Роль кальция в организме и его регуляция
Кальций является жизненно важным катионом, выполняет в организме самые разнообразные функции, участвуя во многих процессах жизнедеятельности, как на уровне клетки, так и на уровне внеклеточных систем (рис. 8.4). В крови он присутствует в двух формах – неионизированной (содержание в сыворотке крови составляет 2,25— 2,55 нмоль/л (9—10 мг/100 мл)) и ионизированной (1,2 ммоль/л (4,8 мг/100 мл)). Ионизированный Са2+ активен, неионизированный – не активен, связан с белками плазмы.
Рис. 8.4. Функции кальция в организме.
Ионам кальция принадлежала важная роль в биологических процессах еще задолго до появления в эволюции костного скелета. У человека поддержание внеклеточной концентрации ионов кальция в узких пределах имеет важнейшее значение для функционирования многих тканей. В скелетной и сердечной мышце перемещение ионов Са2+ между цитозолем и саркоплазматическим ретикулумом необходимо для сокращения и расслабления (сопряжение между возбуждением и сокращением). При слишком высокой концентрации ионов Са2+ в крови могут возникать аритмия и фибрилляция желудочков сердца. При низком содержании Са2+ в среде возбудимость скелетной мышцы возрастает, а при высоком – угнетается. Эти эффекты обусловлены изменением нейромышечной возбудимости и лежат в основе мышечных спазмов и резкой гиперрефлексии, наблюдаемых при гипокальциемической тетании. Издавна одним из проявлений гипокальциемической тетании считается положительный симптом Хвостека: подергивание мышц лица при надавливании на лицевой нерв в углу нижней челюсти. Са2+ необходим для секретной активности практически всех эндо- и экзокринных железистых клеток (сопряжение стимула и секреции). Ионы кальция играют ключевую роль и в процессе свертывания крови. Выше подчеркивалось значение Са2+ в качестве второго посредника (с участием или без участия кальмодулина). Отмечалась и роль Са2+ в кругообороте полифосфоинозитолов и его активирующее действие на протеинкиназу С. Внутриклеточные эффекты Са2+ либо аналогичны таковыми цАМФ, либо противоположны. В любом случае Са2+ занимает важнейшее место в функционировании многих гормональных механизмов, а также центральных и периферических нейронов. Помимо регуляторной активности, Са2+ – основной компонент костного скелета.
Концентрация кальция в сыворотке крови является жестким параметром, поэтому регулируется с высокой точностью; она меняется в очень узких пределах. Изменение концентрации Са2+ всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы. При ее снижении паращитовидные железы увеличивают секрецию паратгормона, в то время как активность парафолликулярных клеток щитовидной железы, продуцирующих кальцитонин, ингибируется. Напротив, при повышении концентрации кальция секретируется кальцитонин, а активность паращитовидных желез снижается. Паратгормон повышает уровень кальция в крови, действуя на кости, кишечник и почки. Кальцитонин снижает ее, действуя главным образом на кости.
Сам кальций, являющийся объектом контроля, выступает в роли положительного (кальцитонин) или отрицательного (паратгормон) сигнала собственной регуляции (рис.8.5).
Рис. 8.5. Регуляция уровня кальция в крови.
Важное значение в гомеостазе Са2+ играет витамин D.
D3 может образовываться в коже из 7-дегидротахистерина при освещении ультрафиолетом. Синтезирующееся в коже соединение D3 разносится кровью по всему организму; при этом оно оказывает определенное физиологическое воздействие на некоторые ткани. Таким образом, вещество D3 соответствует всем критериям гормона. Однако эндогенно D3 часто бывает недостаточно из-за того, что значительная часть поверхности тела, как правило, закрыта одеждой, из-за скудости солнечного освещения во многих географических районах земного шара и из-за загрязнения атмосферы примесями, задерживающими ультрафиолетовые лучи. Таким образом, человек все больше и больше зависит от экзогенных источников этого вещества (особенно богаты им рыбья печень, яйца и коровье масло). Поэтому соединение D3 рассматривают также как витамин.
При гиповитаминозе D количество кальция и фосфата в организме оказывается недостаточным для кальцификации костей, что служит причиной развития рахита у детей. Однако концентрация кальция в крови и в этих условиях поддерживается почти на нормальном уровне за счет костной ткани. Этот эффект обусловлен действием паратгормона, который при недостаточном поступлении кальция в организм начинает вырабатываться в большом количестве. Витамин D при введении в больших дозах имитирует эффект самого паратгормона – иначе говоря, происходит мобилизация кальция из костной ткани и интенсификация экскреции фосфата почками. Поэтому витамин D можно использовать для лечения гипопаратиреоза – синдрома, при котором секреция паратгормона снижена. Гипопаратиреоз может возникнуть в результате случайного удаления паращитовидных желез при хирургической операции по поводу зоба. Передозировка витамина D, в частности при профилактике рахита у грудных детей, может вызывать нарушение роста костей и обмена кальция.
Железы, контролирующие гомеостаз кальция, получают информацию об изменениях его концентрации и соответствующим образом на нее реагируют (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Гормональная регуляция гомеостаза Са2+.
Иными словами, когда избыточный уровень кальция нормализуется, исчезнет сигнал, активирующий кальцитонинсекретирующие клетки и тормозящий активность клеток паращитовидных желез. Когда же корригируется гипокальциемия, секреторные клетки получают противоположные сигналы.
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Применение рентгеновского излучения в медицине. Причиной применения рентгеновского излучения в диагностике послужила их высокая проникающая способность | | | ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ 1 страница |
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 1698;