Обмен кальция и фосфора в организме и его нарушения

Нарушение метаболизма кальция вследствие отклонений в функциональности эндокринных желез моет привести к серьезным осложнениям. Кальция является минералом, необходимым организму для формирования и сохранения полноценного состояния костной ткани. В организме этот минерала содержится в количестве 1,5 кг.

Кальций поступает в организм с продуктами питания, а так же вырабатывается паращитовидными железами. Эндокринная система регулирует обменные процессы между кальцием и фосфором. При гормональном дефиците происходит повышение фосфатов в крови с сопутствующим снижением показателей уровня кальция. Нарушение функций железы моет привести и к обратному процессу, когда показатели кальция увеличены. Оба вида отклонений не считаются нормой и вызывают развитие патологических процессов.

Характерные особенности

В организме человека нарушение кальциевого метаболизма провоцирует развитие различных заболеваний. Кальций считается важным элементом в процессе регулирования нервной возбудимости мышечных тканей, процессе гемостаза, в стабилизации клеточной ткани мембран, в трансдукции внутриклеточного сигнала.

В медицине выделяют две формы нарушения минерального метаболизма в эндокринной системе:

• гипокальциемия (гипопаратиреоз);
• гиперкальциемия (гиперпаратиреоз).

Второй тип заболевания опаснее и требует более сложного лечения. В большинстве случаев, если патология запущена, врачи прибегают к хирургическому вмешательству.

Для того чтобы понять, что могло спровоцировать изменение в выработке паращитовидными железами кальция в кровь, как бороться с этим нарушением и какие могут быть последствия, следует рассматривать каждую патологию отдельно.

Метаболизм кальция и фосфора в раннем возрасте

В течение первого года жизни риск нарушения обменных процессов наиболее высок, что связывают со стремительным ростом и темпами развития малыша. В норме ребенок за первые 12 месяцев утраивает массу тела, данную от рождения, а с 50 среднестатистических сантиметров при рождении годовалый карапуз вырастает до 75. У детей фосфорно-кальциевый обмен проявляется относительным или абсолютным дефицитом полезных минералов и веществ в организме.

К появлению подобных проблем приводят многочисленные факторы:

• недостаток витамина D;
• нарушение его метаболизма из-за незрелости ферментных систем;
• ухудшение кишечной абсорбции и почечной реабсорбции фосфора и кальция;
• заболевания эндокринной системы.

Намного реже диагностируются гиперкальциемические состояния, которые представляют собой переизбыток кальция и фосфора. Чрезмерное количество химических веществ в организме не менее опасно для здоровья ребенка и требует медикаментозной коррекции. Однако добиться такого состояния при обычном рационе практически невозможно. Так суточная потребность в кальции у грудничков приравнивается 50 мг на 1 кг массы тела. Следовательно ребенок, который весит около 10 кг, должен получать ежедневно около 500 мг Са. В 100 мл материнского молока, которое является единственным источником полезных веществ, содержится около 30 мл Са, а в коровьем – более 100 мг.

Причины гипокальциемии

Эндокринные органы чувствительны к воздействию на них, поэтому кальциевый метаболизм может нарушаться по разным причинам.

Понижение содержания Ca в плазме может произойти по следующим причинам:

• травматизация шеи с кровотечением;
• осложнение после проведенные операции на щитовидной железе;
• воспалительные процессы;
• ионизирующее излучение;
• метастазирование в эндокринных органах;
• недостаточность надпочечников;
• аутоиммунные заболевания;
• болезни системного типа.

Выявление причин считается основой лечения, поскольку при продолжении влияния негативных факторов терапия окажется не эффективной.

Как лечить такие заболевания

При метаболических нарушениях требуется сложное комплексное лечение. Фосфорно-кальциевый обмен, приведенный в норму, позволит устранить большинство патологических последствий без какого-либо вмешательства. Терапия остеопороза, рахита и других метаболических нарушений проходит поэтапно. В первую очередь специалисты стараются остановить процессы резорбции с целью предотвратить переломы, устранить болевой синдром и вернуть больного к трудоспособному состоянию.

Препараты для кальциево-фосфорного обмена подбираются, исходя из симптоматики вторичного заболевания (чаще всего остеопороза, рахита) и патогенеза костной резорбции. Немаловажное значение для выздоровления имеет соблюдение диеты, выстроенной по принципу сбалансированности белков, солей кальция и фосфора. В качестве вспомогательных методов терапии больным рекомендуется массаж, лечебная гимнастика.

Причины гиперкальциемии

Избыточное количество Ca в плазме может быть спровоцировано несколькими факторами. Не редко, нарушение кальциевого метаболизма возникает по причине развития злокачественных образований или доброкачественных опухолей.

У 80% больных гиперкальциемия развивается из-за нарушений, возникающих в результате формирования на гипофизе аденомы солитарной. Аденома в свою очередь образуется по причине стрессов, пониженного давления, приема гормонов и др.

В 12% случаев причиной становится первичная форма гиперплазии. У 2% пациентов диагностируется рак железы паращитовидной. Около 6 % больных имеют множественную аденому.

К причинам так же можно отнести:

• дефицит в рационе продуктов, содержащих кальций;
• нарушение мальабсорбционных функций кишечника;
• почечная недостаточность в хронической форме.

Лечение в данном случае предполагает устранение причины. Если после этого показатели не изменяются, проводится направленная терапия, или даже хирургическое вмешательство.

Литература

1. В.К. Бауман, «Биохимия и физиология витамина Д» Рига, Зинатые, 1989, 480с.
2. Fleisch, Bisphosphonates in bone disease, 1997, London, 184p.
3. Feldman, D., and Mallon, P.J. and Gross, C. (1996). Vitamin D: metabolism and action.In Marcus, R., Feldman, D. and Kelsey, J. (eds) Osteoporosis, pp.205-35. (San Diego: Academic Press).
4. Bushinsky, D.A. and Krieger, N.S. (1992). Integration of calcium metabolism in the adult. In Coe, F.L. and Favus, M.J. (eds.) Disorders of Bone and Mineral Metabolism, pp.417-32. (New York: Raven Press).
5. О.Г.Архипова, Э.А. Юрьева, Н.М. Дятлова,«Перспективы применения ксидифона», Ж. Всес. хим. общ. им. Д.И. Менделеева, 1984, XXIX, 3, с.76-80.
6. Т.А. Матковская, Н.П. Татарникова, и др. Пат. РФ RU 2124881 C1.
7. Э.А. Юрьева, И.П. Дунаева, Г.И. Кулакова «Эффективность ксидифона в зависимости от способа его применения», В сб.: Новый хелатирующий агент ксидифон. Фармакология, токсикология и терапия. Москва, 1990., с.62-70.

(Статья приведена с сокращениями. Полный текст опубликован в журнале: Косметика и медицина, 1999, № 5/6, с.71.)

Немного подробнее о симптоматике

Клиническая картина в обоих случаях — выраженная. Основной областью поражения становится костная система, которая содержит более 90% кальция от общего его содержания в организме.

Симптоматика гиперкальциемии, относительно костной ткани:

• псевдо- и простая форма подагры;
• деформация;
• болевые ощущения;
• мышечная слабость и атрофия;
• переломы даже при простых ушибах;
• кистозные образования костей.

При тяжелой стадии возникает ощущение «мурашек», онемение и жжение на отдельных участках тела, может наблюдаться временная парализация тазовых мышц.

Гипокальциемия характеризуется судорожными приступами, которые могут затрагивать не только конечности, но и мышцы грудной клетки. Опасность предоставляет гипокальциемический криз, который вызывает серьезные осложнения.

Биохимия фосфорно-кальциевого обмена

После попадания указанных химических веществ в организм происходит их всасывание в кишечнике, затем взаимообмен между кровью и костной тканью с последующим выделением кальция и фосфора из организма с мочой. Данный этап именуется реабсорбцией, которая протекает в почечных канальцах.

Главным показателем успешно пройденного обмена Ca является его концентрация в крови, которая в норме варьируется в пределах 2,3–2,8 ммоль/л. Оптимальным содержанием фосфора в крови считается 1,3–2,3 ммоль/л. Важными регуляторами в кальциево-фосфорного обмена является витамин D, паратиреоидный гормон и кальцитонин, вырабатывающийся щитовидной железой.

Половина содержащегося в крови кальция имеет непосредственную связь с плазменными белками, в частности альбумином. Остальная часть – это ионизированный кальций, который просачивается через капиллярные стенки в лимфатическую жидкость. Ионизированный кальций служит регулятором множества внутриклеточных процессов, включая передачу импульсов через мембрану в клетку. Благодаря этому веществу в организме поддерживается определенный уровень нервно-мышечной возбудимости. Кальций, связанный с белками плазмы, представляет собой своего рода резервный запас для сбережения минимального уровня ионизированного кальция.

Гиперкальциемический криз

Редким, но опасным осложнением является гиперкальциемический криз. В остром состоянии у больного нарушается работа всей нервной системы и ускоряется свертываемость крови. Повышенная густота крови, предполагает повышенные риски для жизни больного, поскольку это может привести к формированию тромбов или полной остановке сердечной мышцы.

Криз гиперкальциемический имеет симптоматику:

• сохранение температуры более 40°C;
• внутренние кровотечения;
• признаки лихорадки;
• сильный зуд кожи.

Нарушения ЦНС приводят и к возникновению психоза, а в дальнейшем шока. Состояние больного приводит к тому, что он не понимает того, что происходит. Если медицинская помощь не оказывается своевременно, начинается паралич органов дыхания с последующей остановкой сердца и летальным исходом.

Физиологические эффекты кальция[править | править код]

Нервы и мышцы[править | править код]

Умеренное повышение концентрации кальция во внеклеточной жидкости может и не сопровождаться клиническими признаками нарушения функции нервной и мышечной систем. Однако при выраженной гиперкальциемии возбудимость нервов и мышц снижается, что приводит к развитию мышечной слабости, сонливости и даже к коме. Напротив, умеренное снижение концентрации кальция повышает возбудимость, приводя к появлению симптомов Хвостека и Труссо,тетанических судорог и ларингоспазма. Считается, что поступление Са в клетки осуществляется: 1) путем облегченной диффузии (с помощью переносчика), 2) за счет Na+/CaJ+-o6MeHa, 3) через каналы. Проницаемость последних регулируется гормонами и медиаторами, а во многих клетках эти каналы являются потенциалзависимыми. В печени и скелетных мышцах внутриклеточный кальций обратимо поглощается соответственно эндоплазматическим и саркоплазматическим ретикулумом.

Ионы кальция играют важную роль в электромеханическом сопряжении. Потенциал действия вызывает высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума мышечной клетки. Освобожденный кальций связывается с тропонином, снимая блокирующее влияние тропомиозина на взаимодействие актина с миозином, и тем самым активирует процесс сокращения. Когда кальций вновь поглощается саркоплазматическим ретикулумом, восстанавливается блокирующее действие тропомиозина и мышца расслабляется.

Ионы кальция необходимы и для экзоцитоза, поэтому они играют важную роль в сопряжении стимуляции с секрецией в большинстве экзокринных и эндокринных желез. Секреция катехоламинов мозговым веществом надпочечников, выделение медиаторов в синапсах и высвобождение некоторых других биологически активных веществ (например, гистамина тучными клетками) — все эти процессы требуют присутствия кальция. Сердечно-сосудистая система. Ионы кальция играют важнейшую роль в электромеханическом сопряжении в сердечной мышце, а также в проведении электрических импульсов по определенным участкам сердца, в частности в АВ-узле. Деполяризация волокон сердечной мышцы открывает потенциалзависимые кальциевые каналы (так называемые медленные кальциевые каналы), через которые во время плато потенциала действия кальций поступает внутрь клетки. Локальное повышение концентрации кальция вызывает открывание кальциевых каналов саркоплазматического ретикулума, что еще больше увеличивает концентрацию кальция в цитоплазме и приводит к сокращению. В некоторых клетках, например в клетках АВ-узла, потенциал действия почти полностью обеспечивается за счет поступления кальция через медленные кальциевые каналы.

В гладких мышцах, в том числе в гладких мышцах сосудов, кальций обеспечивает сокращение и часто создает существенную часть деполяризующего тока. Поэтому антагонисты кальция оказывают сильное влияние на сократимость миокарда и гладких мышц сосудов, равно как и на проведение импульсов в сердце. Эти препараты занимают важное место среди антиангинальных, антиаритмических и гипотензивных средств. Прочие эффекты. Ионы кальция поддерживают целость слизистых, участвуют в адгезии клеток и обеспечивают функции клеточных мембран. Кальций играет важную роль в механизмах свертывания крови, хотя и не применяется в качестве лечебного средства при нарушениях свертывания. Кальция хлорид оказывает закисляющее действие на мочу (хотя соли аммония в этом отношении гораздо эффективнее) и способствует диурезу.

Гипокальциемический криз

Обострение при кальциевом дефиците характеризуется снижением минеральных веществ в плазме менее 2,25 ммоль/л. Криз гипокальциемический так же опасен.

Приступ может наступить внезапно, но, как правило, ему предшествует ряд симптомов:

• ощущение «мурашек»;
• чувство покалывания по всему телу;
• конечности и часть лица немеют;
• сильная слабость мышц;
• внезапные мышечные боли;
• депрессивное состояние;
• изменение цвета кожного покрова.

Постепенно потерю чувствительности и другие признаки сменяют подергивания мышц. Первоначально больной ощущает лишь легкие и единичные спазмы, но достаточно быстро состояние переходит в припадки сильных судорог.

Тонус мышц выражается характерными проявлениями:

• «рука акушера»;
• «конская стопа»;
• «рыбий рот»;
• и другие.

Опасность возникает, когда спазмы затрагивают мышечные ткани внутренних органов: почечные/печеночные колики, ларингоспазм или бронхоспазм. Нарушение дыхания может спровоцировать асфиксию.

Больной в момент криза ощущает нестерпимые боли, от которых теряет сознание и способность разумно воспринимать происходящее.

Рахит у детей

Данный недуг является прямым следствием сбоев в фосфорно-кальциевом обмене. Рахит развивается, как правило, в раннем детском возрасте (до трех лет) при нехватке витамина D и нарушениях процессов всасывания микроэлементов в тонком кишечнике и почках, что ведет к изменению пропорции кальция и фосфора в крови. Стоит отметить, что и взрослые люди, проживающие в северных широтах, нередко испытывают проблемы с фосфорно-кальциевым метаболизмом из-за недостатка ультрафиолетового облучения и непродолжительного пребывания на свежем воздухе в течение года.

На начальном этапе заболевания диагностируется гипокальциемия, которая запускает работу околощитовидных желез и вызывает гиперсекрецию паратгормона. Далее, как по цепочке: активируются остеокласты, нарушается синтез белковой основы кости, минеральные соли откладываются в недостающем количестве, вымывание кальция и фосфора приводит к гиперкальциемии и гипофосфатемии. В результате у ребенка происходит задержка физического развития.

Характерными проявлениями рахита являются:

• анемия;
• повышенная возбудимость и раздражительность;
• судороги конечностей и развитие мышечного гипотонуса;
• усиленное потоотделение;
• расстройства пищеварительной системы;
• учащенное мочеиспускание;
• Х-образные или О-образных голени;

• запоздалое прорезывание зубов и склонность к стремительному прогрессированию кариозной инфекции ротовой полости.

Диагностика

Нарушение метаболизма кальция определяется путем лабораторных анализов. Для определения причины патологии требуются более обширные исследования, поэтому специалисты назначают аппаратные исследования. Дополнительно может быть проведена дифференциальная диагностика.

Методы обследования:

• анализ мочи (общий) — при повышенных показателях Ca в биоматериале будет присутствовать минерал и щелочная реакция будет выраженной;
• анализ крови (биохимический) — в плазме выявляется значительное превышение/понижение ионизированного, а так же общего кальция;
• ультразвуковое исследование — обследуется вся эндокринная система на наличие новообразований, увеличение тканей и другие отклонения;
• рентгенография — используется для обследования костей с целью определения возможного развития остеопороза, переломов, кистозных образований и других патологических процессов;
• денситометрия — применяется для точного определения плотности тканей костей;
• рентгенография (с контрастным веществом) — помогает выявлению язвенного поражения ЖКТ и паратиреоаденому в загрудинном пространстве;
• компьютерная — томография — исследуется мочевыделительная система и почки на наличие камней;
• магниторезонансная томография — позволяет получить максимально точные данные об опухолевых образованиях желез щитовидки;
• спинтиграфия — исследование с применением радиоактивных изотопов, с помощью которого удается визуализировать исследуемую область.

Диагностика позволяет получить максимальное количество информации для выявления провоцирующих факторов, особенностей заболевания и возможных осложнений. Лечение может начинаться только после получения результатов обследования.

Изучение клинической эффективности косметических кремов, содержащих ксидифон

Применение кремов, содержащих бисфосфонат оказывает лечебный и профилактический эффект, предупреждая отложения кальция в клетках кожи, что в сочетании с профилактическим действием питательной основы крема позволило предположить усиление омолаживающего влияния косметических средств. В этой связи данная часть работы посвящена экспериментально-клиническому изучению биологической активности кремов, производимых Институтом фармацевтических реактивов «РЕФАРМ».В эксперименте было проведено:

1. Гистологическое исследование биоптатов кожи белых крыс после 30 аппликаций.
2. Изучение влияния кремов на состояние защитной функции кожи лабораторных животных с помощью метода определения времени нейтрализации щелочи по методу Бургхарта.
3. Клиническая оценка состояния функциональных показателей кожи под воздействием представленных кремов включала в себя:
   Изучение влагоудерживающей способности кожи;
4. Исследование состояния липидного обмена кожи;
5. Исследование эластичности кожи;
6. Изучение профиля кожи (ширины и глубины морщин).

Были получены следующие результаты:

1. При гистологическом изучении препаратов кожи животных, подвергавшихся обработке кремами РЕФАРМ, было выявлено их влияние на водно-электролитный и белковый обмены в коже, проявляющийся в усилении гидратантных свойств кожи.
2. Исследование влияние кремов на состояние защитной функции кожи показало, что в 1 группе животных, т.е. у крыс, которым наносился крем, восстановление исходного времени нейтрализации щелочи кожей (6 минут) произошло через 2 дня. Через 3 дня этот показатель снизился и составил 4 мин., т.е. был отмечен пролонгирующий эффект препарата. Во 2 группе животных, т.е. у крыс, на кожу которых не наносили крем, восстановление исходного времени нейтрализации щелочи произошло лишь на 7-ой день после прекращения воздействия щелочи, т.е. практически в 2.5 раза медленнее, чем у крыс 2 группы. Таким образом, полученные результаты, свидетельствовали о выраженном положительном воздействии крема на состояние одной из главных функций кожи — защитной.
3. В клинических испытаниях приняли участие 20 волонтеров – клинически здоровых женщин без отягощенного аллергологического анамнеза в возрасте от 35 до 50 лет. У 11 пациенток была диагностирована комбинированная кожа лица, у 9-ти – сухая осложненная гиперкератозом. Клинически это проявилось в сухости кожных покровов, наличием сети мелких морщин. Крем наносили на предварительно очищенную кожу лица и тела ежедневно 2 раза в день в течение 3-х недель.

Изучение влияния кремов на влагоудерживающую способность кожи проводилось с помощью прибора «Влагомер», Россия. Через 20 минут после первой аппликации крема содержание влаги в коже повысилось в среднем на 67,3% по сравнению с исходным уровнем, через 2 часа этот показатель составил 51,5%, через 4 часа – 36,6%, после курсового применения на 15,6%.

Полученные данные свидетельствовали о положительном влиянии крема на водно-электролитный обмен в коже и выраженном гидратантном эффекте препарата.

При исследовании влияния кремов на эластические свойства кожи было констатировано, что показатель растяжения в результате курсового применения крема увеличился в среднем на 10.9% по сравнению с исходным.

При изучении профиля кожи (ширины и глубины морщин) с помощью прибора Теstеr Т-2000 было установлено, что в результате 3-х недельного использования крема было отмечено снижение зубца Rt на 5,09%, Rmax – на 6.7%, Rz-d на 6.3 % по сравнению с исходным уровнем, т.е. было констатировано положительное влияние крема на показатели, характеризующие профиль кожи.

На основании анализа рецептуры и результатов проведенных исследований можно сделать заключение о том, что косметические кремы РЕФАРМ, в состав которых входит регулятор кальциевого обмена, являются эффективными косметическими средствами, применение которых оказывает выраженный гидратантный эффект, улучшает эластичность и тонус кожи, разглаживает сеть мелких морщин, улучшает защитную функцию кожи.

Данные косметические средства могут быть рекомендованы для применения в широкой косметологической практике с целью ухода за кожей тела в качестве эффективного средства профилактики и коррекции процессов старения кожи.