Calcium: Kahulugan, Syntesis, Pagsipsip, Transport, at Pamamahagi

Kaltsyum ay isang sangkap ng kemikal na may simbolong elemento Ca at atomic number 20. Ito ay kabilang sa pangkat ng mga alkaline na metal na lupa at ito ang ikalimang pinaka masagana na elemento sa Daigdig. Kaltsyum kumakatawan sa isang mahalagang (mahalaga) mineral para sa mga tao at nangyayari sa organismo na eksklusibo bilang isang divalent na cation (Ca2 +).

Pagsipsip

Nakagapos sa pagkain kaltsyum dapat munang palabasin ng mga digestive juice sa gastrointestinal tract (GI tract) upang magkakasunod na masipsip (kinuha) sa maliit na bituka, pangunahin sa duodenum (duodenum) at proximal jejunum (itaas na jejunum). Pagsipsip nangyayari transcellularly (masa magdala sa pamamagitan ng mga epithelial cell ng bituka) ng isang aktibong mekanismo ng pagsunod sa mga saturation kinetics na mababa sa normal na paggamit ng calcium at bukod pa sa paracellularly (mass transport sa pamamagitan ng interstitial space ng bituka epithelial cells) ng passive diffusion kasama ang isang electrochemical gradient sa mataas na paggamit. Pasibong bituka pagsipsip, na nangyayari sa buong bahagi ng bituka kasama ang tutuldok (malaking bituka), ay hindi gaanong epektibo kung ihahambing sa aktibong mekanismo ng resorption, kaya't ang kabuuang halaga na hinihigop ay tumataas sa ganap na mga termino na may pagtaas ng calcium dosis, ngunit bumababa sa mga kaugnay na term. Habang ang aktibong transcellular calcium pagsipsip ay kinokontrol ng parathyroid hormone (PTH, isang peptide hormone na na-synthesize sa parathyroid gland) At calcitriol (aktibong pisyolohikal na anyo ng bitamina D3, 1,25-dihydroxylcholecalciferol, 1,25- (OH) 2-D3), ayon sa pagkakabanggit), ang passive paracellular diffusion ay mananatiling hindi apektado ng hormones nakalista Ang regulasyon ng transepithelial calcium resorption ng PTH at calcitriol, ayon sa pagkakabanggit, tinalakay nang mas detalyado sa ibaba. Sa mga enterosit (mga cell ng maliit na bituka epithelium), ang kaltsyum ay nakasalalay sa isang tukoy na calcium-binding carrier (transport) na protina na tinatawag na calbindin, na nagdadala ng calcium sa pamamagitan ng mga enterosit sa basolateral (malayo sa bituka) lamad ng cell. Ang 1,25- (OH) 2-D3 ay humahantong sa receptor-mediated stimulation ng intracellular (sa loob ng cell) expression ng calbindin. Ang kaltsyum ay pumapasok sa daluyan ng dugo sa pamamagitan ng isang transmembrane Ca2 + -ATPase (transport system na tumatakbo sa ilalim ng enerhiya at adenosine Ang pagkonsumo ng triphosphate (ATP), ayon sa pagkakabanggit) at isang Ca2 + / 3 Na + exchange carrier (calcium transporter na hinihimok ng isang Na + gradient). Ang rate ng pagsipsip ng calcium ay nakasalalay sa iba't ibang mga kadahilanan at nag-iiba sa pagitan ng 15% at 60%. Matapos ang pagkabata, ang pagsipsip ng kaltsyum ay nagpapakita ng pinakamataas na pagiging epektibo sa pagbibinata (~ 60%), pagkatapos ay bumababa sa 15-20% sa karampatang gulang. Ang mga sumusunod na kadahilanan ay pumipigil sa pagsipsip ng kaltsyum, kabilang ang kumplikadong pagbuo:

Ang mga sumusunod na kadahilanan ay nagtataguyod ng pagsipsip ng kaltsyum:

  • Sabay pagsipsip ng calcium sa pagkain
  • Pamamahagi sa maraming mga indibidwal na dosis sa isang araw
  • 1,25-Dihydroxylcholecalciferol (1,25- (OH) 2-D3) - stimulate ang intracellular calbindin synthesis.
  • Madaling masipsip na mga asukal, tulad ng lactose (gatas asukal).
  • lactic acid
  • Sitriko acid
  • Amino acids
  • Casein phosphopeptides
  • Hindi masisipsip na mga karbohidrat, tulad ng inulin, fructooligosaccharides at lactulose, na na-fermented na bakterya sa mga short-chain fatty acid sa ileum (ibabang maliit na bituka) at colon (malaking bituka) → ang nagresultang pagbaba ng ph sa bituka lumen ay humantong sa nadagdagan ang paglabas ng nakagapos na kaltsyum, nag-iiwan ng higit na libreng kaltsyum na magagamit para sa passive pagsipsip

Sa panahon ng pagbubuntis, nadagdagan ang pagsipsip ng kaltsyum - pinagitan ng PTH at calcitriol, ayon sa pagkakabanggit - upang mapaunlakan ang pang-araw-araw na paglipat ng kaltsyum sa buong inunan (inunan) sa pangsanggol (hindi pa isinisilang na bata), na nag-average ng 250 mg sa ika-3 trimester (pangatlong trimester ng pagbubuntis). Bilang karagdagan sa nadagdagan na bituka (mahusaymay kaugnayan) pagsipsip ng kaltsyum, ang karagdagang kinakailangan ng buntis ay natutugunan ng pagtaas ng kaltsyum na paglabas mula sa balangkas pagkatapos ng ika-1 trimester. Kung ikukumpara sa mga buntis, pagkalugi ng calcium sa gatas, na umaabot mula 250 hanggang 350 mg / araw, ay binabayaran sa mga babaeng nagpapasuso sa pamamagitan ng pagtaas ng pagpapakilos ng calcium mula sa buto lamang, na nagreresulta sa 5% na buto masa pagkawala pagkatapos ng anim na buwan na paggagatas. Gayunpaman, sa loob ng 6-12 buwan pagkatapos ng pag-iwas sa suso, nangyayari ang pagpapanumbalik ng buto anuman ang pangangasiwa ng kaltsyum supplement-assuming calcium paggamit ay sapat.

Transport at pamamahagi sa katawan

Ang nilalaman ng kaltsyum ng katawan ng tao ay circa 25-30 g (0.8% ng bigat ng katawan) sa pagsilang at halos 900-1,300 g (hanggang sa 1.7% ng bigat ng katawan) sa pagtanda. Humigit-kumulang 99% ng kabuuang kaltsyum sa katawan ang extracellular (sa labas ng mga cell) sa skeletal system, kasama ang mga ngipin, kung saan ito ay nakaimbak ng higit sa lahat sa form na hindi nalutas. pospeyt o hydroxyapatite (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2). Sa buto, ang calcium ay umabot ng humigit-kumulang na 39% ng kabuuang nilalaman ng mineral. Bahagyang mas mababa sa 1% ng kabuuang katawan masa ng calcium ay naisalokal sa iba pang mga tisyu ng katawan (~ 7 g) at likido sa katawan (~ 1 g). Samakatuwid, ang nilalaman ng intracellular calcium ay 10,000-fold na mas mababa kaysa sa nilalaman ng extracellular calcium. Upang mapanatili ang walang halo gradient sa pagitan ng extracellular at intracellular calcium, ang lamad ng cell higit sa lahat ay hindi nasisisiyasat (hindi natatagusan) sa kaltsyum sa ilalim ng mga kundisyon ng pamamahinga. Bilang karagdagan, mayroon nang mga transmembrane pump o transport system, tulad ng Ca2 + -ATPases (Ca2 + transporters na tumatakbo sa ilalim ng pagkonsumo ng ATP) at Ca2 + / 3 Na + exchange carrier (Ca2 + transporters na hinimok ng isang Na + gradient), na nagdadala ng calcium sa cell. Sa mga lamad ng endoplasmic retikulum (ER, mayaman na branched channel system ng planar cavities sa eukaryotic cells) ay tiyak na Ca2 + -ATPases, tinaguriang SERCAs (sarco- / endoplasmatic retikulum Ca2 + -ATPases), na parehong maaaring mag-usisa ng calcium mula sa cytosol sa ER - intracellular storage - at ibalik ang mineral pabalik sa cytosol para sa mga cellular function pagkatapos ng stimulate ng cell na may naaangkop na stimulus na nagpapakilos ng calcium. Tatlong magkakaibang mga praksiyong calcium ay maaaring makilala sa dugo. Ang ionized, libreng calcium ay bumubuo ng pinakamalaking bahagi ng halos 50%, na sinusundan ng protina- (album-, globulin-) nakatali kaltsyum (40-45%) at kaltsyum na kumplikado na may mababang mga molekular bigat ligands, tulad ng citrate, pospeyt, sulpate at bikarbonate (5-10%). Ang parehong mga kakulangan sa protina at pagbabago ng pH ay nakakaapekto sa ratio ng mga calcium na praksiyon sa bawat isa. Halimbawa, acidosis (dugo ang pH <7.35) ay humantong sa nabawasan at alkalosis (dugo PH> 7.45) upang tumaas nagbubuklod ng protina ng serum calcium, na nagreresulta sa isang kaukulang pagtaas o pagbawas sa proporsyon ng libre, ionized calcium sa suwero - ng humigit-kumulang na 0.21 mmol / l Ca2 + bawat yunit ng pH. Ang ionized free calcium calcium (1.1-1.3 mmol / l) ay kumakatawan sa aktibong biologically form at kontrolado ng homeostatically ng parathyroid hormone, 1,25- (OH) 2-D3, at calcitonin (isang peptide hormone na na-synthesize sa teroydeo C cells) (tingnan sa ibaba). Kaya, kabuuang kaltsyum ng suwero walang halo ay pinananatiling pare-pareho sa loob ng isang medyo makitid na saklaw (2.25-2.75 mmol / l).

Eksklusibo

Ang kaltsyum ay nakukuha ng higit sa lahat sa ihi at dumi (dumi ng tao) at bahagyang sa pawis. Ang bato (klase-Kaugnay) na halaga ng kaltsyum na tinanggal sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mas mababa sa 4 mg / kg timbang ng katawan bawat araw o mas mababa sa 300 mg / araw sa mga kalalakihan at mas mababa sa 250 mg / araw sa mga kababaihan. Ang resulta ng paglabas ng calcium calcium mula sa glomerular filtration at tubular reabsorption (reabsorption ng mga tubule ng bato), na nangyayari nang passive sa proximal tubule (pangunahing bahagi ng mga tubule ng bato) at aktibo sa distal na tubule (gitnang bahagi ng mga tubule ng bato) - kinokontrol ng PTH, 1,25- (OH) 2 -D3 at calcitonin - at account para sa higit sa 98% ng halagang na-filter. Ito ay naglalarawan na ang klase gumaganap ng isang mahalagang papel sa calcium homeostasis, o ang pagpapanatili ng isang pare-pareho ang antas ng calcium ng suwero. Ang mga sumusunod na kadahilanan ay nagtataguyod ng paglabas ng calcium calcium:

  • Dagdagan ang paggamit ng oral calcium, halimbawa, sa pamamagitan ng suplemento (hal., Pandiyeta supplement).
  • Kapeina - sa kape, berde at itim na tsaa, Atbp
  • Sosa - bilang isang bahagi ng table salt (sodium klorido, NaCl); para sa bawat 2 g ng pandiyeta sosa, 30-40 mg ng calcium ang nawala sa ihi.
  • Tumaas na paggamit ng protina - parehong protina ng hayop at gulay; Ang 1 g ng protina ay nagdaragdag ng paglabas ng calcium calcium ng 0.5-1.5 mg
  • Tumaas na paggamit ng pospeyt - sa mga sausage, naprosesong keso, softdrink, atbp. isang ratio ng calcium-phosphate sa diyeta ng 1: 1.0-1.2 ay itinuturing na pinakamainam
  • Tumaas na paggamit ng alkohol
  • Talamak acidosis (dugo pH <7.35)

Idiopathic hypercalciuria (unphysiologically mataas na ihi ng calcium walang halo,> 4 mg calcium / kg body weight / day) ay sanhi ng isang abnormalidad sa genetiko na may variable expression kung saan hindi alam ang sanhi - sumisipsip (nakakaapekto sa bituka), bato (nakakaapekto sa mga bato), o nutrisyon. Ang mga indibidwal na may idiopathic hypercalciuria, na may mas mataas na peligro para sa urolithiasis (pagbuo ng klase mga bato) kumpara sa mga malulusog na indibidwal, nagpapakita ng mas mataas na pagiging sensitibo sa asin (mga kasingkahulugan: pagkasensitibo ng asin; pagkasensitibo ng asin; pagkasensitibo ng asin) kaysa sa mga taong nasa normal na peligro para sa bato bato. Ang paghihigpit ng asin at protina ay humahantong sa normalisasyon ng paglabas ng calcium calcium sa mga pasyente na hypercalciuric. Ang kaltsyum ay inilihim (excreted) sa gastrointestinal tract ay napapailalim sa 85% na reabsorption ng bituka (reabsorption). Ang natitirang 15% (18-224 mg / araw) ay nawala na may dumi (dumi ng tao). Ang pagkawala ng calcium na may pawis ay tinatayang 4-96 mg / araw, na may sapilitan na pagkalugi mula 3 hanggang 40 mg / araw.

Hormonal na regulasyon ng homeostasis ng kaltsyum

Dahil ang kaltsyum ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa maraming mga mahahalagang pag-andar sa organismo ng tao, ang pagpapanatili ng extracellular ionized na libreng konsentrasyon ng kaltsyum ay mahalaga. Ang ionized free serum calcium ay magkakaugnay sa iba't ibang mga calcium compartment - buto, maliit na bituka, bato - at pinananatiling pare-pareho sa loob ng makitid na mga limitasyon ng isang komplikadong sistemang pang-hormonal. Ang mga sumusunod na hormon ay kasangkot sa regulasyon ng calcium metabolism:

  • Parathyroid hormone
  • Calcitriol (1,25-dihydroxylcholecalciferol, 1,25- (OH) 2-D3)
  • Calcitonin

Ang hormones ang nakalistang nakakaapekto sa pagsipsip ng bituka kaltsyum, paglabas ng calcium calcium, at paglabas ng calcium o pag-agaw sa buto. Sa kaso ng menor de edad na mga paglihis ng extracellular na libreng konsentrasyon ng kaltsyum, ang mga mekanismo ng pagbabayad ng bituka at bato ay karaniwang sapat. Ito ay kapag ang mga mekanismong pang-regulasyon na ito ay nabigo na ang kaltsyum ay inilabas mula sa balangkas, na nagreresulta sa pagkawala ng masa ng buto na nauugnay sa pagpapahina ng mekanikal na katatagan ng buto. Ang mga pagbabago sa konsentrasyong extracellular na libreng calcium ay nadarama ng tiyak na lamad proteins na tinatawag na calcium sensors, na kabilang sa superfamily ng G-protein-kaisa na 7-fold membrane-permeable receptor. Ang mga receptor na tumutukoy sa kaltsyum ay pangunahing ipinahayag ng mga cell ng parathyroid, na naglalabas ng PTH sa isang paraan na umaasa sa kaltsyum, ng mga selulang teroydeo C, na nagtatago calcitonin sa isang umaasang umaasang kaltsyum, at sa pamamagitan ng mga cell ng bato, na binubuo ng aktibong 1,25- (OH) 2-D3 sa isang umaasang umaasang kaltsyum. Bilang karagdagan, ang mga sensor ng kaltsyum ay maaari ding makita sa maraming iba pang mga uri ng cell, tulad ng mga osteoclast (mga buto ng resorbing ng buto) at mga enterosit (mga bituka ng epithelial cells). Ipinapalagay na sa pamamagitan ng mga receptor na sensitibo sa kaltsyum isang modulasyong umaasa sa calcium (pagtaas) ng epekto ng hormones Ang PTH, calcitriol at calcitonin ay nagaganap sa antas ng mga target na cell - buto, maliit na bituka, mga cell ng bato. Mababa ang konsentrasyon ng kaltsyum na walang calcium - parathyroid hormone at calcitriol.

Kapag bumagsak ang mga antas ng calcium ng suwero - bilang isang resulta ng hindi sapat na paggamit o nadagdagan na pagkalugi - Ang PTH ay lalong na-synthesize (nabuo) sa mga cell ng parathyroid at naitago (naitago) sa daluyan ng dugo. Ang PTH ay umabot sa bato, kung saan pinasisigla nito ang pagpapahayag ng 1-alpha-hydroxylase at sa gayon ang pagbubuo ng 1,25- (OH) 2-D3, ang aktibong biologically form ng bitamina D. Sa buto, ang PTH at 1,25- (OH) 2-D3 ay nagpapasigla sa aktibidad ng osteoclasts, na mamuno sa resorption (pagkasira) ng sangkap ng buto. Ang kaltsyum ay kasunod na inilabas mula sa buto at inilabas sa extracellular space. Dahil ang kaltsyum ay nakaimbak sa sistema ng kalansay sa anyo ng hydroxyapatite (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), ang mga ions na pospeyt ay napakilos mula sa buto nang sabay - malapit na ugnayan (ugnayan) ng calcium at phosphate metabolism. Sa lamad ng hangganan ng brush ng proximal maliit na bituka, nagtataguyod ang calcitriol ng parehong aktibong transcellular calcium absorption at phosphate reabsorption at pagdadala ng calcium at pospeyt sa extracellular space. Sa bato, pinapataas ng PTH ang tubular calcium reabsorption habang pinipigilan ang tubular phosphate reabsorption. Sa wakas, may tumaas na pagdumi ng bato ng pospeyt, na kung saan ay nadagdagan ang akumulasyon dahil sa mobilisasyon ng kaltsyum pospeyt mula sa buto at reabsorption mula sa bituka. Sa kabilang banda, ang pagbaba ng antas ng suwero ng pospeyt, pinipigilan ang pag-ulan ng calcium phosphate sa mga tisyu at, sa kabilang banda, pinasisigla ang paglabas ng calcium mula sa buto - pabor sa konsentrasyon ng suwero na kaltsyum. Ang resulta ng mga epekto ng PTH at calcitriol sa mga intercompartmental calcium na paggalaw sa mababang antas ng suwero ng kaltsyum ay isang pagtaas at gawing normalisasyon ng extracellular na libreng konsentrasyon ng calcium, ayon sa pagkakabanggit. Ang matagal na nakataas na 1,25- (OH) 2-D3 antas ng suwero mamuno sa pagsugpo ng synthesidad ng PTH at paglaganap (paglaki at paglaganap) ng mga cell ng parathyroid - negatibong puna. Ang mekanismong ito ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng mga receptor ng bitamina D3 ng mga parathyroid cell. Kung ang catitriol ay sumasakop sa mga receptor na tiyak sa sarili nito, ang bitamina ay maaaring maka-impluwensya sa metabolismo ng target na organ. Extracellular libreng konsentrasyon ng kaltsyum na mataas - calcitonin

Ang isang pagtaas sa extracellular ionized calcium ay nagiging sanhi ng mga cell ng teroydeo na C na synthesize at lihim (lihim) ng higit pang calcitonin. Pinipigilan ng Calcitonin ang aktibidad ng osteoclasts sa buto at sa gayon ang pagkasira ng tisyu ng buto, na nagtataguyod ng paglalagay ng kaltsyum sa balangkas. Sa parehong oras, ang peptide hormone ay nagpapasigla sa paglabas ng calcium calcium. Sa pamamagitan ng mga mekanismong ito, ang calcitonin ay humahantong sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng suwero na kaltsyum. Ang Calcitonin ay kumakatawan sa isang direktang antagonist (kalaban) sa PTH. Sa gayon, kapag nadagdagan ang extracellular free calcium, ang pagbubuo at pagtatago ng PTH mula sa parathyroid gland at PTH-sapilitan bato 1,25- (OH) 2-D3 produksyon ay nabawasan. Nagreresulta ito sa pagbawas ng pagpapakilos ng calcium phosphate mula sa buto, nabawasan ang bituka calcium reabsorption, at nabawasan ang tubular calcium reabsorption, at sa gayon ay nadagdagan ang excretion ng calcium calcium. Ang resulta, naaayon sa mekanismo ng pagkilos ng calcitonin, ay isang pagbawas sa konsentrasyong extracellular na libreng kaltsyum at gawing normal ang antas ng suwero ng kaltsyum.

Balanse ng calcium

Kaltsyum balanse ay nakasalalay sa edad. Sa panahon ng yugto ng paglaki sa pagkabata at pagbibinata, sa pag-aakalang sapat na paggamit ng calcium, mayroong isang positibong calcium balanse, na may higit na calcium na hinihigop ng katawan kaysa sa tinanggal ng mga bato at bituka. Ang nadagdagang aktibidad ng osteoblast (mga cell na bumubuo ng buto) ay humahantong sa mas mataas na pag-iimbak ng calcium sa sangkap ng buto at sa gayon ay nadagdagan ang imbakan ng kaltsyum. Ang maximum na masa ng mineral na buto o rurok density ng buto nakararami nakamit sa panahon ng pagbibinata at pagkabata. Samakatuwid, ang mga batang babae at kababaihan ayon sa pagkakabanggit ay may tungkol sa 90% ng kabuuang nilalaman ng kalansay mineral sa edad na 16.9 ± 1.3 taon at tungkol sa 99% sa edad na 26.2 ± 3.7 taon. Sa mga lalaki at lalaki, ayon sa pagkakabanggit, ang pagkaantala ng halos 1.5 taon ay maaaring sundin. Bilang panuntunan, ang pinakamataas na masa ng buto ay naabot ng halos edad na 30. Ang nilalaman ng mineral na buto ay hindi lamang sapat na naglalarawan sa aktwal na buto lakas. Sa halip, natutukoy ito ng mga kadahilanan tulad ng pisikal na aktibidad, masa ng kalamnan, pagbuo at laki ng katawan. Mula sa edad na 30, mayroong isang equilibrium calcium balanse sa loob ng maraming dekada ng buhay, na may dami ng calcium na hinihigop ng katawan na nakikipag-ugnay sa dami ng kaltsyum na naipalabas nang renally at fecally. Halimbawa, na may paggamit ng calcium na 1,000 mg, humigit-kumulang na 200 mg ang hinihigop at halos 200 mg ang tinanggal ng mga bato, habang ang 250-500 mg ay pinakawalan mula sa buto at muling binago bilang bahagi ng mga proseso ng pag-aayos. Upang maiwasang maging negatibo ang balanse ng calcium, dapat mag-ingat upang matiyak ang sapat na paggamit ng calcium sa diet. Sa kabila ng balanseng metabolismo ng calcium, density ng buto patuloy na bumababa mula sa edad na 30. Sa malulusog na tao, ang pagkawala ng buto ng mineral na buto ay halos 1% bawat taon. Ang sanhi ng pagkawala ng masa ng buto na may pagtaas ng edad ay ang nadagdagan na aktibidad ng osteoclasts (mga cell na nagpapasama ng buto), na sinamahan ng pagtaas ng pagkasira ng tisyu ng buto at pagtaas ng paglabas ng kaltsyum mula sa buto. Sa wakas, mas maraming kaltsyum ang nakapagpalabas ng ihi at dumi kaysa hinihigop ng maliit na bituka at buto. Samakatuwid ang mga matatanda ay mayroong negatibong balanse ng calcium. Sa partikular, ang masa ng buto ay unti-unting bumababa sa mga kababaihang postmenopausal (menopos; menopos sa mga kababaihan) dahil sa nabago na katayuan ng estrogen. Bilang resulta ng mga pag-aaral, ang isang pagsisimula ng pagkawala ng buto at mineral na sangkap ay maaaring maobserbahan sa mga babae sa femoral leeg mula sa edad na 37 at sa gulugod mula sa edad na 48. Ang mga kababaihang postmenopausal samakatuwid ay nasa mas mataas na peligro na magkaroon ng pag-unlad osteoporosis (pagkawala ng buto). Mas mababa ang "rurok na buto masa", mas mataas ang peligro ng osteoporosis. Ang mga pag-aaral sa mga kababaihang postmenopausal ay ipinakita na ang antas ng paggamit ng oral calcium ay malapit na maiugnay sa peligro ng mga bali sa balakang. Kaltsyum pangangasiwa ng 800-1,000 mg / araw ay nagresulta sa nabawasan na aktibidad ng osteoclast sa mga paksa, na huminto sa resorption ng buto o pagkawala ng masa ng buto at nabawasan bali saklaw.