Кальций и фосфор в костной ткани человека

Метаболические особенности костной ткани (обмен кальция и фосфора)

Кальций и фосфор в костной ткани человека
Метаболические особенности костной ткани (обмен кальция и фосфора)

Кальций относится к макроэлементам, общее его количество в организме составляет около 2% массы тела, т.е.

примерно 25-30 моль или около 1 кг, из которых 99% содержится в костной ткани, дентине и эмали зубов и 1 % — во внеклеточной жидкости и мягких тканях.

Около 1% скелетного кальция свободно обменивается с экстрацеллюлярной жидкостью, причем большая часть является быстро обновляемой, медленный обменный пул составляет всего 7,5 ммоль/сутки.

Суточная потребность в кальции у здорового человека составляет ориентировочно 15-25 ммоль (0,6-1,0 г). Кальций плохо всасывается в кишечнике — чистая кишечная его абсорбция составляет 125-200 мг/сут, т.е. не более 20% потребленного кальция. Основное количество кальция теряется с каловыми массами (-20 ммоль/сут), потовыми железами (~2 ммоль/сут) и почками.

В почках кальций фильтруется в количестве 240-250 ммоль/сут и почти полностью (98%) реабсорбируется в канальцах.

Суточная экскреция кальция сильно зависит от количества кальция, поступившего с пищей, и уровня всасывания в кишечнике, поэтому диагностическая ценность этого показателя невелика — разброс физиологических колебаний на свободной кальциевой диете весьма велик — от 1,6 до 8 ммоль (50-250 мг).

В сыворотке крови кальций находится в трех фракциях: ионизированный (~50% общего количества), связанный с белками (-40%) и соединенный с цитратом, фосфатом, лактатом и др. анионами (-10%). Около 90% белковосвязанного кальция связано с альбуминами и 10% — с глобулинами.

Изменения концентрации сывороточного альбумина могут влиять на достоверность результатов при измерении концентрации общего кальция. При pH 7,4 один грамм альбумина связывает 0,8 мг кальция. Кальций прочно соединяется с карбоксильной группой альбумина, причем кальцийсвязывающая способность белка находится в зависимости от pH.

У здоровых людей концентрация общего кальция колеблется в пределах 2,25-2,75 ммоль/л. При остром алкалозе способность альбумина связывать кальций возрастает, в результате чего концентрация ионизированного кальция в плазме уменьшается и могут развиваться признаки гипокальциемии, хотя концентрация общего Са не меняется.

Острый ацидоз уменьшает связывание кальция с альбумином и фракция ионизированного кальция возрастает.

Концентрация ионизированного кальция в норме изменяется от 1,0 до 1,35 ммоль/л (по другим данным — 0,98-1,13 ммоль/л). Именно эта фракция Са2+ является биологически активной. Даже незначительные флуктуации содержания Са2+ сопровождаются быстрой реакцией организма, направленной на сохранение его стабильной концентрации.

Уровень Са2+ жестко контролируется тремя гормонами: кальцитонином, паратгормоном и кальцитриолом.

Снижение уровня ионизированного кальция в крови по механизму отрицательной обратной связи стимулирует секрецию ПТГ, который увеличивает выход кальция из костного депо, усиливает реабсорбцию кальция в почках, а также, активируя 1 а-гидроксилазу в почках, повышает превращение транспортной формы витамина D — кальцидиола — в его активный метаболит — кальцитриол. Последний стимулирует всасывание кальция в кишечнике. При повышении концентрации Са2+ в крови запускается описанный механизм, но в обратном направлении, через угнетение секреции ПТГ, помимо этого, стимулируется секреция КТ, основным механизмом действия которого является подавление выхода кальция из кости за счет первичного ингибирования остеолиза. В результате у отдельного индивида суточные колебания Са составляют не более 3%.

В основном веществе костной ткани соли кальция присутствуют в форме кристаллов и аморфной фазы. Преобладающим компонентом минера- лов кости является гидроксиапатит.

Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция.

В организме взрослого человека содержание фосфора составляет около 1% массы тела (22-23 моля или 700-800 г), 85% которого депонировано в скелете в виде кристаллов гидроксиапатита — эта часть служит резервуаром фосфора. 15% фосфора распределено во внеклеточной жидкости в форме ионов неорганического фосфата и в клетках в виде сложных эфиров.

Сывороточный неорганический фосфат так же, как и кальций, содержится в крови в виде трех основных фракций: ионизированной, связанной с белками и связанной с натрием, кальцием и магнием.

Белковое связывание не столь значимо для фосфата и составляет 5-10%, 35% связано с различными ионами, остальное — ионизированная фракция. Основной формой фосфата в сыворотке крови при pH 7,4 является анион НР04.

Уровень фосфата в сыворотке крови изменяется в широких пределах от 0,75 до 1,65 ммоль/л и зависит от возраста, пола, диеты и др. Адекватная концентрация Р в крови необходима для нормальной минерализации.

Ведущая роль в регуляции системного гомеостаза Р принадлежит почкам, что тесно связано с канальцевым фосфорным порогом или максимальной тубулярной реабсорбцией фосфата.

Гипофосфатемия ведет к стимуляции синтеза кальцитриола в почках, мобилизации кальция и фосфора из кости и увеличению тубулярной реабсорбции фосфата. Нарастание концентрации кальцитриола усиливает абсорбцию кальция и фосфора из кишечника и способствует их дополнительной мобилизации из кости.

Увеличенный приток кальция и фосфора замедляет секрецию ПТГ, что направляет системный отток кальция в мочу, в дальнейшем усиливается тубулярная реабсорбция фосфата. Итогом этих событий является возврат концентрации фосфата к норме без изменений уровня кальция.

Гиперфосфатемия ведет к включению обратной цепи описанных выше механизмов. Главным гуморальным фактором, проти во действующим гиперфосфатемии, является ПТГ.

В среднем здоровый человек с пищей потребляет 40 ммоль фосфора (1240 мг/сут). Чистая кишечная абсорбция фосфора — приблизительно 25 ммоль/сут (775 мг) или 60% от потребленного с пищей количества.

Почки экскретируют с мочой почти такое же количество фосфора. Почечная экскреция Р напрямую связана с его потреблением и поэтому колеблется в широком диапазоне от 2 до 8 ммоль/сут (62-2480 мг).

Поэтому определение суточной экскреции фосфора обычно мало информативно.

Источник: https://medicalinsider.ru/rubrics/metabolicheskie-osobennosti-kostnojj-tkani-obmen-kalciya-i-fosfora/

Недостаток кальция в организме (Гипокальциемия): симптомы и последствия

Кальций и фосфор в костной ткани человека

Нехватка кальция в организме человека приводит к серьезным нарушениям здоровья. Ведь кальций – один из важнейших макроэлементов, участвующий в жизнедеятельности организма. Он присутствует практических во всех живых организмах, начиная с простейших.

Роль кальция в человеческом организме

Кальций играет самую важную роль в организме человека с самого рождения. кальция в организме составляет в среднем почти 1,2 кг металла, который постоянно вступает во взаимодействие с организмом, отдавая ему и возвращая снова около 800 мг Ca+ ежедневно.

Часть элемента выводится из организма. Чтобы постоянно сохранялся необходимый уровень кальция в крови и в организме, требуется систематически восполнять нехватку кальция.

В костной ткани он представлен фосфатом кальция – кристаллической солью фосфорной кислоты.

У грудного младенца количество нутриента Ca составляет примерно 30 гр. По мере его взросления увеличивается и количество данного элемента в организме, и к моменту половой зрелости его количество достигнет 1- 1,2 кг.

Ребенок должен получать 100, а в подростковом возрасте 150 мг кальция ежедневно для нормального развития скелета и всего организма. У взрослых норма потребления составляет 280 мг Ca для мужчин, и 200мг – для женщин.

На уровень кальция у женщин влияет менопауза, мужчины начинают утрачивать этот элемент с 65 лет. Многие люди считают, что с его потерей связан тот факт, что люди преклонного возраста «растут» вниз, становятся ниже ростом. На самом деле, это не так: снижение роста происходит вследствие уплощения и обезвоживания межпозвонковых дисков.

Почему возникает “кальциевый голод” в организме?

Если определить общие причины кальциевого голода, то их всего две:

  • Низкий уровень макроэлемента в продуктах питания;
  • Пониженная усвояемость кальция организмом.

С первой причиной все понятно: для восполнения элемента, надо больше употреблять продуктов, содержащих данный элемент. Рассмотрим подробнее вторую причину. Почему организм отказывается усваивать кальций? Ведь данный химический элемент нужен организму.

Проблема кроется в нашем питании, которое создает кислотно-щелочной баланс. Излишнее употребление белковых продуктов (колбас, копченостей и других деликатесов) приводит к закислению организма.

  Кальций, обладая основными, или щелочными свойствами,  нейтрализует ненужные кислоты, образуя нерастворимые соли. Но такой кальций оказывается связанным, и не участвует в жизнедеятельности организма.

Часть нерастворимых солей выводится из организма, а часть откладывается в органах и клетках в виде известковых отложений, образуя песок и камни, а в кровеносных сосудах – сгустки крови и тромбы.

Влияние витамина D на кальциевый баланс

Витамин D представляет собой группу биологически активных веществ. Основные в ней – холекальциферол (D3) и эргокальциферол (D2) обеспечивают всасывание кальция и фосфора в тонком кишечнике. Таким образом, дефицит в организме витамина D обуславливает недостаток кальция.

Холекальциферол синтезируется под действием ультрафиолетовых (солнечных) лучей, следовательно, летом не стоит упускать возможности бывать на природе, греться на солнце и немного (без фанатизма) загорать. Эргокальциферол содержится в яйцах, морской рыбе, в сливках.

Таким образом, выпивая стакан неснятого молока, человек получает одновременно и кальций, и витамин D, который способствует усвоению металла.

Влияние магния на кальций

Магний и кальций считаются антагонистами, тем не менее, магний взаимодействует с кальцием, регулируя тонус кровеносных сосудов и участвуя в сокращении мышц. Кальций влияет на сокращение гладких мышц, магний наоборот расслабляет мускулатуру и расширяет сосуды.

Магний влияет на гормоны, управляющие кальциевым обменом и усвоением макроэлемента организмом. Оптимальный рацион питания должен содержать кальций и магний в соотношении 2:1.

Магний также поддерживает электролитический потенциал межклеточных мембран, способствует проникновению через них ионов кальция, натрия и калия.

Подробнее о магнии читайте в статьях Норма магния в анализе крови: показания к анализу, причины дефицита магния  и Нехватка магния в женском организме: симптомы, причины, лечение.

Симптомы дефицита кальция

Когда организму для жизнедеятельности не хватает кальция, он берет его из скелета. Дефицит щелочного элемента наблюдается у женщин в период беременности. Многие в этот период теряют зубы – они становятся более чувствительными и начинают крошиться.

Нехватка кальция в организме наблюдается в период менопаузы, симптомы у женщин в этот период проявляются остеопорозом, хрупкостью костей.

При гипокальциемии наблюдаются следующие симптомы и признаки:

  • Повышенная нервная возбудимость, раздражительность, бессонница
  • Судороги икроножных мышц, покалывание в руках и ногах;
  • Боли в суставах, болезненность десен;
  • Обильные менструации у женщин;
  • Гипертония и тахикардия;
  • Проблемы с зубами;
  • Хрупкость ногтей, ломкость и слабость волос;

Признаки нехватки кальция имеют симптоматику схожую с другими патологиями, например, судороги и бессонница наблюдаются при дефиците магния. И чтобы идентифицировать проблему, не следует заниматься самолечением, а надо пройти обследование и проконсультироваться с врачом.

Симптомы гипокальциемии у детей выражаются тем, что дети, которым не хватает кальция, едят мел и даже землю. Запреты не помогут. Чтобы восполнить нехватку кальция, купите лучше ребенку глюконат или глицерофосфат кальция в таблетках.

Болезни, порожденные дефицитом кальция

Недостаток кальция в организме является причиной возникновения таких патологий, как:

Гипокальциемия

Что такое гипокальциемия? Этот синдром подразумевает низкое содержание Са в крови. Она приводит к пониженной свертываемости крови и кровотечениям. Гипокальциемия возникает по следующим причинам:

  • снижение уровня ионов Ca+
  • почечная недостаточность;
  • быстрый рост уровня фосфатов;
  • острый панкреатит;
  • Употребление некоторых, снижающих Са, лекарств.

Гипокальциноз

Эта патология обусловлена нехваткой фосфорнокислых солей кальция в костях. Данный синдром может появиться в детском возрасте, и ведет к инвалидности, поскольку мягкие, с пониженным содержанием Ca кости, подвержены ломкости.

Остеопороз

Это заболевание характеризуется нарушением структуры костной ткани, снижением плотности костей преобладанием распада над процессом костеобразования. Возрастает риск переломов костей. Классифицируется как обменное заболевание костно-мышечной системы. Этой патологии подвержены чаще женщины климактерического возраста.

Лечение этих болезней направлено на восполнение кальция в организме и увеличение восприимчивости организма к кальцию.

Дисфункция щитовидной и паращитовидной желез, как одна из причин пониженного кальция в организме

Щитовидная железа наряду с тиреодными гормонами вырабатывает тиреокальцитонин или, как его обычно называют, кальцитонин – гормон, участвующий в фосфорно-кальциевом обмене. Кальцитонин также активирует работу:

  • Остеокластов – многоядерных клеток, которые посредством растворения минералов и разрушения коллагена разрушают и удаляют старую костную ткань;
  • Остеобластов – молодые клетки, порождающие костную ткань. Остеобласты участвуют в процессе отложения солей кальция в межклеточном веществе, происходит кальцификация матрикса.

Четыре маленькие паращитовидные железы расположены на задней стенке щитовидной железы и отвечают за количество кальция в организме, обеспечивают нормальное функционирование нервной и двигательной систем.

При снижении уровня кальция в крови ниже конкретного уровня, рецепторы желез возбуждаются и выделяют в кровь парагормон, который, в свою очередь, стимулирует остеокласты на выделение металла Ca из костной ткани.

Дисфункция паратиреоидных желез приводит к нарушению выработки гормона, что в свою очередь ведет к фосфорно-кальциевому дисбалансу, и развитию эндокринных заболеваний.

Как и чем восполнить дефицит кальция?

Люди, страдающие от боли в суставах и от хрупкости костей, озабочены вопросом: как повысить кальций в организме?

  • Необходимо обеспечить достаточное поступление Са и витамина D с продуктами питания в период менопаузы и мужчинам старше 50 лет. Суточное поступление кальция должно составлять 1200—1500 мг.
  • Уменьшить или отказаться от употребления кофе, курения, алкоголя
  • Элементы – фосфор, калий и магний тоже участвуют в процессе всасывания кальция и его метаболизме, поэтому их поступление должно быть сбалансировано.

Лечение гипокальциемии направлено на устранение дефицита нутриента и создавшихся последствий этого дефицита.

Не последнее место занимает вопрос о том, как повысить кальций в крови, но чтобы при этом не переусердствовать и не спровоцировать образование тромбов? Продукты, в которых содержится этот щелочноземельный металл, попадают из желудка в кишечник, где после соответствующих химических реакций отдельные макро и микроэлементы поступают в кровь, которая и разносит их в нужном количестве в костные ткани, и клетки организма. И чтобы кальций не превращался в твердые известковые отложения, необходимы витамин D и другие нутриенты.

Какие продукты богаты кальцием?Молочные продукты. 1 стакан молока или кефира обеспечивает 25-40 процентов суточной потребности в кальции (Сколько кальция в твороге?). Не бойтесь пить натуральные продукты, без обезжиривания. Вместе с жирами утрачивается витамин D.

Да и кальция в рафинированных и обезжиренных продуктах будет минимум. кЯйца куриные на 15 процентов обеспечивают суточную потребность витамином D, но кальций содержится в его скорлупе. В самом продукте нутриента немного – около 4%.В зелени шпината содержится 10 %суточной нормы нутриента Ca.

На Кавказе одним из любимых повседневных блюд является омлет со шпинатом. Это блюдо не только пополняет баланс кальция, но и обеспечивает его усвояемость.Фасоль вообще поражает обилием нутриентов. Ca она содержит 15 процентов суточной нормы, но зато в зерне фасоли 25% магния, 60% фосфора, 32 % железа.

Четверть суточной нормы дает петрушка. Присутствующие тут же магний (21%) и фосфор (12%) помогают усвоению щелочного нутриента.

Народная медицина рекомендует простой и абсолютно безвредный способ: Возьмите несколько яиц, тщательно их вымойте теплой водой и отварите.

Воду из-под отваренных яиц и рекомендуется пить для восполнения элемента. А яйца всегда найдут применение в каких-нибудь салатах, утренних завтраках для всей семьи.

Нехватка кальция, конечно, отрицательно сказывается на состоянии здоровья и самочувствия.

Но это совсем не значит, что обнаружив у себя названные симптомы и признаки нехватки кальция в организме, вы побежите в аптеку, наберете разные БАДы и витаминные комплексы и будете глотать все подряд. Система нужна во всем, а переизбыток кальция опасен не меньше, чем его недостаток.

Поэтому, прежде чем вы начнете пить «лекарства от всех болезней» вы посоветуйтесь со своим лечащим врачом. Возможно, у вас вовсе не гиперкальциемия, а дефицит иных нутриентов, или другая патология.

Ознакомьтесь также со с информацией о витаминах в статье: “Как правильно выбрать витамины с кальцием?”.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/59df0dfe57906a57deac35d6/5c5985b02aac0e00ad1ec2c9

Физиология фосфорно-кальциевого обмена

Кальций и фосфор в костной ткани человека

Медицина / Физиология / Физиология (статья)

Фосфорно-кальциевый обменПищевые источники кальция и фосфора

Рекомендуемый минимум суточного потребления кальция для взрослого человека – 700 мг. В продуктах питания, входящих в ежедневный рацион питания людей, проживающих в развитых странах, содержится примерно 1000 мг кальция. Основными источниками кальция среди пищевых продуктов являются молоко и молочные продукты.

Кальций также содержится в бобах, орехах, овощах, зелени. Муку и некоторые продукты питания могут искусственно обогащать кальцием. В некоторых местах большое количества кальция содержится в водопроводной воде.

В кишечнике (в основном в двенадцатиперстной кишке) кальций усваивается менее чем на 50% – остальное выводится с фекалиями. Регуляция уровня кальция в организме происходит за счет эндокринной системы – гормоны контролируют кальциевый обмен, тем самым обеспечивая необходимый баланс между поступлением кальция в организм и его усвоением.

Фосфор содержится в большинстве продуктов питания. Ежедневное поступление этого элемента с пищей составляет примерно 100 мг. Высокое содержание фосфора в мясе и молочных продуктах.

Распределение кальция и фосфора в организме

Среднее содержание кальция(Ca) в организме здорового человека – 1 кг; фосфора (P) – 600 г (фосфор содержится в организме в виде оксида – PO4). Примерно 99% кальция и 85% фосфата содержится в костной ткани. Оба этих элемента в костной ткани входят в состав гидрооксиапатита – Ca10(PO4)6OH2.

Кристаллы гидрооксиапатита и белок коллаген – основные структурные элементы костей и зубов. Около 65% массы костной ткани составляют кальций и фосфор. Менее 1% кальция, который находится в костной ткани, участвует в обмене с кальцием крови.

Таким образом организм имеет возможность выводить этот элемент из костей в кровь, если его уровень в костной ткани выше необходимого, а также обеспечить обратный транспорт кальция, если его концентрация в крови понижена.

Примерно 8,7 ммоль (350 мг) кальция циркулирует в крови. В норме его концентрация составляет около 2,5 ммоль/л. Половина циркулирующего в крови кальция вступает в связь с альбумином (белком), а несвязанный с белком кальций находится в ионизированной (свободной) форме – Ca2+ (или Ca++).

Кальций ионизированный – очень маленькая часть общего пула кальция в организме, содержащаяся в каждой клетке организма, играет жизненно важную роль. Именно свободная фракция кальция (Ca++) физиологически активна. Значение уровня содержания кальция в клетках выражается в нмоль/л – это 1/1000 от уровня содержания в плазме крови.

Около 15% фосфатов не содержится в костях – они распределены между внеклеточным пространством и клетками (в том числе и кровь). Примерно 1% общего пула фосфатов в организме содержится в плазме крови (средний уровень содержания фосфора в крови – 1 ммоль/л).

Функции кальция и фосфата

Кальций и фосфаты являются основными компонентами костей и зубов. Ионизированный кальций, который циркулирует в плазме крови, является кофактором (кофактор – небелковое соединение, выполняющие роль активного центра, необходимого белку для выполнения его биологической функции).

Благодаря ионизированному кальцию ферменты, участвующие в процессе свертывания крови, могут выполнять свою функцию.

Кроме этого, ионизированная форма этого элемента выступает в роли источника кальция, необходимого для функционирования разных процессов, происходящих на клеточном уровне, например, сокращение миокарда (мышцы сердца), гладкой мускулатуры и скелетных мышц, нервно-мышечной передачи, электрического проведения нервных импульсов и др. Процессы регуляции процессов воздействия разных гормонов на клетки-мишени также проходят при участии кальция, который является неотъемлемым компонентом для их осуществления. То есть, эффективность действия гормонов зависит непосредственно от уровня ионизированного кальция. Очень мало физиологических процессов в организме человека могут осуществляться без хотя бы минимального количества ионов кальция внутри клетки.

Фосфаты входят в состав основных биологически активных молекул: фосфолипидов (структурных компонентов всех клеточных мембран), ДНК и РНК (нуклеиновых кислот) и других интермедиатов (промежуточных веществ с коротким промежутком существования, образующихся при разных химических реакциях и потом реагирующих далее до конечных продуктов химической реакции), в том числе АТФ (адезинтрифосфат) – основной источник клеточной энергии. Неорганический фосфат, который не входит в состав более крупных органических молекул, в крови и моче выступает в роли буфера, участвуя в процессе регуляции кислотно-щелочного баланса (pH) крови.

От поддержания уровня кальция и фосфата в довольно узких пределах зависят многие функции, выполняемые этими химическими элементами. Ниже мы рассмотрим механизмы, отвечающие за регуляцию уровня кальция в плазме крови. Отметим, что нарушение механизмов регуляции часто приводит к патологическим изменениям содержания кальция и фосфата.

Физиологический контроль уровня кальция в плазме

Уровень кальция в плазме крови помогает оценить баланс между поступлением этого элемента с пищей с последующим усвоением в желудочно-кишечном тракте и выведением его из организма с мочой. Также кальций циркулирует между плазмой и костной тканью.

Транспорт кальция и степень его концентрации в крови контролируют два гормона – паратгормон (ПТГ, паратиреоидный гормон) и кальцитриол (производное витамина D).

Паратгормон и кальцитриол также регулируют концентрация фосфата в плазме крови.

Паратгормон. Источник, секреция и действие

Паратгормон вырабатывается в паращитовидных железах (крошечные железы, расположенные возле щитовидной железы) и отвечает за регуляцию уровня кальция в крови.

Паращитовидные железы состоят их клеток, которые очень чувствительны к концентрации ионизированного кальция в крови, поступающей к железам.

Снижение концентрации кальция в крови способствует стимуляции паращитовидных желез и, как следствие, к повышению выработки паратгормона (см рисунок 1).

Рисунок 1. Действие паратгормона. Регуляция уровня кальция в плазме крови

Пратгормон с током крови поступает к органам мишеням – костям и почкам. В результате происходит высвобождение кальция из костной ткани и снижение уровня его выведения (экскреции) из организма почками с мочой. В случае повышения концентрации кальция в плазме, выработка паратгормона снижается. Таким образом восстанавливается нормальная концентрация кальция в крови.

Паратгормон также участвует в регуляции концентрации фосфата в крови. Действие паратгормона на почки усиливает экскрецию фосфата с мочой, что приводит к снижению концентрации его уровня в плазме. Таким образом, конечный результат действия паратгормона – повышение уровня кальция и снижение уровня фосфата в плазме.

Кальцитриол. Источник, секреция и действие

Кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол) – производное витамина D; гормон секостероидной структуры, высвобождаемый почками, который отвечающий за регуляцию концентрации кальция в плазме.

Витамин D может поступать в организм с пищей и синтезироваться под действием ультрафиолетового излучения в коже из 7-дегидроксихолестерина (холестериноподобного компонента).

В независимости от источника поступления, витамин D в ходе двухступенчатого процесса превращается в кальцитриол (рисунок 2).

Преобразование витамина D в кальцитриол

Рисунок 2. Процесс преобразования витамина D в кальцитриол

Первая реакция преобразования витамина D происходит в печени путем гидроокислирования, что приводит к образованию кальцидиола.

Затем кальцидиол вступает в связь с витамин D-связывающим белком и транспортируется в почки, где происходит вторая реакция, в результате которой образуется кальцитриол – активная форма витамина D. Паратгормон контролирует поступление кальцитриола из почек в кровь.

При снижении концентрации кальция в крови, уровень паратгормона увеличивается, что также приводит к повышению секреции кальцитриола.

Процесс повышения уровня образования кальцитриола, как и образования паратгормона, активируется при снижении концентрации ионизированного кальция в плазме, А при высоком уровне концентрации ионизированного кальция в крови или фосфата, процесс секреции этих двух гормонов замедляется (ингибируется).

Основное действие кальцитриола направлено на регуляцию функции желудочно-кишечного тракта – гомон стимулирует процесс усвоения кальция и фосфора, поступающих в организм с питанием. Эффект кальцитриола – повышение концентрации кальция и фосфата в крови. Как и паратгормон, кальцитриол отвечает за регуляцию физиологического баланса концентрации кальция и фосфата в плазме крови.

Поддержание физиологической концентрации кальция и фосфора в крови зависит от следующих факторов:

  • Рацион питания, который должен включать продукты с необходимым содержанием кальция, фосфора и витамина D
  • Полноценная функция желудочно-кишечного тракта, благодаря чему происходит усвоение организмом этих нутриентов
  • Инсоляция (действие ультрафиолетового излучения на кожу). Для адекватного эндогенного синтеза витамина D, человек должен принимать солнечные ванны
  • Секреция паратгормона, которая зависит от полноценной функции паращитовидных желез
  • Функция печени и почек, в которых витамин D преобразуется в кальцитриол
  • Здоровье почек, в которых происходит не только выработка кальцитриола, но и процесс экскреции кальция и фосфата с мочой
  • Процесс метаболизма (обмена) костной ткани, позволяющий поддерживать необходимый обмен кальция и фосфата между костной тканью и кровью

Отметим, что для поддержания процесса жизнедеятельности организма определенная концентрация ионизированного кальция в крови гораздо важнее, чем в костной ткани. Поэтому, при ограничении запасов кальция, организм, чтобы обеспечить необходимую концентрацию ионов кальция в плазме, жертвует минерализацией костей.

Источник: https://medqueen.com/medicina/fiziologiya/fiziologiya-statya/1968-fiziologiya-fosforno-kalcievogo-obmena.html

Зачем организму кальций и фосфор?

Кальций и фосфор в костной ткани человека

Почти все процессы, что происходят в человеческом организме, зависят от такого вещества, как кальций. Фосфор при этом – не менее важный элемент для слаженной работы всех систем. Например, ионы кальция (Ca) влияют на сокращения сердца и мышц, а также являются существенной частью нервной системы.

Кроме того, Ca необходим для сворачиваемости крови. Что касается фосфора, то он необходим для образования различных веществ. Поэтому обмен кальция и фосфора в организме тесно взаимосвязаны.

Вот почему при нарушении обмена кальция и фосфора изменение показателя одного электролита обычно приводит к изменению другого.

Зачем Ca организму

Общее содержания кальция в организме взрослого человека составляет более одного килограмма (около 2% массы тела). Из всего этого количества 99% содержится в минерализованной форме гидроксиапатита Ca в костях.

Меньше 1% находится во внекостном внутриклеточном пространстве или в межклеточном пространстве.

40% кальция, циркулирующего в крови, связано с белками, 10% — неорганический Ca, около 50% – ионизированный Ca в свободной, несвязанной форме.

В процессе выхода кальция в кровь и удаления его оттуда активно участвуют костная ткань, тонкий кишечник и почки. В этом процессе задействован очень сложный механизм, который затрагивает и другие органы, и системы.

Тонкий кишечник – это область, где Ca усваивается из пищи. Ключевым моментом в эффективном усвоении кальция является выделение эпителиальными клетками тонкого кишечника белков, которые связывают Ca.

Причины повышения и понижения паратгормона21775

Костная ткань является гигантским хранилищем кальция, где хранится более 99% его запаса, тогда как 1% активно участвует в метаболизме межклеточного Ca.

Здесь происходят два противоположных процесса – стимуляция высвобождения Ca из костей, в процессе резорбции (растворения) костной ткани остеокластами, а также построение новых элементов костной ткани.

Почки – это главный орган, поддерживающий равновесие кальция.

Если количество этого электролита в крови пребывает в норме, почти весь кальций, входящий в фильтрующую систему почечных клубочков, реабсорбируется (возвращается) через систему канальцев обратно в кровь.

Это помогает поддержать количество этого электролита на нужном уровне. Если процесс обратного всасывания снижается, почки отфильтровывают Ca, и он уходит из организма в составе урины. При этом анализ мочи покажет повышающие значения.

Большое количество кальция размещается в митохондриях и эндоплазматическом ретикуле.

Уровни межклеточного Ca подвержены сильным колебаниям из-за того, что электролит выполняет сигнальную функцию между клетками, активизируя различные ферменты и регулируя сокращения мускульных волокон.

Также кальций пребывает в крови и внеклеточной жидкости. При этом половина Ca в плазме связывают белки, а концентрация фосфора в крови практически идентична уровню кальция.

Фосфор – зачем он нужен?

Фосфор, как и Ca, в основном содержится в минерализованном состоянии в костях (85%). Остальная часть пребывает в органических и неорганических соединениях, распределенных во внутриклеточном и межклеточном пространстве тканей организма.

Основная масса фосфора, содержащаяся в костях, называется гидроксиапатитом. Остальная часть используется в углеводном обмене и является физиологически необходимым веществом в образовании фосфолипидов, кислот, входящий в состав клеточных ядер и аденозина трифосфата.

Фосфор содержится в крови в неорганической форме фосфатов (неорганический фосфор) и связанной с органическими веществами фосфорной кислоты.

Небольшие количества внеклеточного органического фосфора пребывают в организме в форме фосфолипидов.

Концентрация неорганических фосфатов в крови зависит от состава пищи и деятельности гормонов, в первую очередь – паратгормона, и может колебаться в широких пределах.

Гормональная система регуляции

Поддержание нормального количества кальция и фосфора в крови происходит путем совместного действия паратгормона и кальцитонина, контролирующих потоки Ca из/в кровь и межклеточную жидкость. Также в этих процессах активно участвуют витамин Д, кальциевые каналы.

Гормон паращитовидной железы служит для того, чтобы увеличивать кальций в крови. Действие паратгормона заключается в трех механизмах:

  • Стимуляция выработки биологически активной формы витамина Д.
  • Облегчение выхода кальция и фосфора из костной ткани. Чтобы снизить накопление в организме ненужного фосфора, паратгормон оказывает на почки фосфатурическое действие (выделение фосфора с мочой).
  • Увеличение канальцевого обратного всасывания кальция почками, что приводит ко снижению потерь Ca с мочой.

Витамин Д способствует концентрации кальция в крови. Наиболее важными эффектами этого витамина является облегчение всасывания Ca из тонкого кишечника. При взаимодействии с паратгормоном, витамин Д увеличивает выход кальция из костей.

Кальцитонин – это гормон щитовидки, который контролирует уровень Ca в крови, понижая его количество. Он активно выделяется в плазму в ответ на гиперкальцемию и имеет два основных эффекта. Первый – кальцитонин увеличивает выделение Ca с мочой.  Второй – гормон задерживает процесс резорбции костной ткани, снижая выход кальция из кости в кровь.

Анализы Ca в крови необходимы для диагностики и мониторинга целого ряда заболеваний, включая болезни костей, почек, щитовидной и паращитовидных желез, пищеварительного тракта. Кроме того, уровень кальция в крови отражает отклонение от нормы витамина Д и белка.

Почему отклонен фосфор?

Норма фосфора в крови здорового человека – 0,81-1,45 ммоль/л (в некоторых лабораториях приняты другие единицы измерения). Если в анализе крови фосфор понижен, этот недостаток (гипофосфатемия) имеет 4 основные причины:

  • Переход фосфора из межклеточной жидкости во внутриклеточную.
  • Пропуск фосфатов в мочу почками.
  • Потеря фосфора в желудочно-кишечном тракте.
  • Истощение внутриклеточных запасов фосфора.

Когда анализ крови на фосфор показывает его увеличение (гиперфосфатемию), обычно это является вторичным результатом неспособности почек выделять фосфор.

Другими причинами того, что повышенный фосфор, может быть увеличенное употребления фосфора с пищей и выделение его из тканей в межклеточную жидкость.

Кальцификация мягких тканей является одним из серьезных проявлений повышенного уровня фосфора в крови у женщин и мужчин.

Наиболее часто встречающейся проблемой, связанной с повышением фосфатов в плазме крови, является гипокальциемия (низкий Ca), сопровождающаяся судорогами и пониженным давлением. Очень низкий уровень фосфора может представлять опасность для жизни и считается критическим значением.

Фосфор подвержен сильным колебаниям суточного циркадного ритма. Наименьшие значения фосфора в крови наблюдаются рано утром. Первый пик наибольшего значения фосфора после обеда, второй раз наблюдается состояние, когда повышен фосфор в крови больше всего – поздно вечером. Значения второго пика достаточно велики и могут выходить за рамки нормальных значений.

К чему приводит отклонение кальция

Отклонения в верхнюю или нижнюю сторону может привести к серьезным заболеваниям. Гипокальцемия – это термин, обозначающий недостаточную концентрацию кальция в крови. Клиническими признаками гипокальцемии являются:

  • нейромышечная возбудимость;
  • спазмы мускулатуры;
  • тетанические судороги;
  • нарушения работы сердца;
  • остеомалакия (размягчение костей).

Гипокальцемия возникает из-за нарушения функции паращитовидных желез или синтеза витамина Д. Также тут может сыграть роль обратное соотношение кальция и фосфора. Это значит, что причинами гипокальцемии может быть гиперфосфатемия и сопротивления скелетной системы к воздействию гормона паращитовидных желез.

Если исследования на кальций показывают, что он повышается выше нормы, значит у пациента гиперкальцемия.

Норма показателя СОЭ у детей2715

Кальций и фосфор в крови и внеклеточной жидкости в нормальном состоянии находится около точки насыщенности раствора. Это значит, что превышения этого уровня ведет к тому, что это вещество не может раствориться в крови и тканях. Это, в свою очередь, вызывает нарушение работы органов и их разрушение.

Гиперкальциемия наблюдается при увеличении вывода Ca из скелетной системы или увеличении усвоения кальция в кишечнике.

Большинство случаев, когда высокий Ca, вызвано первичным гиперпаратиреоидизмом (повышенной выработки паратгормона).

Кроме того, спровоцировать патологию способы метастазы карциномы груди, простаты, щитовидной железы или легких. Сильная гиперкальциемия приводит к аритмии сердца.

Высокий кальций в крови может стать причиной появления камней почек, которые образуются при соединении Ca с оксалатами. Эту проблему способен обнаружить анализ урины.

Во время исследования тестируются кислотность, оксалаты, кальций, натрий, цитрат, креатинин и мочевая кислота. В случае обнаружения образований, лечение зависит от их размеров.

Если камни слишком крупные, они могут закупорить протоки и стать причиной смерти. Поэтому врачи рекомендуют их удалить.

новоепопулярноеобсуждаемое

Источник: https://1diagnos.ru/laboratornye-issledovaniya/krovi/biohimicheskie/kaltsiy-fosfor.html

Витамины и минералы для костей: самые полезные остеотропные вещества

Кальций и фосфор в костной ткани человека

Принято считать, что для образования костной ткани нашему организму необходим только кальций. Однако это представление не отражает всей полноты картины.

Данные современных научных исследований расширили наше представление об этом процессе. Сегодня ученым известны многие витамины и минералы, которые прямо или косвенно участвуют в построении костей.

Их принято называть остеотропными веществами.

Сегодня мы расскажем, какие микро- и макроэлементы наиболее важны для нашего скелета. Назовем самые полезные минералы, затронем вопрос о том, как происходит ремоделирование костной ткани. Отметим препараты, которые помогут восполнить дефицит микроэлементов. Также вы узнаете, какие витамины и минералы для костей являются наиболее значимыми.

Как образуется костная ткань?

Перед тем как начать разговор про остеотропные (остеогенные) минералы и витамины, стоит несколько слов сказать о том, как образуется костная ткань. Это необходимо знать, чтобы лучше понять, как в организме находят применение вещества, полученные с пищей.

Нужно сказать, что костная ткань не только является главной составляющей скелета, но и выполняет в организме функцию хранилища (депо) ряда микро- и макроэлементов. Благодаря этому наши кости являются важнейшими участниками минерального обмена.

Чтобы понять, как образуется костная ткань, для начала необходимо рассказать, из чего она состоит. Простейшей единицей кости является костная пластинка, которая наполнена минерализованным матриксом. В свою очередь этот матрикс более чем на 80 процентов заполнен костным коллагеном, а на 10 процентов неколагенновыми белками.

Процесс образования новых костных клеток или ремоделирования происходит в течение всей жизни. Его главные участники – это три типа клеток: остеоциты, остеокласты и остеобласты. Рассмотрим каждый тип более подробно.

Остеоциты —  это клетки, содержащие большое число отростков. Они вырабатывают компоненты межклеточного вещества, в котором и замурованы. Отметим, что в этом веществе содержится большое количество различных солей.

Данные клетки отвечают за гомеостаз.

Остеобластами называются клетки-созидатели, которые обладают способностью делиться. Их отличительные особенности: короткие отростки и неровная поверхность. функция – создание межклеточного вещества.

Именно эти клетки вырабатывают белки костного матрикса: остеокальцин, остеонектин, сиалопротеин. Также они синтезируют коллагеновые волокна, ферменты.

Отметим, что эти клетки отвечают за минерализацию скелета.

Остеокласт – огромная клетка, она имеет много ядер, содержит большое количество цитоплазмы. Ее главная задача – разрушать волокна кости, проводить резорбцию хряща, который лишился кальция. При таком опасном заболевании как остеопороз эти клетки-разрушители действуют наиболее активно.

Какие витамины и минералы нужны для костей

О роли кальция в строительстве костной ткани сегодня не говорит только ленивый.

Конечно, значение этого минерала трудно переоценить — при его дефиците кости становятся хрупкими, начинаются проблемы с сердечно-сосудистой системой.

Не умаляя значения кальция, нужно сказать, что есть и другие крайне значимые минералы для костей. При этом их не так мало. Оказывается, сам кальций по себе не может усвоиться, ему нужны помощники.

Самые важные минералы для костей. У кальция есть помощники

В нашем организме все работает как единое целое, все микро- и макроэлементы выполняют свои уникальные функции. Чтобы кости были здоровыми нам также необходимо получать в значительных количествах такие микроэлементы как фосфор, медь, магний, марганец.

Данные минералы специалисты называют остеотропными или остеогенными. Если организм недополучает этих нутриентов, замедляется рост у детей, ускоряется потеря костной массы у пожилых женщин.

Чтобы понимать роль каждого из этих веществ, рассмотрим их более подробно.

Фосфор

В первую очередь нужно сказать о значении фосфора. Ученые выяснили, что 85% данного макроэлемента в теле содержат кости и зубы. Оказывается, кальций не может нормально усваиваться без фосфора. Такая зависимость является двухсторонней – фосфор тоже не может нормально усваиваться без кальция.

Безусловно, между этими двумя веществами есть тесная связь, поэтому появилось такое понятие как фосфорно-кальциевый обмен. Есть гипотеза, согласно которой, если есть слишком много фосфора, то кальций начинает выводиться из организма.

Ученые уверены, что наиболее оптимальным является пропорция 2:1, то есть кальция наш организм должен получать в два раза больше.

Магний

Магний также является участником образования костной ткани. Врачи-ревматологи все чаще связывают низкую костную массу с недостатком этого макроэлемента в пище.

Оказывается, между магнием и кальциемтакже существует зависимость.

Даже если мы получаем кальций в достаточных количествах, но потребление магния снижено, то ухудшаются обменные процессы в костях,  накапливаются тяжелые металлы.

Проводились масштабные эксперименты на цыплятах, в ходе которых было установлено, что даже при небольшом дефиците магния (7 процентов) начинались разрушительные процессы в костях. В частности, развивалась остеопения, костная ткань, становилась разреженной, местами образовывались полости. Когда исследователи стали добавлять в корм птиц магний, то здоровье птиц восстановилось.

Медь

Нельзя не отметить значение такого минерала как медь для образования костей. Медь наравне с цинком является участником синтеза различных молекулярных компонентов костного матрикса.

Этот микроэлемент является кофактором фермента лизиноксидазы, способствует формированию внутри- и межмолекулярных поперечных связей в коллагене. Если человек получает с пищей недостаточноеколичество меди, то затрудняется образование сшивок коллагена.

В итоге начинают развиваться различные патологии костей, легких и сердечно-сосудистой системы. Также замедляется образование новых костных клеток, появляется остеопения, а затем и остеопороз.

Марганец

Пользу марганца для процесса образования костной ткани тоже нельзя переоценить. Недавно в медицинских изданиях появились статьи, посвященные роли данного минерала в процессе остеогенеза. Их авторы ставят марганец в один ряд с кальцием и магнием. Такое внимание к веществу вовсе не случайно.

Марганец является участником множества реакций в организме, благодаря  этому металлу синтезируется более 200 белков. Эти белки важны для строительства соединительной и костной ткани, для кроветворения и работы иммунитета.

При дефиците марганца в пище резко снижается активность остеобластов, что сразу же негативно отражается на плотности костей.

Какие еще минералы необходимы костям?

Процесс образования скелета сложный, в нем задействованы десятки веществ. Напрашивается вопрос, а какие еще минералы необходимы костям? Все чаще врачи-ревматологи заявляют о том, что нашему скелету нужны и такие вещества как цинк, бор, железо, фтор и стронций.

Цинк

В Японии проводились исследования, в ходе которых выяснилось, что для костей млекопитающих цинк крайне важен. В частности, при недостатке его в пище замедляется рост, ухудшается развитие мозга, медленно заживают раны.

Почему? Цинк сегодня рассматривается как сигнальная молекула, которая настраивает внутриклеточные сигнальные события.

Этот минерал затрагивает деятельность множества молекул, регулирует транскрипционные факторы, а также факторы роста, их рецепторы, отвечает за образование многих ферментов, адаптеров.

Исследовательская группа, в которую входили португальские ученые Института молекулярной медицины и медицинского факультета Университета Лиссабона, продвинулась в понимании функции  цинка в организме. Такие ученые как Canhao H., Fonseca J. обследовали больных с костными заболеваниями. Было установлено, что уровень кальция и цинка в организме пациентов с остеопорозом ниже по сравнению со здоровыми людьми.

Бор

Говоря о минералах, которые необходимы костям, следует упомянуть и о пользе бора. Пока точный механизм его действия на скелет неизвестен, но уже ясно, что этот микроэлемент стабилизирует и увеличивает время полураспада витамина D и эстрогена.

Кроме того он отвечает за активность паратиреоидного гормона. Отметим, что именно этот гормон необходим для усвоения кальция, фосфора, магния. Есть основания предполагать, что бор не менее важен для костей, чем витамин D.

Поэтому полезно включать в рацион больше кураги, поскольку в сушеных абрикосах обнаружено большое количество бора.

Железо

Большинство из нас слышало, что железо – это важный минерал для кроветворения, но мало кто знает, что он необходим и для костей.

Железо нужно для синтеза ряда гормонов, которые принимают участие в обменных процессах. Кроме того этот минерал ускоряет рост клеток и доставку кислорода в молекулы белка.

Самое главное, что железо участвует в метаболизме коллагена, главного компонента костного матрикса.

Фтор

Рассказ про остеотропные вещества будет неполным, если не сказать о роли фтора в процессе остеогенеза. Еще в начале 19 века было обнаружено, что этот микроэлемент входит состав костной ткани. Установлено, что железо плохо усваивается без фтора.

При дефиците данного минерала возникают переломы, ухудшается состояние зубов и костей. Хорошо известно свойство фтора — защищать наши зубы от кариеса. Между тем, нашему организму требуется совсем немного фтора – 2 мг в день.

Отметим, что избыток фтора не менее опасен, чем его недостаток.

Нужно сказать и про такой полезный микроэлемент как стронций. Многие считают его вредным, но такие опасения не имеют под собой почвы. Здоровью могут угрожать только его радиоактивные изотопы.

Что касается природного стронция, который присутствует в воде и ряде растений, животных, то он напротив, полезен для человека. Ученые установили, что в нашем организме это вещество накапливается в костях. К примеру, в теле взрослого содержится около 320 мг этого минерала.

Не случайно его сегодня применяют для терапии остеопороза, поскольку он противостоит разрушению костной ткани.

Добавим, что значительная часть полезных нутриентов, которые были перечислены выше, содержится в препарате  «Остеомед Форте». Особенного внимания заслуживает такой компонент как трутневый гомогенат. В этом продукте пчеловодства масса полезных веществ, в том числе 37 аминокислот, а также минералы: кальций, фосфор, железо, магний, марганец, цинк, медь и другие.

Главные витамины для здоровья костной ткани

Теперь давайте рассмотрим полезные витамины для здоровья нашего скелета. О значении витамина D для остеогенеза сказано много, особенно полезна в этом плане его форма D3 (холекальциферол).

Установлено, что до 80 процентов кальция, полученного с пищей, не усваивается без этого витамина.

Как известно, он образуется в нашем организме под действием солнечных лучей, также мы может получить его из некоторых продуктов, например, рыбьего жира, красной и черной икры.

После ряда исследований, проведенных как в нашей стране, так и за рубежом, выяснилось, что кроме указанных выше веществ, существенное значение для скелета имеют и другие витамины: А, С, Е, В6 и К.

Витамин А (ретинол)

Участвует в окислительно — восстановительных процессах, необходим для синтеза белков. Кроме того он усиливает обмен кальция и фосфора. Установлено, что у тех людей, которые не получали это вещество в необходимых количествах, кости становились более тонкими и хрупкими. Как известно, витамина А (ретинола) много в ряде овощей и фруктов, таких  как тыква, морковь, персики, абрикосы.

Витамин С

Придает нашим костям гибкость. На первый взгляд данное свойство не нужно нашему скелету. Но оказывается, именно это качество делает их более прочными, помогая в итоге избежать перелома. Этого витамина много в шиповнике, черной смородине, облепихе, квашеной капусте, цитрусовых.

Витамин E

Не стоит забывать и про полезные свойства витамина Е, который крайне важен для здоровья суставов.

Почему? Во-первых, он увеличивает их подвижность, во-вторых, способствует восстановлению хрящевой ткани. Кроме того, это сильнейший антиоксидант, который помогает организму при инфекционных артритах.

Отметим, что данный нутриент содержится в орехах (миндаль, фундук, арахис), кураге, облепихе.

Витамин B6

Ученые  недавно узнали о пользе витамина В6 (пиридоксина), необходимого для нормального остеогенеза. Оказывается, что это важное остеотропное вещество. Почему?  Он положительно воздействует на кости, а точнее на коллаген.

В итоге повышается всасываемость магния, уменьшается потеря важных микроэлементов. Его много в кедровых орехах, фисташках, семенах подсолнечника.

Также восполнить запасы этого витамина можно с помощью препарата «Остео-Вит», который отлично подходит для восстановления после травм, как молодежи, так и пожилым людям.

Витамин K

Стоит сказать и о пользе витамина К. Сегодня ученые все чаще называют его одним из важных веществ, повышающих плотность костной ткани. Но между тем вряд ли стоит употреблять препараты, в которых содержится этот витамин.

Дело в том, что давно известны коагулянтные свойства этого вещества (усиление свертываемости крови). По этой причине пожилые люди и пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями должны быть осторожны с использованием данного витамина.

Тем более, что этот нутриент легко получить с пищей, включив в рацион шпинат, сыр твердых сортов и куриные яйца.

Остается добавить, что одних витаминов для укрепления костей будет недостаточно. Необходима регулярная физическая нагрузка.

Установлено, что у людей с низкой подвижностью всасываемость кальция и магния снижается в два раза. Поэтому занимайтесь физкультурой как можно чаще дома и на улице, посещайте бассейны и фитнес-залы.

И помните, что если вам уже исполнилось 45 лет, то для предупреждения остеопороза необходимо сделать его диагностику.

Источник: https://osteomed.su/vitaminy-i-mineraly/

Лечение Костей
Добавить комментарий