Источники необходимого организму кальция

Роль кальция в организме

Среди главных функций, выполняемых кальцием, необходимо перечислить следующие жизненно важные процессы:

образование костной ткани (организм постоянно избавляется от старых клеток, а на их месте появляются новые – все это происходит благодаря наличию кальция в структуре костной ткани);
помогает мышцам расслабляться (особенно это важно для сердца, которое никогда не перестает работать и потому наличие фазы его отдыха является чрезвычайно важным фактором нормального функционирования всего организма);
расслабление мышц, прикрепленных к скелету человека (именно с этой целью кальций рекомендуется принимать для того, чтобы снять судороги);
регулирование свертываемости крови (при нехватке кальция рана долго не может закрыться, что приводит к потери большого количества крови и к возможному заражению открытой раны.

Биологическая роль кальция

Прежде всего, кальций является важнейшим структурным компонентом костей и зубов. Также кальций регулирует проницаемость клеточных мембран, а также инициирует ответы клеток на различные внешние стимулы. Присутствие кальция в клетки или во внеклеточной среде обуславливает дифференцировку клетки, а также сокращение мышц, секрецию и перистальтику. Кальций регулирует активность многих ферментов (включая ферменты систем свертывания крови). Кальций регулирует работу некоторых эндокринных желез, обладает десенсибилизирующим и противовоспалительным эффектом.

Норма кальция в организме

Существуют достаточно разные данные на счет суточной потребности человека в кальции. Если брать за основу среднее количество, то оно составит 450-800 мг. Нужно подчеркнуть, что для человека, который ведет активный образ жизни, этого макроэлемента потребуется намного больше (приблизительно 1000-1200 мг). Кроме этого, большая норма кальция должна потребляться также детьми (у них быстро растут кости, которые нуждаются в этом макроэлементе), беременными женщинами (именно у них суточная потребность в кальции самая высокая – от 1100-1400 до 1500-1800 мг).

Ионизированный кальций

Кальций это самый распространенный минерал в организме человека. В теле взрослого человека содержится примерно 1 кг кальция, распределяемого в основном в костях в виде гидроксиапатита. Большая часть этого кальция стабильно включается в кость, хотя небольшая часть легко обменивается с растворимой фракцией кальция в организме.

Растворимый кальций в организме находится в основном во внеклеточной жидкости с примерно равными концентрациями в сыворотке и межклеточной жидкости. Концентрация внутриклеточного кальция обычно на несколько порядков ниже, чем концентрация внеклеточного кальция из-за активности специфических мембранных белковых насосов, хотя концентрации внутри определенных внутриклеточных компартментов могут сами по себе весьма заметно различаться. Половина кальция в сыворотке существует в виде свободного гидратированного катиона, несколько меньше половины связана с отрицательно заряженными аминокислотными остатками на белках (в первую очередь альбумине), а оставшаяся часть находится в комплексах с небольшими органическими молекулами, такими как лактат и цитрат.

Свободный гидратированный двухвалентный катион кальция в сыворотке или плазме исторически назывался в клинической практике «ионизированным кальцием». Хотя это обычное описание катионного кальция в растворе является точным, оно является неправильным, потому что весь кальций в организме присутствует в ионной форме. Неионизированный кальций — легковоспламеняющийся металл, который может бурно реагировать с водой с выделением газообразного водорода, и он не присутствует ни в каких тканях тела.

Гомеостаз кальция

Белки сыворотки, главным образом альбумин, обеспечивают кратковременное поддержание стабильной концентрации ионизированного кальция, действуя как кальциевый буфер. Поскольку ионизированный кальций находится в равновесии с кальцием, связанным с белками, любое кратковременное падение концентрации ионизированного кальция может быть компенсировано сопутствующим высвобождением кальция, почти так же, как слабые кислоты и основания могут служить буферами pH. Однако, как и все кальциевые буферные системы, альбумин-кальциевый буфер очень чувствителен к pH. Изменения pH изменяют долю заряженных кислотных аминокислотных остатков на альбумине и, таким образом, количество связанных ионов кальция, что приводит к изменению доли общего свободного кальция. Изолированное повышение pH, такое как респираторный алкалоз, вызванное гипервентиляцией, вызывает падение ионизированного кальция, в то время как снижение pH, наоборот, вызывает повышение ионизированного кальция.

Более длительное поддержание стабильной концентрации ионизированного кальция обеспечивается действием нескольких гормонов, в первую очередь паратиреоидного гормона (ПТГ). Чувствительные к кальцию рецепторы на поверхности клеток паращитовидной железы постоянно ощущают внеклеточную концентрацию ионизированного кальция и передают внутриклеточный сигнал, который направляет синтез и секрецию гормона паращитовидной железы при падении концентрации. Гормон паращитовидной железы оказывает влияние на несколько органов-мишеней, включая кости, где он направляет резорбцию кальция, и почки, где он увеличивает реабсорбцию кальция, увеличивает экскрецию фосфата и активирует 1α-гидроксилазу, фермент, который превращает 25-гидроксивитамин D в его активный метаболит. Активный метаболит витамина D, 1, 25-дигидроксивитамин D, сам по себе

Исторически одним из первых опубликованных методов определения ионизированного кальция был биоанализ, который оценивал влияние растворов с различной концентрацией кальция на сократимость изолированного сердца лягушки. Сегодня для измерения общего кальция используется несколько современных методов — спектрофотометрия комплексов краситель-кальций, ионоселективные электроды (ИСЭ) и атомно-абсорбционная спектрофотометрия — но ионизированный кальций сегодня измеряется только потенциометрией с прямым ИСЭ в клинических лабораториях. Описана процедура анализа ISE, рекомендованная Международной федерацией клинической химии (IFCC). В этой процедуре используется электрод сравнения, содержащий насыщенный хлорид калия и ртутный / каломельный электрод, а также ISE, содержащий раствор внутреннего сравнения, состоящий из растворов хлорида кальция и натрия, и стандартный электрод Ag / AgCl. Жидкая мембрана, содержащая органическую хелатирующую кальций молекулу, отделяет ISE от образца, так что только катионы кальция могут проходить через мембрану. Хелатор кальция, используемый в мембране, чаще всего представляет собой нейтральную органическую молекулу, растворенную в органической жидкости и полимерной матрице, но заряженные хелатирующие агенты органофосфата, такие как бис (ди-н-октилфенил) фосфат. Потенциал, который развивается через мембрану при измерении между образцом и электродом сравнения, логарифмически связан с активностью свободных ионов кальция в образце пациента. Таким образом, концентрация ионизированного кальция в образце пациента может быть математически выведена из измеренного потенциала, концентрации кальция в растворе ISE и коэффициентов активности кальция. Однако результаты пациента чаще всего получают путем сравнения измеренного потенциала с потенциалом, генерируемым калибровочными растворами, то есть со стандартной кривой. Калибровочные растворы должны быть приготовлены осторожно, с моляльной ионной силой, близкой к молекулярной силе нормальной плазмы (приблизительно 0, 160 моль / кг, чтобы коэффициенты активности кальция в калибровочных растворах отражали таковую в клинических образцах.

В то время как ни один коммерческий поставщик в настоящее время не предлагает анализ ионизированного кальция на большом автоматическом инструменте, многие из обычных более мелких инструментов, используемых для измерения газов крови в учреждениях неотложной помощи, предлагают прямой анализ ионизированного кальция ISE. Типичный референсный диапазон ионизированного кальция в сыворотке от учреждения автора, измеренный на анализаторе Roche AVL 9180 (и с тех пор подтвержденный на нескольких других анализаторах), составляет 1, 18–1, 38 мМ у взрослых. Из-за потенциальной преаналитической вариабельности между сбором сыворотки, гепаринизированной цельной крови и гепаринизированной плазмы референсные диапазоны должны быть проверены для этих конкретных типов образцов.

Ионизированная гипокальциемия

Ионизированная гипокальциемия имеет классические симптомы, которые включают нервно-мышечную возбудимость, судороги, тетанию и парестезии. Одноименные клинические признаки включают признак Хвостека (сокращение лицевых мышц после постукивания по лицевому нерву) и признак Труссо (мышечные спазмы кисти и предплечья после окклюзии плечевой артерии), оба из которых отражают нервно-мышечную возбудимость, связанную с гипокальциемией. Окружная ротовая парестезия, которая может возникать в результате гипервентиляции, также, вероятно, связана с преходящей ионизированной гипокальциемией, вызванной респираторным алкалозом. Легкая ионизированная гипокальциемия может не вызывать никаких симптомов.

Многочисленные исследования за последние несколько десятилетий показали, что ионизированная гипокальциемия часто встречается при заболеваниях. В некоторых из этих исследований тяжесть гипокальциемии напрямую коррелировала с тяжестью заболевания. Другое крупное исследование госпитализированных пациентов показало, что концентрации ионизированного кальция у больных, по-видимому, обычно распределяются вокруг более низкого среднего значения. Это открытие повышает вероятность того, что кальций регулируется до более низкой гомеостатической уставки во время болезни, возможно, аналогично изменениям сывороточного белка, которые наблюдаются при хорошо известном ответе острой фазы. Это мнение подтверждают исследования, показывающие, что тяжелую гипокальциемию очень трудно исправить с помощью терапии кальцием, предполагая, что существуют согласованные физиологические механизмы.

отвечает за поддержание низкого уровня ионизированного кальция во время тяжелых заболеваний многих типов. Однако ни одно исследование еще не определило, какую терапевтическую стратегию, если таковая имеется, следует предпринять для противодействия ионизированной гипокальциемии у пациентов в критическом состоянии. Многочисленные исследования на животных показывают, что коррекция гипокальциемии на животных моделях тяжелого заболевания увеличивает смертность, поднимая вопрос о том, может ли ионизированная гипокальциемия быть полезной при болезни. Не проводилось слепых рандомизированных исследований, сравнивающих мониторинг кальция и добавок с отсутствием действия или плацебо у госпитализированных пациентов, но в недавнем обзоре доказательной медицины по этой теме сделан вывод об отсутствии доказательств того, что парентеральное введение добавка кальция влияет на исход тяжелобольных пациентов. Несмотря на высокую распространенность ионизированной гипокальциемии при критическом заболевании и отсутствие доказательств, подтверждающих терапию кальцием у неотобранных пациентов с гипокальциемией в критическом состоянии, существует множество конкретных причин гипокальциемии, которые требуют тщательного наблюдения и лечения. Ионизированная гипокальциемия важна для наблюдения и коррекции у пациентов с гипопаратиреозом, наиболее частой причиной которого является ятрогенность после резекции паращитовидных желез. Другие показания для мониторинга и коррекции ионизированной гипокальциемии включают острый панкреатит, крайний дефицит витамина D и реминерализацию костей после операции по поводу гиперпаратиреоза. Интраоперационный мониторинг ионизированного кальция также оправдан в случаях нарушения гомеостаза, таких как трансплантация печени, а также во время переливания продуктов крови, когда значительные количества цитратного хелатора кальция могут быть доставлены со скоростью, превышающей метаболические возможности печени.

Ионизированная гиперкальциемия.

Ионизированная гиперкальциемия редко бывает симптоматической, а когда это так, ее симптомы довольно неспецифичны, включая утомляемость и слабость. Симптомы также могут быть связаны с вторичными явлениями, связанными с гиперкальциемией, такими как почечные камни или остеопороз. В отличие от ионизированной гипокальциемии, ионизированная гиперкальциемия относительно редко встречается в общей популяции стационарных пациентов. Когда он присутствует, он обычно ненормален и заслуживает исследования. Документирование ионизированной гиперкальциемии должно включать более одного измерения, чтобы гарантировать, что преаналитические факторы не влияют на анализ. Причины ионизированной гиперкальциемии включают первичный гиперпаратиреоз, наиболее частую причину ионизированной гиперкальциемии у амбулаторных пациентов, и злокачественные новообразования, наиболее частую этиологию у госпитализированных пациентов Дополнительные, менее частые причины включают избыток витамина D, грануломатозные нарушения и почечную недостаточность. Гиперкальциемия, связанная со злокачественными новообразованиями, может быть следствием секреции опухолью связанного с ПТГ пептида (ПТГП), гормона, который может связываться с рецепторами ПТГ и стимулировать резорбцию костей. Злокачественные новообразования также могут приводить к резорбции кости из-за прямого воздействия метастазов. И злокачественные новообразования, и некоторые гранулематозные заболевания могут повышать уровень ионизированного кальция за счет преобразования 25-гидроксивитамина D в 1, 25-дигидроксивитамин D.

Резюме

Тест на ионизованный кальций следует рассматривать как наиболее физиологически значимую оценку гомеостаза кальция у людей, и, если он доступен, его следует использовать для диагностики нарушений кальция у пациентов. Однако, за исключением пациентов с известными или предполагаемыми специфическими нарушениями метаболизма кальция, неясно, какие пациенты нуждаются в мониторинге кальция или сопутствующей терапии. Ионизированная гипокальциемия встречается повсеместно у госпитализированных пациентов, ее трудно исправить с помощью терапии кальцием, а терапевтическая коррекция гипокальциемии имеет сомнительную пользу на животных моделях, указывая на то, что гипокальциемия, наблюдаемая почти у половины всех пациентов, на самом деле может быть нормальной и защитный ответ на болезнь. Таким образом, истинное значение анализа кальция (общего, с поправкой на альбумин или ионизированного) как метода скрининга у невыбранных пациентов следует рассматривать как неизвестное. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, приносит ли общий цикл скрининга и добавок кальция какую-либо пользу для невыбранных пациентов.

Недостаток кальция в организме

Среди самых вредных последствий недостаточного количества кальция в организме человека стоит назвать следующие:

развитие рахита (как у детей, так и у взрослых);
развитие остеопороза (болезнь чаще всего встречается у взрослых людей);
ломкость и тусклость волос и ногтей;
проблемы с сердечным ритмом и со свертываемостью крови;
судороги и спазмы мышц;
остановка нормального роста и развития молодого организма;
ломкость зубов, рвота и помутнения сознания.

Кальций. Общая информация

В организме человека более 98% Са фиксировано в костной ткани, и только 1–2 % находится в мягких тканях и внеклеточной жидкости, в т.ч. в крови. В сыворотке крови 40% Са циркулирует в комплексе с белками, 9% в виде солей (фосфаты, цитрат), оставшиеся 50% присутствуют в ионизированной (свободной) форме (Са2+) и поэтому способны диффундировать в межклеточную жидкость. Именно свободный кальций является регулятором внутриклеточных процессов.

Физиологически действие Са связано с регуляцией проницаемости клеточных мембран. В клетке его концентрация очень мала, с наружной стороны плазматической мембраны содержание Са2+ многократно выше. Установление такого баланса концентраций обеспечивается энергозависимой работой мембранных каналов и насосов. Благодаря низкому содержанию Са2+ в цитоплазме и высокому градиенту концентрации по обе стороны плазматической мембраны, этот ион имеет важное значение в регуляции жизнедеятельности клеток. Плазматическая мембрана клеток обладает низкой проницаемостью для кальция; выведение иона из клетки является энергозависимым. Изменение проводимости кальциевых каналов мембраны и внутриклеточного содержания Са2+ меняет функционирование многих систем, включая процессы клеточного деления. Ионы кальция играют важную роль при передаче нервных импульсов, сократимости мышц, в процессе свертывания крови, являются кофакторами ряда ферментных реакций. Определение уровня кальция – диагностически и прогностически значимый тест при целом ряде патологических состояний.

Для поддержания нормального уровня кальция в сыворотке крови необходимо достаточное поступление его с пищей. На поступление кальция в организм влияет его содержание в продуктах питания и их состав. Присутствие в пище веществ, связывающих кальций, в первую очередь фосфатов и жирных кислот, существенно уменьшает его абсорбцию. Всасывание кальция происходит преимущественно в проксимальном отделе тонкой кишки и в тощей кишке. В кишечнике абсорбируется от 30 до 70% кальция, поступившего с пищей.

Клинически гиперкальциемия проявляются в виде нарушения работы почек (полиурия, мочекаменная болезнь), ЖКТ (тошнота, рвота, запоры), сердца (укорочение интервала Q–T на ЭКГ), неврологическими симптомами (слабость, утомляемость, спутанность сознания, ступор и кома). Клинические проявления гиперкальциемии более выражены при быстром ее развитии.

Клинические проявления гипокальциемии различаются в зависимости от степени снижения уровня кальция. Мышечная утомляемость, слабость, подёргивание отдельных групп мышц, положительные симптомы Хвостека, Труссо, Люста отмечают при легкой степени гипокальциемии. Алкалоз увеличивает связанную с альбумином фракцию кальция, обостряя симптомы. Тяжелая гипокальциемия вызывает сонливость, спутанность сознания, отмечают спазмы гладкой мускулатуры, гипертонус и судороги, удлинение интервала QT на ЭКГ. Хроническая гипокальциемия может стать причиной катаракты и кальцификации базальных ганглиев.

Обмен кальция в организме тесным образом связан с обменом фосфора. К основным факторам, регулирующим метаболизм фосфатов и кальция, относятся ПТГ, кальцитонин и витамин D. При возникновении гипокальциемии происходит увеличение синтеза ПТГ, который обеспечивает усиление канальциевой реабсорбции и снижение выделения кальция с мочой. Одновременно под влиянием ПТГ повышается экскреция фосфора почками, что приводит к снижению концентрации фосфора в сыворотке крови и внеклеточной жидкости и последующему увеличению уровня кальция в крови. Гиперфосфатемия сопровождается снижением концентрации кальция, что приводит к стимуляции выброса ПТГ, снижению канальцевой реабсорбции фосфата и увеличению его экскреции почками.

Содержание Са в сыворотке крови и моче изменяется при дисфункции паращитовидных и щитовидной желез, новообразованиях разной локализации, особенно при метастазировании в кости, почечной недостаточности. Длительная гиперкальциемия в сочетании как с гипер-, так и с нормофосфатемией может быть причиной отложения фосфата кальция в стенке кровеносных сосудов, соединительной ткани, слизистой оболочке желудка, других органах и тканях.

Избыток кальция в организме

Поскольку кальций является строительным элементом для организма человека, его нехватка проявляется очень ярко, хотя и его избыток тоже очень вреден для здоровья. Слишком большое количество кальция в организме приводит к неправильной работе мышц, к вялости, хромоте, нарушениям двигательной координации. К тому же, учащается количество переломов, как при нехватке, так и при избытке кальция. Значительный вред получают почки, через которые проходит этот макроэлемент: их функциональность снижается и повышается риск возникновения почечных заболеваний.

К чему приводит избыток кальция

Хотя, как мы говорили до сих пор, это очень важный элемент для функционирования различных механизмов в организме, Вы не должны превышать рекомендуемых норм потребления пищевых продуктов или добавок, содержащих кальций, чтобы избежать побочных эффектов.

Избыток кальция может привести к:

тошноте, диарее и рвоте: он усиливает сокращения гладкой мускулатуры пищеварительного тракта, также повышает моторику стенок кишечника;
камни в почках: чрезмерное потребление кальция и натрия вызывает образование камней в почках из-за накопления солей кальция на уровне почек;
переломы костей и депрессия: они представляют наиболее частые симптомы гиперкальциеми, что связано с патологическими изменениями желез, ответственных за регулирование поглощения и экскреции кальция. В любом случае, слишком высокий уровень концентрации кальция в крови приводит к чрезмерной минерализации костной ткани, что делает скелет слишком хрупким и восприимчивым к переломам;
психические расстройства. Внутри нейронов уровень кальция регулирует функции этих клеток. Поэтому значительное увеличение концентрации этого минерала вызывает нарушение деятельности нейронов, что порождает психологические расстройства.

Как Вы могли наблюдать, кальций является основой для множества функций человеческого организма. Поэтому помните о ежедневном потреблении достаточного количества этого минерала, без преувеличения.