izraisa osteomalācijas vai osteoporozes attīstību.

Pārmērīga Ca uzsūkšanās zarnās izraisa hiperkalciēmiju, ko kompensē tā pastiprināta nogulsnēšanās kaulos (augšanas zonās) un izdalīšanās ar urīnu.

Organisma nespēja uzturēt normālu Ca līmeni asinīs izraisa vai nu smagus hipokalciēmiskus stāvokļus ar tetānijas izpausmēm, vai arī izraisa hiperkalciēmiju ar toksikozes ainu, Ca nogulsnēšanos dažādos audos un orgānos.

Dienas nepieciešamība pēc kalcija zīdaiņiem ir 50 mg uz 1 kg svara, t.i. bērnam dzīves otrajā pusē jāsaņem apmēram 500 mg.

Nozīmīgākais tās avots ir piena produkti: 100 ml sieviešu piena satur 30 mg Ca, tikpat daudz govs piena satur 120 mg.

Svarīgs ir tievās zarnas gļotādas stāvoklis: malabsorbcijas sindromus, enterītu pavada absorbcijas pasliktināšanās. D vitamīns ir galvenais Ca uzsūkšanās regulators.

Lielākā daļa (vairāk nekā 90%) kalcija un 70% fosfora atrodas kaulos neorganisku sāļu veidā. Dzīves laikā kaulu audi atrodas pastāvīgā radīšanas un iznīcināšanas procesā, pateicoties trīs veidu šūnu mijiedarbībai: osteoblastiem, osteocītiem un osteoklastiem. Kauli aktīvi iesaistās Ca un P metabolisma regulēšanā, saglabājot to stabilu līmeni asinīs. Samazinoties kalcija un fosfora līmenim asinīs (Ca x P reizinājums ir nemainīga vērtība un vienāda ar 4,5-5,0), osteoklastu darbības aktivizēšanās dēļ attīstās kaulu rezorbcija, kas palielina audu plūsmu. šie joni nonāk asinīs; palielinoties šim koeficientam, notiek pārmērīga sāļu nogulsnēšanās kaulā.

Puse no asinīs esošā Ca ir saistīta ar plazmas olbaltumvielām (galvenokārt albumīnu), no pārējās daļas vairāk nekā 80% ir jonizēts kalcijs, kas caur kapilāru sieniņu var nonākt intersticiālajā šķidrumā. Tieši viņš ir dažādu intracelulāro procesu regulators, tostarp konkrēta transmembrānas signāla vadīšana šūnā, saglabājot noteiktu neiromuskulārās uzbudināmības līmeni. Ar plazmas olbaltumvielām saistītais Ca ir rezerve vajadzīgā jonizētā kalcija līmeņa uzturēšanai.

regula

Galvenie fosfora-kalcija metabolisma regulatori kopā ar D vitamīnu ir parathormons (PG) un kalcitonīns (CT), vairogdziedzera hormons.

D vitamīns

"D vitamīns" - ergokalciferols (D 2 vitamīns) un holekalciferols (D 3 vitamīns). Ergokalciferols ir atrodams nelielos daudzumos dārzeņu eļļa, kviešu dīgļi; holekalciferols - zivju eļļā, pienā, sviestā, olās. Fizioloģiskā ikdienas nepieciešamība pēc D vitamīna ir diezgan stabila un ir 400-500 SV. Grūtniecības un zīdīšanas laikā tas palielinās par 1,5, maksimāli 2 reizes.

Normāls organisma nodrošinājums ar D vitamīnu ir saistīts ne tikai ar tā uzņemšanu ar pārtiku, bet arī ar veidošanos ādā UV staru ietekmē ar viļņa garumu 280-310 mikroni. Tajā pašā laikā ergokalciferols veidojas no ergosterola (D 2 vitamīna prekursors), bet holekalciferols veidojas no 7-dehidroholesterīna (D 3 vitamīna prekursors). Pie pietiekamas insolācijas (pēc atsevišķiem avotiem pietiek ar 10 minūšu plaukstu ekspozīciju) āda sintezē organismam nepieciešamo D vitamīna daudzumu.Pie nepietiekamas dabiskās insolācijas: klimatiskie un ģeogrāfiskie apstākļi, dzīves apstākļi (lauku apvidus vai industriālie apstākļi) pilsēta), sadzīves faktori, gadalaiks u.c. trūkstošajam D vitamīna daudzumam jābūt no pārtikas vai medikamentu veidā. Grūtniecēm D vitamīns nogulsnējas placentā, kas nodrošina jaundzimušo ar anti-rahitiskām vielām kādu laiku pēc piedzimšanas.

D vitamīna (t.i., tā aktīvo metabolītu) galvenā fizioloģiskā funkcija organismā ir organisma fosfora-kalcija homeostāzes regulēšana un uzturēšana vajadzīgajā līmenī. To panāk, ietekmējot kalcija uzsūkšanos zarnās, tā sāļu nogulsnēšanos kaulos (kaulu mineralizāciju) un kalcija un fosfora reabsorbciju nieru kanāliņos.

Kalcija uzsūkšanās mehānisms zarnās ir saistīts ar kalciju saistošā proteīna (CaBP) sintēzi, ko veic enterocīti, kuru viena molekula transportē 4 kalcija atomus. CaBP sintēzi inducē kalcitriols caur šūnu ģenētisko aparātu, t.i. pēc darbības mehānisma 1,25 (OH) 2 D 3 ir līdzīgs hormoniem.

Hipokalciēmijas apstākļos D vitamīns īslaicīgi palielina kaulu rezorbciju, uzlabo kalcija uzsūkšanos zarnās un tā reabsorbciju nierēs, tādējādi paaugstinot kalcija līmeni asinīs. Ar normokalciēmiju tas aktivizē osteoblastu darbību, samazina kaulu rezorbciju un tā kortikālo porainību.

Pēdējos gados ir pierādīts, ka daudzu orgānu šūnās ir kalcitriola receptori, kas tādējādi ir iesaistīts intracelulāro enzīmu sistēmu universālajā regulēšanā. Attiecīgo receptoru aktivizēšana ar adenilāta ciklazes un cAMP palīdzību mobilizē Ca un tā saistību ar kalmodulīna proteīnu, kas veicina signāla pārraidi un uzlabo šūnas un attiecīgi visa orgāna darbību.

D vitamīns stimulē piruvāta-citrāta reakciju Krebsa ciklā, piemīt imūnmodulējoša iedarbība, regulē sekrēcijas līmeni vairogdziedzeri stimulējošais hormons hipofīze, tieši vai netieši (caur kalciju) ietekmē aizkuņģa dziedzera insulīna ražošanu.

Parathormons

Otrs svarīgākais fosfora-kalcija metabolisma regulators ir parathormons. Šī hormona ražošana epitēlijķermenīšos palielinās hipokalciēmijas klātbūtnē un, jo īpaši, samazinoties jonizētā kalcija koncentrācijai plazmā un ārpusšūnu šķidrumā. Galvenie parathormona mērķa orgāni ir nieres, kauli un mazākā mērā kuņģa-zarnu trakts.

Parathormona iedarbība uz nierēm izpaužas kā kalcija un magnija reabsorbcijas palielināšanās. Tajā pašā laikā samazinās fosfora reabsorbcija, kas izraisa hiperfosfatūriju un hipofosfatemiju. Tiek arī uzskatīts, ka parathormons palielina nieru spēju veidot kalcitriolu, tādējādi uzlabojot kalcija uzsūkšanos zarnās.

Kaulu audos parathormona ietekmē kaulu apatītu kalcijs pāriet šķīstošā formā, kā rezultātā tas tiek mobilizēts un nonāk asinīs, ko papildina osteomalācijas un pat osteoporozes attīstība. Tādējādi parathormons ir galvenais kalciju aizturošais hormons. Tā veic ātru kalcija homeostāzes regulēšanu, pastāvīga regulēšana ir D vitamīna un tā metabolītu funkcija. PG veidošanos stimulē hipokalciēmija, ar augstu Ca līmeni asinīs tā ražošana samazinās.

Kalcitonīns

Trešais kalcija metabolisma regulators ir kalcitonīns, hormons, ko ražo vairogdziedzera parafolikulārā aparāta C šūnas. Iedarbojoties uz kalcija homeostāzi, tas ir parathormona antagonists. Tā sekrēcija palielinās, palielinoties kalcija līmenim asinīs, un samazinās, samazinoties. Diēta ar augstu kalcija saturu arī stimulē kalcitonīna sekrēciju. Šo efektu veicina glikagons, kas tādējādi ir CT ražošanas bioķīmisks aktivators. Kalcitonīns aizsargā organismu no hiperkalcimiskiem stāvokļiem, samazina osteoklastu skaitu un aktivitāti, samazinot kaulu rezorbciju, uzlabo Ca nogulsnēšanos kaulos, novēršot osteomalācijas un osteoporozes attīstību, kā arī aktivizē tā izdalīšanos ar urīnu. Tiek pieņemts, ka CT inhibējošs efekts uz kalcitriola veidošanos nierēs.

Fosfora-kalcija homeostāzi papildus trim iepriekš aprakstītajiem (D vitamīns, parathormons, kalcitonīns) ietekmē daudzi citi faktori. Mikroelementi Mg, Al ir Ca konkurenti absorbcijas procesā; Ba, Pb, Sr un Si var aizstāt to sāļos, kas atrodami kaulu audos; vairogdziedzera hormoni, somatotropais hormons, androgēni aktivizē kalcija nogulsnēšanos kaulos, samazina tā saturu asinīs, glikokortikoīdi veicina osteoporozes attīstību un Ca izskalošanos asinīs; A vitamīns ir D vitamīna antagonists uzsūkšanās procesā zarnās. Tomēr šo un daudzu citu faktoru patogēnā ietekme uz fosfora-kalcija homeostāzi parasti izpaužas ar būtiskām novirzēm šo vielu saturā organismā.

Fosfora-kalcija metabolisma pārkāpumi

Visbiežāk izpaužas fosfora-kalcija metabolisma pārkāpumi maziem bērniem.

Mūsu organisms spēj sintezēt organiskās vielas (piemēram, neaizvietojamās aminoskābes), bet vitamīniem, makro un mikroelementiem mūsu organismā jāiekļūst no ārpuses. Tāpēc kalcija un fosfora apmaiņa nav iespējama bez pastāvīgas šo mikroelementu, kā arī D3 vitamīna piegādes, kas veicina to uzsūkšanos. Turklāt fosfors un kalcijs ir iesaistīti daudzos dzīvībai svarīgos procesos, un to trūkums vai vielmaiņas traucējumi ir pilns ar nopietnām sekām.

Kāpēc mums vajadzīgs fosfors (P) un kalcijs (Ca 2+)?

Pirmkārt, jāatzīmē kalcija (Ca 2+) un fosfora (P) strukturālā funkcija - tie veido apmēram 90% no kaulaudu neorganiskās daļas (organisko matricu pārstāv kolagēns un citas vielas). Turklāt kaulu mineralizācijas īstenošanai ir nepieciešami abi mikroelementi: tie veido Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, kas tiek fiksēti kaulaudos. Lai tās tur noturētu, nepieciešams magnijs (Mg), bez kura no kauliem tiek izskalotas neorganiskās vielas.

Turklāt mikroelementu joni ir nepieciešami daudziem bioķīmiskiem procesiem mūsu organismā, un pati kalcija un fosfora apmaiņa ir ārkārtīgi sarežģīts process, kurā iesaistīti hormoni, vitamīni, citi mikroelementi un bioloģiski aktīvās vielas.

Ja mēs runājam par kalciju, tā galvenās funkcijas ir:

• Ca 2+ joni nepieciešami impulsu pārnešanai nervu sistēmā;
• Piedalīties muskuļu kontrakcijā (šī iemesla dēļ kalcija-fosfora metabolisma pārkāpumos parādās krampji);
• Piedalīties asins koagulācijas kaskādes procesā (tie ir koagulācijas faktori);
• Tie ietekmē daudzu enzīmu darbību, tāpēc bioķīmisko reakciju ātrumu;
• Nepieciešams lipīdu peroksidācijai.

No pirmā acu uzmetiena nav pilnīgi skaidrs, kāpēc papildus kaulu stiprināšanai mums ir nepieciešams fosfors. Tomēr tas ir ļoti svarīgi pareizai vielmaiņai, jo:

• Tā ir daļa no ATP – universāla enerģijas akumulatora, kas nodrošina gandrīz visus no enerģijas atkarīgos procesus šūnās;
• Nepieciešams nervu impulsu pārraidei;
• Piedalās olbaltumvielu, ogļhidrātu - organismam nepieciešamo organisko vielu metabolismā un sintēzē;
• Tā ir šūnu membrānu, nukleīnskābju strukturāla sastāvdaļa (atbild par ģenētiskās informācijas uzglabāšanu, ieviešanu);
• Daļēji atbalsta (kā daļa no asins bufersistēmas);
• Uzlabo kalcija uzsūkšanos kaulos.

Kā redzams, fosfors un kalcijs ne tikai nodrošina stiprus kaulus, bet arī nodrošina daudzu fizioloģisko procesu un ķīmisko reakciju norisi mūsu organismā.

Kā notiek kalcija un fosfora apmaiņa?

Kalcijs (Ca 2+) un fosfors (P) nonāk organismā ar pārtiku (vai ar speciālām zāles), pēc tam uzsūcas zarnās, piedaloties daudzām vielām, kas regulē kalcija un fosfora apmaiņu. Pēc tam tie nonāk asinsritē, un no turienes tie tiek absorbēti kaulaudos.

Mūsu ķermeņa kauli ir sava veida fosfora un kalcija depo (rezervuārs). Tāpat mikroelementi atrodas asinīs, šūnās, starp šūnu šķidrumu, kur tie veic vairākas specifiskas funkcijas. Turklāt aptuveni 90% mikroelementu atrodas kaulos, un barības nepietiekamības vai paaugstinātas nepieciešamības gadījumā tie no turienes iziet, kas noved pie kaulu blīvuma samazināšanās.

Šie mikroelementi tiek izvadīti caur nierēm, un to vielmaiņu regulē vairogdziedzera hormoni, epitēlijķermenīšu dziedzeri, D vitamīns. Tāpat kalcija-fosfora vielmaiņu ietekmē arī daži citi mikroelementi (magnijs, silīcijs, cinks u.c.) un vitamīni.

Plašāk par kalcija un fosfora vielmaiņas traucējumiem, kā arī to korekcijas metodēm var lasīt rakstā otrā daļa.

Bioķīmija

Zobu audi

Periodonts UDC 616.31:577.1

Zabrosaeva L.I. Zobu un periodonta audu bioķīmija. (Izglītības un metodiskā rokasgrāmata). Smoļenska, SGMA, 2007, 74 lpp.

Recenzenti:

A.A.Čirkins, profesors, bioloģijas zinātņu doktors, Vitebskas bioķīmijas katedras vadītājs valsts universitāte viņiem. P. Mašerova.

V. V. Alabovskis, profesors, medicīnas zinātņu doktors, Voroņežas Valsts medicīnas akadēmijas Bioķīmijas katedras vadītājs.

Mācību līdzeklis sastādīts saskaņā ar Krievijas Federācijas Izglītības ministrijas (1996) mācību programmu medicīnas universitāšu zobārstniecības fakultātei. Šajā rokasgrāmatā ir iekļauti jautājumi par saistaudu, zoba un periodonta audu bioķīmiju, kā arī ar tiem tieši saistīta informācija par fosfora-kalcija metabolismu, tā regulēšanu, zoba un kaula cieto audu mineralizācijas bioķīmiskajiem aspektiem un fluora vielmaiņas funkcijas.

Rokasgrāmata paredzēta Zobārstniecības fakultātes studentiem, praktikantiem, rezidentiem. Atsevišķas nodaļas var interesēt medicīnas un pediatrijas fakultāšu studentus.

2. tabula, 15. attēli. Atsauces 78 nosaukumi.

Smoļenska, SGMA, 2007

Fosfora-kalcija metabolisms un tā regulēšana.

Kalcijs ir viens no pieciem (O, C, H, N, Ca) visbiežāk sastopamajiem elementiem, kas sastopami cilvēku un dzīvnieku organismā. Pieauguša cilvēka ķermeņa audos ir līdz 1-2 kg kalcija, no kura 98-99% ir lokalizēti skeleta kaulos. Kalcijs, kas ir daļa no mineralizētiem audiem dažādu veidu fosfātu sāļu un apatītu veidā, pilda plastiskas un atbalsta funkcijas. Ārpus kaula kalcijs, kas veido apmēram 1-2% no tā kopējā satura organismā, veic arī ārkārtīgi svarīgas funkcijas:

1. Kalcija joni ir iesaistīti nervu impulsu vadīšanā, īpaši acetilholīna sinapses jomā, veicinot neirotransmiteru izdalīšanos.

2. Kalcija joni ir iesaistīti mehānismā muskuļu kontrakcija, uzsākot aktīna un miozīna mijiedarbību, kad tie nonāk sarkoplazmā. No sarkoplazmas kalcija jonus izsūknē sarkoplazmatiskā retikuluma cisternās Ca2 + - atkarīgā ATPāze jeb t.s. "kalcija sūknis". Tā rezultātā notiek muskuļu relaksācija.

3. Kalcija joni ir vairāku enzīmu kofaktors, kas iesaistīti proteīnu sintēzē, glikogēns, enerģijas apmaiņa un citi procesi.

4. Kalcija joni viegli veido starpmolekulārus tiltus, saved kopā molekulas, aktivizējot to mijiedarbību šūnās un starp tām. Šis fakts izskaidro kalcija līdzdalību fagocitozē, pinocitozē un šūnu adhēzijā.

5. Kalcija joni ir nepieciešama asins koagulācijas sistēmas sastāvdaļa.

6. Kombinācijā ar proteīnu kalmodulīnu, kalcija joni ir viens no sekundārajiem starpniekiem hormonu iedarbībā uz intracelulāro metabolismu.

7. Kalcija joni palielina šūnu caurlaidību kālija joniem, ietekmē jonu kanālu darbību.

8. Pārmērīga kalcija jonu uzkrāšanās šūnās izraisa to iznīcināšanu un sekojošu nāvi.

Kalcijs nonāk organismā kā daļa no pārtikas sāļu veidā: fosfāti, bikarbonāti, tartrāti, oksaloacetāti, kopā - apmēram 1 g dienā. Lielākā daļa kalcija sāļu slikti šķīst ūdenī, kas izskaidro to ierobežoto uzsūkšanos kuņģa-zarnu traktā. Pieaugušajiem no kuņģa-zarnu trakta uzsūcas vidēji 30% no visa uztura kalcija, bērniem un grūtniecēm vairāk. Kalcija uzsūkšanās no zarnu lūmena ietver Ca2+ saistošo proteīnu, Ca2+ atkarīgo ATP-āzi, ATP. D vitamīns, laktoze, citronskābe, olbaltumvielas palielina kalcija uzsūkšanos no kuņģa-zarnu trakta, un alkohols lielās devās un tauki to samazina.

Kalcija transportēšana ar asinīm notiek kombinācijā ar organiskām un neorganiskām skābēm, kā arī ar albumīniem un mazākā mērā ar plazmas globulīniem. Šīs kalcija transporta formas kopā veido saistīto asins kalciju - sava veida asins kalcija depo. Turklāt asinīs ir arī jonizēts kalcijs, kas parasti ir 1,1-1,3 mmol / l. Kopējais kalcija saturs asins serumā ir 2,2-2,8 mmol / l. Hipokalciēmija rodas ar rahītu, hipoparatireozi, ar zemu kalcija saturu pārtikā un tā uzsūkšanās pārkāpumu kuņģa-zarnu traktā. Hiperkalciēmija tiek novērota hiperparatireozes, D hipervitaminozes un citu patoloģisku stāvokļu gadījumā. Kalcija jons un tā pāra fosfāta jons atrodas asins plazmā koncentrācijās, kas ir tuvu to sāļu šķīdības robežai. Tāpēc kalcija saistīšanās ar plazmas olbaltumvielām novērš sedimentācijas un ārpusdzemdes audu pārkaļķošanās iespēju. Albumīnu un mazākā mērā globulīnu koncentrācijas izmaiņas asins serumā pavada izmaiņas jonizētā un saistītā kalcija koncentrāciju attiecībās. Ķermeņa iekšējās vides pH skābes maiņa veicina kalcija pāreju uz jonizētu formu, bet sārmainā, gluži pretēji, tā saistīšanos ar olbaltumvielām.

No asinīm kalcijs nonāk mineralizētajos un mazākā mērā citos audos. Kaulu audi organismā darbojas kā kalcija depo. Perosts satur viegli maināmu kalciju, kas veido apmēram 1% no kopējā skeleta kalcija. Šis ir mobilais kalcija baseins. Sarkoplazmatiskā un endoplazmatiskā retikuluma mitohondrijiem, kodoliem, cisternām ir spēja uzkrāt kalciju. Tie satur no Ca2+ atkarīgās ATPāzes, kas veic kalcija jonu izdalīšanos no citoplazmas ekstracelulārajā šķidrumā (muskuļu kontrakcija) un Ca2+ iesūknēšanu sarkoplazmatiskā tīkla cisternās (muskuļu relaksācija) kopā ar ATP hidrolīzi. Kalcijs ir tipisks ārpusšūnu katjons. Kalcija koncentrācija šūnās ir mazāka par 1 µmol/l. Ja tas paaugstinās vairāk par 1 µmol/l, tad notiek daudzu enzīmu aktivitātes izmaiņas, kas izraisa normālas šūnas darbības traucējumus. Šūnu membrānu caurlaidības palielināšanās dažādos patoloģiskos apstākļos ir saistīta arī ar kalcija jonu transportēšanas aktivizēšanu šūnās. Šajā gadījumā palielinās membrānas fosfolipāzes A2 aktivitāte, polinepiesātinātās vielas izdalīšanās. taukskābes, lipīdu peroksidācijas procesu aktivizēšana membrānās un pastiprināta eikozanoīdu veidošanās, kas izraisa turpmāku membrānu struktūru caurlaidības palielināšanos līdz pat destruktīvu izmaiņu attīstībai tajās, izraisot šūnu nāvi. Zināms, piemēram, t.s. "Kalcija paradokss" - strauja sirds muskuļa darbības un vispārējā ķermeņa stāvokļa pasliktināšanās miokarda postishēmiskajā fāzē.

Kalcija izdalīšanās no organisma notiek galvenokārt caur zarnām kā daļa no žults, kuņģa sulas, siekalām un aizkuņģa dziedzera sekrēta (kopā aptuveni 750 mg dienā). Ar urīnu izdalās maz kalcija (apmēram 100 mg dienā), jo. 97–99% primārā urīna kalcija tiek reabsorbēti nieru vītņotajos kanāliņos. Pēc 35 gadu vecuma sasniegšanas palielinās kopējā kalcija izdalīšanās no cilvēka organisma.

Fosfors, tāpat kā kalcijs, ir viens no svarīgākajiem elementiem. Pieauguša cilvēka organismā ir ~1 kg fosfora. 85% no šī daudzuma veic strukturālas un mineralizējošas funkcijas, būdama daļa no skeleta kauliem. Liela daļa fosfora ir neatņemama sastāvdaļa dažādas organiskas vielas: fosfolipīdi, daži koenzīmi, makroerģiskie savienojumi, nukleīnskābes, nukleotīdi, fosfoproteīni, glicerīna fosfātu esteri, monosaharīdi un citi savienojumi. Piedaloties dažādu organisko savienojumu fosforilēšanās un defosforilēšanas reakcijās, fosfāts veic regulējošu funkciju. Šie procesi notiek, piedaloties specifiskām proteīnkināzēm. Tādā veidā tiek regulēta daudzu galveno enzīmu darbība: fosforilāzes, glikogēna sintāzes, kā arī kodola, membrānas proteīnu un citu savienojumu darbība. Neorganiskais fosfāts ir daļa no fosfātu bufersistēmas: NaH2PO4 / Na2HPO4 un tādējādi piedalās asins un audu skābju-bāzes stāvokļa uzturēšanā.

Cilvēka ķermeņa galvenais fosfora avots ir pārtika. Fosfora saturs cilvēka ikdienas uzturā svārstās no 0,6 līdz 2,8 g un ir atkarīgs no patērētās pārtikas sastāva un daudzuma. Galvenais fosfora daudzums ir pienā, gaļā, zivīs, miltu izstrādājumos un mazākā mērā ar dārzeņiem. Kuņģa-zarnu traktā fosfors uzsūcas labāk nekā kalcijs: uzsūcas 60-70% no uztura fosfora. Fosfora apmaiņa ir cieši saistīta ar kalcija apmaiņu, sākot ar uzņemšanu organismā ar pārtiku un beidzot ar izvadīšanu no organisma. Viņus vieno arī vispārējā endokrīnā regulācija.

Plazmā fosfors ir atrodams trīs formas: jonizēts (55%), saistīts ar olbaltumvielām (10%), saistīts ar kompleksoniem Na, Ca, Mg (35%). Parasti neorganiskā fosfāta saturs pieauguša cilvēka asins serumā ir 0,75 - 1,65 mmol / l un ir atkarīgs no vecuma, dzimuma, uztura utt. Bērnu asins serumā neorganiskā fosfāta saturs ir lielāks nekā pieaugušajiem un ir atkarīgs no augšanas intensitātes. Hiperfosfatēmija tiek novērota hroniskas nieru mazspējas, kaulu lūzumu dzīšanas, hipofīzes gigantisma, dažu kaulu audzēju, hipervitaminozes D gadījumā. Hipofosfatēmija rodas ar rahītu, hiperparatireozi, zemu fosfora saturu pārtikā un traucētu uzsūkšanos zarnās, kā arī tad, ja tiek uzņemts liels fosfora daudzums. tiek uzņemti ogļhidrāti. Fosfātu saturs asins šūnās 30-40 reizes pārsniedz to saturu plazmā. Šūnās, atšķirībā no asins plazmas, dominē organiskais fosfāts, piemēram, eritrocītos - 2,3 difosfoglicerāts, ATP, glikozes-6 fosfāts, fosfotriozes un citi organisko vielu fosforskābes esteri. Organiskā fosfāta koncentrācija šūnā ir gandrīz 100 reizes lielāka nekā neorganiskā. Asins plazmā dominē neorganiskais fosfāts, kas, nonākot šūnās, tiek izmantots dažādu organisko vielu fosforilēšanas reakcijām. Ir pierādīts, ka, piemēram, palielināta glikozes daudzuma iekļūšana šūnās ir saistīta ar neorganiskā fosfāta satura samazināšanos asins plazmā.

Fosfora noliktavas lomu veic skeleta kauli, kas satur fosforu formā dažāda veida apatīti un fosfora-kalcija sāļi. Fosfora izvadīšana no organisma notiek galvenokārt caur nierēm (64,4%), kā arī ar izkārnījumiem (35,6%). Neliels daudzums fosfora tiek izvadīts ar sviedriem. Nieru vītņotajos kanāliņos atkal uzsūcas līdz 90% fosfora. Fosfora reabsorbcija ir atkarīga no nātrija reabsorbcijas. Palielināta nātrija izdalīšanās ar urīnu ir saistīta ar pastiprinātu fosfora izdalīšanos. Urīna sastāvā dominē monoaizvietotie fosfāti (NaH2PO4), bet asins plazmā – diaizvietotie fosfāti (Na2HPO4). Urīnā NaH2PO4/Na2HPO4 attiecība ir 50/1, bet asins plazmā tā ir 1/4.

Fosfora-kalcija vielmaiņas regulēšanā piedalās parathormons, kalcitonīns, vitamīns D. Parathormons (PTH) tiek sintezēts epitēlijķermenī (pāru orgāns), kā arī daļēji aizkrūts dziedzerī un vairogdziedzerī. Pēc ķīmiskās struktūras tas ir proteīns ar molekulmasu 9500, kas sastāv no 84 aminoskābēm. Tas tiek ražots kā preprohormons (115 aminoskābes), daļējas proteolīzes rezultātā tas tiek pārveidots par prohormonu (90 aminoskābes) un pēc tam par aktīvo PTH (84 aminoskābes). PTH sintēze un sekrēcija palielinās, samazinoties kalcija koncentrācijai asinīs. PTH pussabrukšanas periods ir 20 minūtes, tā mērķa orgāni ir kauli un nieres. Kaulos PTH (lielās devās) stimulē kolagēna sadalīšanos un kalcija un fosfora pārnešanu no kauliem uz asinīm, nierēs pastiprina kalcija reabsorbciju, bet samazina fosfora reabsorbciju, kas izraisa fosfatūriju un samazinās fosfora koncentrācija asinīs. Tas palielina kalcija koncentrāciju asinīs. PTH arī veicina D vitamīna pārvēršanos nierēs tā aktīvajā formā kalcitriolā (1,25 dihidroksiholekalciferols). Šajā sakarā tas var netieši (caur kalcitriolu) aktivizēt kalcija uzsūkšanos tievajās zarnās.

PTH sekrēcija ir atkarīga tikai no kalcija koncentrācijas asinīs, un to nekontrolē citi endokrīnie dziedzeri. Fosfora koncentrācija asins plazmā neietekmē PTH sekrēciju. Parathormonu funkcijas nepietiekamība var veidoties kakla operāciju, nejaušas epitēlijķermenīšu izņemšanas vai bojājuma laikā, kā arī to autoimūnās destrukcijas dēļ. Acīmredzamā hipoparatireozes ietekme var būt saistīta ar mērķa orgānu receptoru jutības samazināšanos pret parathormonu. Hipoparatireozes klīniskie simptomi ir hipokalciēmija, hiperfosfatēmija, paaugstināta neiromuskulārā uzbudināmība, krampji, tetānija. Nāve var rasties elpošanas muskuļu spazmas un laringospazmas dēļ. Hipokalciēmijas sekas var novērst, ievadot organismā kalcija, parathormona un D vitamīna preparātus.

Hiperparatireoze izpaužas ar hiperkalciēmiju, hipofosfatemiju, fosfatūriju, kaulu rezorbciju, kas izraisa biežu kaulu lūzumu; nierakmeņu veidošanās, nefrokalcinoze, pavājināta nieru darbība. Hiperparatireozes cēloņi var būt parathormona adenoma, kā arī daži nieru patoloģiski stāvokļi, kas izraisa kalcitriola veidošanās samazināšanos nierēs un kalcija koncentrācijas samazināšanos asinīs. Reaģējot uz hipokalciēmiju, palielinās PTH ražošana un sekrēcija. Pastāvīga hiperkalciēmija var izraisīt komu un nāvi no muskuļu paralīzes.

Kalcitonīns ir 32 aminoskābju peptīds ar Mr 3200. Tas tiek sintezēts vairogdziedzera un epitēlijķermenīšu dziedzeros, izdalās, reaģējot uz hiperkalciēmiju, samazinot kalcija un fosfora koncentrāciju asinīs. Kalcitonīna darbības mehānisms ir tāds, ka tas kavē kalcija un fosfora mobilizāciju no kaula, veicina kaulu mineralizāciju. Kalcitonīns ir PTH antagonists, jo tas uztur kalcija "tonu" asinīs. Ar kalcitonīna hiperprodukciju var attīstīties osteoskleroze - kaulu masas palielināšanās uz tā tilpuma vienību.

D vitamīns ir vielu grupa – kalciferoli ar pretrahītu aktivitāti. No tiem svarīgākie - holekalciferols (D3 vitamīns), ergokalciferols (D2 vitamīns) un dihidroergokalciferols (D4 vitamīns) pieder pie steroīdu savienojumu grupas. D3 vitamīns ir atrodams dzīvnieku izcelsmes pārtikā: zivju eļļā, aknās, dzeltenumā vistas olu, sviests. Šo vitamīnu var sintezēt arī ādā no holesterīna ultravioleto staru ietekmē (endogēnais D3 vitamīns). Ergokalciferoliem ir augu izcelsmes. Tomēr ne ergo-, ne holekalciferoliem nav bioloģiskas aktivitātes. To bioloģiski aktīvās formas veidojas vielmaiņas laikā. Uztura un endogēnie kalciferoli tiek ievesti aknās ar asins plūsmu. Hepatocītos, piedaloties specifiskai monooksigenāzes sistēmai, ieskaitot kalciferola 25-hidroksilāzi, NADH un molekulāro skābekli, notiek D3 vitamīna hidroksilēšanas pirmais posms, kā rezultātā 25. oglekļa atomā parādās OH grupa.

Pēc tam D3 vitamīna 25 (OH) atvasinājums ar asins plazmas kalciferolu saistošā proteīna palīdzību tiek pārnests uz nierēm, kur tas tiek pakļauts otrajai hidroksilēšanas stadijai, piedaloties kalciferolu 1 alfa-hidroksilāzei, NADH, molekulāro skābekli un pārvēršas par 1,25 dihidroksiholekalciferolu jeb kalcitriolu, bioloģiski aktīvu D vitamīna formu (1. att.).

1. att. D3 vitamīna prekursoru formulas - 7 dehidroholesterīns, D3 vitamīns un kalcitriols.

Kalcitriolam (1,25 dihidroksiholekalciferols) ir šādi mērķa orgāni: zarnas, kaulaudi, nieres. Zarnās tas palielina kalcija un fosfora uzsūkšanos pret koncentrācijas gradientu, kas ietver ATP un kalciju saistošu proteīnu, kura veidošanās notiek kalcitriola iedarbībā. Kalcitriols mineralizētos audos fizioloģiskās devās pastiprina kolagēna, kalciju saistošo proteīnu, starpšūnu vielas sialoglikoproteīnu, kā arī specifiskā dentīna proteīna fosfoforīna un specifisko emaljas proteīnu: amelogenīnu, emalīnu sintēzi, veicinot to mineralizāciju. Nieru kanāliņos tas aktivizē kalcija un fosfora reabsorbciju. Rezultātā D vitamīns nosaka optimālo kalcija un fosfora saturu asins plazmā, kas nepieciešams kaulu audu, zobu un periodonta audu mineralizācijai. D vitamīna bioloģisko funkciju var raksturot arī kā kalciju, fosforu aizturošu.

Ar D vitamīna deficītu bērnu organismā attīstās rahīts. Galvenie rahīta klīniskie simptomi ir: kalcija un fosfora koncentrācijas samazināšanās asinīs, kaulu audu mineralizācijas pārkāpums, kas izraisa skeleta atbalsta kaulu deformāciju. Raksturīga ir arī muskuļu atonija, vēlu zobu nākšana un zobu bojājums. Visbiežāk rahīta cēloņi ir nepietiekams D vitamīna saturs pārtikā, traucēta tā uzsūkšanās kuņģa-zarnu traktā, kā arī nepietiekama ultravioleto staru iedarbība uz organismu. Bērniem ar aknu un nieru patoloģiju ir arī rahīta formas, kas saistītas ar kalciferolu pārvēršanas aktīvās formās pārkāpumu. Rahīta cēlonis var būt arī ģenētiski noteikts monooksigenāzes sistēmu deficīts, kas ir iesaistītas bioloģiski aktīvo D3 vitamīna formu veidošanā. Dažos gadījumos rahīta attīstība var būt saistīta ar kalcitriola receptoru trūkumu vai nepietiekamību.

D vitamīna deficīts pieaugušajiem izraisa osteomalāciju (kaulu mīkstināšanu), kalcija malabsorbciju tievajās zarnās un hipokalciēmiju, kas var izraisīt PTH pārprodukciju. Rahīta ārstēšanā tiek izmantoti D vitamīna, kalcija un fosfora preparāti, pietiekama saules iedarbība un ultravioletais starojums, kā arī aknu un nieru patoloģiju likvidēšana. Hipervitaminoze D izraisa kaulu demineralizāciju, lūzumus, paaugstinātu kalcija un fosfora koncentrāciju asinīs, mīksto audu pārkaļķošanos, kā arī akmeņu veidošanos nierēs un urīnceļos. Dienas nepieciešamība pēc D vitamīna pieaugušajiem ir 400 SV, grūtniecēm un sievietēm zīdīšanas periodā - līdz 1000 SV, bērniem - 500-1000 SV atkarībā no vecuma.