Curs - metabolismul fosfor-calciu și reglementarea acestuia

Parodontal UDC 616,31: 577,1

AA Chirkin, profesor, doctor în științe biologice, șef al Departamentului de Biochimie, Universitatea de Stat din Vitebsk. P. Masherov.







VVAlabovsky, profesor, doctor în științe medicale, șef al Departamentului de Biochimie, Academia Medicală de Stat Voronezh.

Manualul este destinat studenților facultății dentare, stagiarilor, rezidenților. Capitole separate pot fi de interes pentru studenții facultăților medicale și pediatrice.

Tabelele 2, figurile 15. Referințe 78 titluri.

Metabolismul fosfor-calciu și reglementarea acestuia.

Calciul este unul dintre cele cinci elemente (O, C, H, N, Ca) care se găsesc la om și la animale. In țesuturile unui organism uman adult contine 1-2 kg calciu, din care 98-99% este localizată în oasele scheletului. Fiind parte a țesuturilor mineralizate sub formă de săruri de fosfat și apatite de diferite tipuri, calciul îndeplinește funcții de plastic și de susținere. Calciul extracelular, care reprezintă aproximativ 1-2% din conținutul său corporal total, îndeplinește, de asemenea, funcții extrem de importante:

1. Ionii de calciu sunt implicate în impulsurile nervoase conduita, in special in acetilcolina sinaptice prin promovarea eliberării mediatorilor.

2. Ionii de calciu participă la mecanismul contracției musculare, inițierea interacțiunii actinei și miozinei la intrarea lor în sarcoplasmă. De la sarcoplasm, ionii de calciu sunt pompați în cisternele reticulului sarcoplasmic cu ATPază dependentă de Ca2 + sau așa-numita. O "pompă de calciu". Astfel, există o relaxare musculară.

3. Ionii de calciu sunt cofactor pentru unele enzime implicate în sinteza proteinelor, glicogen în metabolismul energetic și alte procese.

4. Ionii de calciu formează ușor punți intermoleculare, trag împreună moleculele, activând interacțiunea lor în interiorul celulelor și între celule. Acest fapt explică participarea calciului la fagocitoză, pinocitoză, adeziune celulară.

5. Ionii de calciu sunt o componentă necesară a sistemului de coagulare a sângelui.

6. În combinație cu proteina calmodulină, ionii de calciu sunt unul dintre mediatorii secundari ai acțiunii hormonilor asupra metabolismului intracelular.

7. Ionii de calciu cresc permeabilitatea celulelor pentru ionii de potasiu, afectează funcționarea canalelor ionice.

8. Excesul de acumulare de ioni de calciu în celule duce la distrugerea lor și moartea ulterioară.

Calciul intră în organism ca hrană sub formă de săruri: fosfați, bicarbonați, tartrați, oxaloacetați, total - aproximativ 1 g pe zi. Cele mai multe săruri de calciu sunt slab solubile în apă, ceea ce explică asimilarea lor limitată în tractul gastrointestinal. Adulții sunt absorbiți din tractul gastrointestinal, în medie 30% din alimentele de calciu totale, la copii și la femeile gravide - mai mult. Proteina care leagă Ca2 +, ATPaza dependentă de Ca2 +, ATP participă la absorbția calciului din lumenul intestinal. Vitamina D, lactoza, acidul citric, proteinele cresc absorbția de calciu din tractul gastrointestinal, iar alcoolul în doze și grăsimi mari - mai mic.

Deoarece de sânge intră calciul mineralizat și într-o măsură mai mică - în alte țesuturi. În organism, țesutul osos acționează ca un depozit de calciu. Periost ofera calciu usor schimbabil, aproximativ 1% din totalul de calciu scheletic. Acesta este un bazin mobil de calciu. Capacitatea de a poseda mitocondrii acumulare de calciu, nuclee, rezervoare și reticulul endoplasmic sarcoplasmic. Ele conțin un Ca2 + -dependente ATPaza angajat conjugat cu hidroliza ATP de eliberare a ionilor de calciu din citoplasmă la fluid extracelular (contracția musculară) și Ca2 + injectarea în reticulul sarcoplasmic rezervor (relaxarea musculara). Calciul este un cation tipic extracelular. Concentrația de calciu din interiorul celulelor este mai mică de 1 μmol / l. În cazul în care se ridică mai 1mkmol / l, apoi o schimbare în activitatea multor enzime, ceea ce atrage după sine o întrerupere a funcționării normale a celulei. Creșterea permeabilității membranelor celulare în diverse stări patologice, este de asemenea însoțită de activarea transportului ionilor de calciu în interiorul celulelor. Activitatea Astfel, se înregistrează o creștere a membranei fosfolipaza A2, eliberarea de acizi grași polinesaturați, activarea peroxidarea lipidelor din membrană și formarea crescută a eicosanoide, ceea ce duce la creșterea în continuare permeabilitatea structurilor cu membrană până la dezvoltarea modificărilor distructive în ele, ceea ce duce la moartea celulei. Cunoscut, de exemplu, așa-numitul. „Paradox de calciu“ - deteriorarea bruscă a funcției musculare inimii și starea generală a corpului în faza de post-infarct ischemic.

excreția calciului se realizează în principal prin intestinul compus din bilă, suc gastric, saliva si secretiile pancreatice (aproximativ 750 mg / zi). În urină, se eliberează puțin calciu (aproximativ 100 mg / zi), deoarece 97-99% din calciul urinei primare este reabsorbit în tubulii convulsi ai rinichilor. După atingerea vârstei de 35 de ani, excreția totală a calciului din corpul uman crește.







Fosforul, ca și calciul, este unul dintre elementele vitale. În corpul adult conține

1 kg de fosfor. 85% din această cantitate îndeplinește funcții structurale și de mineralizare, care intră în oasele scheletului. O mare parte a fosforului este o componentă a diferitelor substanțe organice: fosfolipide, unele coenzime, compuși de energie, acizi nucleici, nucleotide, phosphoproteins, fosfat esteri, glicerol, zaharuri și alți compuși. Participarea la reacțiile defosforilare și fosforilare ale diferiților compuși organici, fosfat îndeplinește o funcție de reglementare. Aceste procese apar cu participarea protein kinazelor specifice. În acest fel activitatea reglementata a multor enzime cheie: fosforilază, glicogen sintaza, precum și nucleare, proteine ​​membrana si alti compusi. Fosfatul anorganic este inclus în sistemul tampon fosfat: NaH2RO4 / Na2HRO4 și, astfel, participă la menținerea stării de acid-alcalină a sângelui și a țesuturilor.

Rolul depozitului de fosfor este realizat de oasele scheletului, în care fosforul intră sub formă de diferite tipuri de apatite și săruri de fosfor-calciu. Excreția fosforului din organism este în principal prin rinichi (64,4%), precum și cu fecale (35,6%). O cantitate neglijabilă de fosfor este excretată cu transpirație. Până la 90% din fosfor este reabsorbită în tubulii convulsi ai rinichilor. Reabsorbția de fosfor depinde de reabsorbția de sodiu. Creșterea excreției de sodiu în urină este însoțită de o creștere a excreției de fosfor. Compoziția de urină este dominată de fosfații monosubstituiți (NaH2PO4), iar în plasmă sanguină - disubstitută (Na2HP04). În urină, raportul NaH2PO4 / Na2HPO4 este de 50/1, iar în plasma sanguină este de 1/4.

In reglarea metabolismului calciului-fosfor sunt implicate hormon paratiroidian, calcitonina, vitamina D. hormonul paratiroidian (PTH) este sintetizat în glandele paratiroide (organele pereche), și, de asemenea, parțial în timus și tiroida. Prin structura chimică - o proteină cu o greutate moleculară de 9500, constând din 84 de aminoacizi. Este produs ca preprohormon (115 aminoacizi) este convertit prin proteoliză parțială în prohormonul (90 aminoacizi), și apoi - în PTH activ (84 aminoacizi). Sinteza și secreția de PTH crește odată cu scăderea concentrației de calciu în sânge. Timpul de înjumătățire al PTH este de 20 de minute, organele sale fiind ținte: os și rinichi. In oasele PTH (în doze mari) stimulează defalcarea colagenului și tranziția de calciu și fosfor din oase în sânge, rinichi, creste reabsorbtia de calciu, dar reduce reabsorbția fosforului care duce la fosfaturie și scăderea concentrațiilor sanguine de fosfor. Concentrația de calciu în sânge crește. PTH promovează, de asemenea, conversia vitaminei D în rinichi la forma sa activă - calcitriol (1,25 dihidroxicolecalciferolului). În acest sens, el poate indirect (prin calcitriol) activează absorbția calciului în intestinul subțire.

Secreția PTH depinde numai de concentrația de calciu din sânge și nu este controlată de alte glande endocrine. Concentrația de fosfor din plasma sanguină nu afectează secreția de PTH. Funcția insuficientă a glandelor paratiroide pot dezvolta în timpul operațiunilor de pe gât, șterse accidental sau glandele paratiroide, precum și deteriorate din cauza distrugerii lor autoimune. Efectul aparent al hipoparatiroidismului poate fi asociat cu o scădere a sensibilității receptorilor organelor țintă la hormonul parat. Simptomele clinice ale hipoparatiroidismului sunt hipocalcemia, hiperfosfatemia, excitabilitatea neuromusculară crescută, convulsiile, tetania. Moartea poate rezulta din spasme ale mușchilor respiratori și laringospasm. Eliminați efectele hipocalcemiei prin administrarea de calciu, hormon paratiroidian, vitamina D.

Hiperparatiroidismul se manifesta prin hipercalcemie, hipofosfatemie, fosfaturie, țesutul osos rezobtsiey, ceea ce duce la fracturi osoase frecvente; formarea de pietre în rinichi, nefrocalcinoză, scăderea funcției renale. Motivele pot fi hiperparatiroidism adenom glandelor paratiroide, precum și anumite condiții patologice renale, ceea ce duce la reducerea formării de calcitriol în rinichi și o scădere a concentrației de calciu în sânge. Ca răspuns la hipocalcemie, producția și secreția de PTH crește. Hipercalcemia persistentă poate duce la apariția comăi și a morții din cauza paraliziei musculare.

Calcitonina este o peptidă cu 3200 aminoacizi, constând din 32 de aminoacizi. Acesta este sintetizat în glandele tiroide si paratiroide, secretat ca răspuns la hipercalcemie prin scăderea concentrației de calciu și fosfor în sânge. Mecanismul de acțiune calcitonină este că acesta inhibă mobilizarea calciului și fosforului din oase, promovează mineralizarea oaselor. Calcitonina este un antagonist al PTH, deoarece susține "tonul" calciului din sânge. Prin hiperproducția calcitoninei se poate dezvolta osteoscleroza - o creștere a masei osoase pe unitatea de volum.

Vitamina D este un grup de substanțe - calcipare, care au activitate antirachitică. Cel mai important dintre ele - colecalciferol (vitamina D3), ergocalciferol (vitamina D2) și digidroergokaltsiferol (vitamina D4) fac parte din grupul de compuși steroidici. Vitamina D3 este conținută în hrana pentru animale: în uleiurile de pește, ficat, gălbenuș de ou, unt. Aceasta vitamina poate fi, de asemenea, sintetizate în piele de colesterol sub influența razelor ultraviolete (endogene de vitamina D3). Ergocalciferolii sunt de origine vegetală. Cu toate acestea, nici ergo- nor colecalciferolul nu are activitate biologică. Formele lor biologic active se formează în procesul de metabolizare. Calciparele nutritive și endogene cu flux sanguin sunt aduse în ficat. În hepatocite care implică sistemul monooxigenazei specific constând din calciferol 25-hidroxilaza, NADH și oxigen molecular, prima fază a vitaminei D3 hidroxilare, care la atomul de carbon 25 apare OH-grup.

Apoi, 25 (OH) vitamina derivat D3 prin proteină din plasmă kaltsiferolsvyazyvayuschego este transferat la rinichi, în cazul în care acesta trece printr-o a doua etapă care implică hidroxilarea 1 alfa hidroxilazei calciferol, NADH, oxigenul molecular și este convertit în 1,25 dihidroxicolecalciferolului sau calcitriol, o formă -biologicheski activă vitamina D (figura 1).

Fig.1. Formule de precursor al vitaminei D3 - 7 dehidrocholesterol, vitamina D3 și calcitriol.

Deficitul de vitamina D provoaca osteomalacie (inmuierea oaselor) la adulți, absorbția afectarea calciului în intestin subțire, hipocalcemiei, ceea ce poate duce la o supraproducție de PTH. In tratamentul rahitismului utilizat vitamina D, preparate de calciu și fosfor, expunerea adecvată la radiația solară și ultraviolete, precum și eliminarea patologiei ficatului și rinichilor. Hipervitaminoza D duce la o demineralizare de fracturi osoase, creșterea concentrației de calciu în sânge și fosfor, calcifierea tesuturilor moi, precum și formarea de pietre la rinichi și ale tractului urinar. Necesarul zilnic de vitamina D pentru adulți este de 400 UI, pentru gravide și care alăptează - 1000 UI pentru copii - 500-1000 UI în funcție de vârstă.

Mai multe lucrări pe biologie

Biologie abstractă







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: