Фарматека №s3-16 / 2016

Метаболизм кальция и костный гомеостаз

14 ноября 2016

(1) Кафедра факультетской терапии им. А.И. Нестерова ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва;
(2) ГБУЗ «Онкологический клинический диспансер № 1» ДЗ г. Москвы (филиал № 1)

Статья посвящена актуальной теме – взаимосвязи кальциевого и костного обменов в норме и при патологии. Показана сложность и взаимозависимость указанных процессов. Подробно рассматриваются клеточные и молекулярные особенности обмена кальция в сыворотке крови и костной ткани. Представлены современные взгляды на первичные, вторичные и сопутствующие факторы, влияющие на обмен кальция. Освещена физиологическая роль кальция в организме человека в целом и в костном обмене в частности. Рассмотрены характерные черты костного метаболизма с позиций клеточного пула, морфологических типов костной ткани и их функциональной состоятельности. Клиническая значимость гиперкальциемии подчеркнута с учетом появления новых маркеров онкологических заболеваний и субклинического воспаления. Обсуждается роль препаратов кальция в лечении остеопороза с позиций рекомендаций доказательной медицины.

Введение

В повседневной клинической практике врач сталкивается с необходимостью оценивать кальциево-костный гомеостаз в двух случаях: при наличии изменений концентрации минералов в биологических жидкостях организма и при получении патологических результатов денситометрии [1]. Однако нарушения минерального и костного обменов могут быть следствием различных заболеваний и патологических состояний: первичного поражения органов или систем человеческого организма (первичный гиперпаратиреоз), реакции на изменение минерального состава крови (вторичный гиперпаратиреоз), выраженных колебаний содержания минералов в сыворотке крови или моче (онкологические заболевания в целом и костные метастазы в частности), осложнения необратимого заболевания (хроническая почечная недостаточность) [2]. Для адекватной оценки состояния пациента, назначения дополнительных обследований и определения характера терапии требуется знание физиологических особенностей указанных процессов в норме и при патологии.

Механизмы регулирования костного и кальциевого обменов

Костный скелет является основным физиологическим депо для кальция и в меньшей степени – для магния и фосфора. Содержание кальция в скелете контролируется сложными взаимосвязанными механизмами, включающими участие органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и почек, действие которых на уровне костной ткани (КТ) опосредуется остеобластами и остеокластами. Источником кальция для скелета является пища. Неабсорбированный кальций выводится в основном с калом и в небольшом количестве активно секретируется в просвет ЖКТ. Незначительные потери кальция наблюдаются при потении и усиленном шелушении кожи. Значительные потери кальция наблюдаются во время беременности (через плаценту к плоду) и во время лактации (через грудное молоко). Абсорбированный из пищи кальций попадает в межклеточное пространство и встраивается в скелет благодаря процессу минерализации органического костного матрикса – остеоида. Оставшаяся часть кальция фильтруется почками в объеме около 6 г/сут, из которых 98% реабсорбируется в ток крови [3, 4].

В регуляции костного и минерального обменов принимают участие: 4 гормона (кальцемические) – паратиреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин, фактор роста фибробластов-23 (ФРФ-23) и активные формы витамина D; 3 органа-мишени – кости, почки и ЖКТ; 3 костных минерала – кальций, магний, фосфор [4]. Понимание причин и следствий нарушений работы вышеуказанных элементов является ключевым для адекватного лечения минерального и костного дисбаланса.

В целом кальциемические гормоны определяют содержание минералов в биологических жидкостях организма (моча и кровь) и их действие на уровне органов-мишеней изучено довольно подробно. Однако на клеточном и внутриклеточном уровнях обмен кальция остается малоизученным. Кальций (как фосфор и магний) попадает в центральный кровоток из КТ, почек, ЖКТ, и наоборот. Эти транспортные пути могут проходить через клетки (трансклеточно) или в обход клеток (параклеточно, периклеточно) [5–7]. Параклеточный транспорт, как правило, происходит пассивно – путем диффузии по направлению минерального градиента (downhill diffusion), и не подвержен гормональной регуляции. Диффузия также может происходить через специальные клеточные каналы, которые в определенное время открываются или закрываются [8, 9].

Трансклеточный транспорт осуществляется против минерального градиента (uphill diffusion) и является активным. Для данного процесса требуется дополнительная энергия, получаемая при гидролизе АТФ и создающая электромеханический градиент на поверхности специализированных мембранных структур, именуемых портами, обменниками или помпами. Существует три подтипа портов: «унипорты» (транспортируют одно вещество), «симпорты» (транспортируют два вещества в одном направлении) и «антипорты» (транспортируют более одного вещества в двух направлениях). В указанном процессе также принимают участие высокоспециализированные кальций-связывающие белки. Наряду с описанными механизмами существуют котранспорт и обменный транспорт с вовлечением других ионов, включая калий, натрий, хлориды, водород и бикарбонаты, что иногда также требует дополнительной энергии. Сходные процессы наблюдаются внутри клеток, где происходит перераспределение кальция между митохондриями и цитозолем [8, 9]. Предполагается, что изменения содержания минералов во внеклеточной среде во многом нивелируются их внутриклеточным перераспределением.

Обратный процесс заключается в переходе кальция (и других минералов) из клеток во внеклеточный «отсек». Таковым для эритроцитов является окружающая плазма крови, а для клеток почечного эпителия – моча. Для костных клеток внеклеточным отсеком служат костный моз...

Н.Ю. Карпова, М.А.Рашид, Т.В. Казакова, М.Е. Ядров
Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.