Пародонту УДК 616.31: 577.1
А.А.Чіркін, професор, доктор біологічних наук, завідувач кафедрою біохімії Вітебського державного університету ім. П.Машерова.
В.В.Алабовскій, професор, доктор медичних наук, завідувач кафедрою біохімії Воронезької державної медичної академії.
Посібник призначається для студентів стоматологічного факультету, лікарів-інтернів, ординаторів. Окремі глави можуть представляти інтерес для студентів лікувального та педіатричного факультетів.
Таблиць 2, малюнків 15. Список літератури 78 назв.
Фосфорно-кальцієвий обмін і його регуляція.
Кальцій - один з п'яти (О, С, Н, N, Са) найбільш поширених елементів, що зустрічаються в організмі людини і тварин. У тканинах організму дорослої людини міститься до 1-2 кг кальцію, 98-99% якого локалізовано в кістках скелета. Входячи до складу мінералізованих тканин у вигляді фосфорнокислий солей і апатитів різних видів, кальцій виконує пластичну і опорну функції. Внекостного кальцій, на частку якого припадає близько 1-2% від його загального вмісту в організмі, також виконує надзвичайно важливі функції:
1. Іони кальцію беруть участь у проведенні нервових імпульсів, особливо в області ацетилхолінових синапсів, сприяючи вивільненню медіаторів.
2. Іони кальцію беруть участь у механізмі м'язового скорочення, ініціюючи при їх вступі до саркоплазму взаємодію актину і міозину. З саркоплазми іони кальцію викачуються в цистерни саркоплазматичного ретикулума Са2 + - залежної АТФ-азой або т. Н. «Кальцієвих насосом». При цьому відбувається м'язова релаксація.
3. Іони кальцію є кофактором ряду ферментів, які беруть участь в синтезі білків, глікогену, в енергетичному обміні і інших процесах.
4. Іони кальцію легко утворюють міжмолекулярні містки, зближують молекули, активуючи їх взаємодія всередині клітин і між клітинами. Цей факт пояснює участь кальцію в фагоцитозі, Піноцитоз, адгезії клітин.
5. Іони кальцію є необхідним компонентом системи згортання крові.
6. У комплексі з білком кальмодулином іони кальцію є одним з вторинних посередників дії гормонів на внутрішньоклітинний метаболізм.
7. Іони кальцію збільшують проникність клітин для іонів калію, впливають на роботу іонних каналів.
8. Надмірне накопичення іонів кальцію усередині клітин веде до їх деструкції і подальшої загибелі.
Кальцій надходить в організм у складі їжі у вигляді солей: фосфатів, бікарбонатів, тартратов, оксалоацетата, всього - близько 1г на добу. Більшість солей кальцію погано розчиняються у воді, чим пояснюється їх обмежене засвоєння в шлунково-кишковому тракті. У дорослих всмоктується з шлунково-кишкового тракту в середньому 30% всього кальцію їжі, у дітей і вагітних - більше. Під всмоктуванні кальцію з просвіту кишечника беруть участь Са2 + -зв'язуючим білок, Са2 + -залежна АТФ - аза, АТФ. Вітамін D, лактоза, лимонна кислота, білки підвищують всмоктування кальцію з шлунково-кишкового тракту, а алкоголь у великих дозах і жири - знижують.
З крові кальцій надходить в мінералізовані і, в меншій мірі - в інші тканини. В організмі кісткова тканина виконує роль депо кальцію. В окісті міститься легко обмінюються кальцій, що становить близько 1% всього кальцію скелета. Це мобільний пул кальцію. Здатністю до акумуляції кальцію мають мітохондрії, ядра, цистерни саркоплазматичного і ЕПР. Вони містять Са2 + -залежні АТФ-ази, які здійснюють зв'язаний з гідролізом АТФ викид іонів кальцію з цитоплазми в позаклітинне рідина (скорочення м'язи) і закачування Са2 + в цистерни саркоплазматической мережі (розслаблення м'язи). Кальцій - це типовий позаклітинний катіон. Концентрація кальцію всередині клітин - менше 1 мкмоль / л. Якщо вона підвищується більш 1мкмоль / л, то відбувається зміна активності багатьох ферментів, яке тягне за собою порушення нормального функціонування клітини. Підвищення проникності клітинних мембран при різних патологічних станах також супроводжується активацією транспорту іонів кальцію всередину клітин. При цьому відбувається підвищення активності мембранної фосфоліпази А2, звільнення поліненасичених жирних кислот, активація процесів перекисного окислення ліпідів в мембранах і підвищене утворення ейкозаноїдів, що призводить до подальшого збільшення проникності мембранних структур аж до розвитку деструктивних змін в них, що ведуть до загибелі клітини. Відомий, наприклад, т. Зв. «Кальцієвий парадокс» - різке погіршення функції серцевого м'яза і загального стану організму в постишемической фазі міокарда.
Виведення кальцію з організму здійснюється головним чином через кишечник в складі жовчі, шлункового соку, слини і секрету підшлункової залози (всього близько 750 мг / добу). Із сечею виділяється мало кальцію (близько 100 мг / добу), тому що 97-99% кальцію первинної сечі реабсорбується в звивистих канальців нирок. Після досягнення 35 річного віку сумарна екскреція кальцію з організму людини зростає.
Фосфор, як і кальцій, є одним з життєво необхідних елементів. В організмі дорослої людини міститься
1 кг фосфору. 85% цієї кількості виконує структурну і Мінераліз функції, входячи до складу кісток скелета. Значна частина фосфору є складовою частиною різних органічних речовин: фосфоліпідів, деяких коферментів, макроергічних сполук, нуклеїнових кислот, нуклеотидів, фосфопротеинов, фосфорнокислий ефірів гліцерину, моносахаридів та інших з'єднань. Беручи участь в реакціях фосфорилювання і дефосфорилирования різних органічних сполук, фосфат виконує регуляторну функцію. Ці процеси відбуваються за участю специфічних протеинкиназ. Таким шляхом регулюється активність багатьох ключових ферментів: фосфорілази, глікогенсінтази, а також ядерних, мембранних білків та інших сполук. Неорганічний фосфат входить до складу фосфатної буферної системи: NaH2РО4 / Na2HРО4 і тим самим бере участь у підтримці кислотно-лужного стану крові і тканин.
Роль депо фосфору виконують кістки скелета, до складу яких фосфор входить у вигляді різного виду апатитів і фосфорно-кальцієвих солей. Виведення фосфору з організму здійснюється, головним чином, через нирки (64,4%), а також з калом (35,6%). Мізерно мала кількість фосфору виводиться з потом. У звивистих канальців нирок реабсорбируется до 90% фосфору. Реабсорбція фосфору залежить від реабсорбції натрію. Посилення екскреції натрію з сечею супроводжується підвищенням екскреції фосфору. У складі сечі переважають однозаміщеного фосфати (NaН2РО4), а в плазмі крові - двузамещённие (Na2НРО4). У сечі співвідношення NаН2РО4 / Nа2НРО4 одно 50/1, а в плазмі крові воно становить 1/4.
У регуляції фосфорно-кальцієвого обміну беруть участь паратгормон, кальцитонін, вітамін D. Паратгормон (ПТГ) синтезується в паращитовидних залозах (парному органі), а також частково в тимусі і щитовидній залозі. За хімічною структурою - це білок з молекулярною масою 9500, що складається з 84 амінокислот. Він виробляється у вигляді препрогормонов (115 амінокислот), шляхом часткового протеолізу перетворюється в прогормон (90 амінокислот), а потім - в активний ПТГ (84 амінокислоти). Синтез і секреція ПТГ зростають при зниженні концентрації кальцію в крові. Період напіврозпаду ПТГ становить 20 хвилин, його органи - мішені: кістка і нирки. У кістках ПТГ (у великих дозах) стимулює розпад колагену і перехід кальцію і фосфору з кістки в кров, в нирках він підвищує реабсорбцію кальцію, але знижує реабсорбцію фосфору, що призводить до фосфатурии і зменшення концентрації фосфору в крові. Концентрація кальцію в крові при цьому підвищується. ПТГ сприяє також перетворенню вітаміну D в нирках в його активну форму - кальцитріол (1,25 дігідроксіхолекальціферол). У зв'язку з цим він може опосередковано (через кальцитріол) активувати всмоктування кальцію в тонкому кишечнику.
Секреція ПТГ залежить тільки від концентрації кальцію в крові і не контролюється іншими залозами внутрішньої секреції. Концентрація фос-фора в плазмі крові не впливає на секрецію ПТГ. Недостатність функції паращитовидних залоз може розвинутися при операціях на шиї, випадковому видаленні або пошкодженні паращитовидних залоз, а також внаслідок їх аутоімунної деструкції. Уявний ефект гипопаратиреоза може бути пов'язаний зі зниженням чутливості рецепторів органів - мішеней до Параті-гормону. Клінічними симптомами гипопаратиреоза є гіпо- кальціємії, гіперфосфатемія, підвищення нервово-м'язової збудливості, судоми, тетанія. Може наступити смерть внаслідок спазму дихальних м'язів і ларингоспазму. Усунути наслідки гипокальциемии можна введенням в організм препаратів кальцію, паратгормону, вітаміну D.
Гиперпаратиреоз проявляється гіперкальціємією, гіпофосфатемією, фосфатурії, резобції кісткової тканини, що призводить до частих переломів кісток; каменеутворенням в нирках, нефрокальцинозом, зниженням функції нирок. Причинами гиперпаратиреоза можуть бути аденома паращитовидних залоз, а також деякі патологічні стани нирок, що призводять до зменшення утворення кальцитріолу в нирках і зниження концентрації кальцію в крові. У відповідь на гіпокальціємію зростає продукція і секреція ПТГ. Стійка гіперкальціємія може призвести до розвитку коми і загибелі від паралічу м'язів.
Кальцитонін - це пептид з Мr 3200, що складається з 32 амінокислот. Він синтезується в щитовидній і паращитовидних залозах, секретується у відповідь на гіперкальціємію, знижуючи концентрацію кальцію і фосфору в крові. Механізм дії кальцитоніну полягає в тому, що він пригнічує мобілізацію кальцію і фосфору з кістки, сприяє мінералізації кістки. Кальцитонін є антагоністом ПТГ, тому що підтримує «тонус» кальцію в крові. При гіперпродукції кальцитоніну може розвинутися остеосклероз - збільшення маси кістки на одиницю її обсягу.
Вітамін D - це група речовин - кальциферолів, що володіють антирахітичним активністю. Найважливіші серед них - холекальциферол (вітамін D3), ергокальциферол (вітамін D2) і дігідроергокальціферол (вітамін D4) відносяться до групи стероїдних сполук. Вітамін D3 міститься в їжі тваринного походження: в риб'ячому жирі, печінці, жовтку курячого яйця, вершкове масло. Цей вітамін може також синтезуватися в шкірі з холестерину під впливом ультрафіолетових променів (ендогенний вітамін D3). Ергокальциферол мають рослинне походження. Однак, ні ерго, ні холекальциферол не володіють біологічною активністю. Їх біологічно активні форми утворюються в процесі метаболізму. Харчові і ендогенні кальциферол з потоком крові приносяться в печінку. В гепатоцитах за участю специфічної монооксигеназной системи, що включає 25-гідроксилази кальциферолів, NADH і молекулярний кисень, здійснюється перший етап гідроксилювання вітаміну D3, в результаті чого у 25-го атома вуглецю з'являється ВІН-група.
Потім 25 (ОН) похідне вітаміну D3 з допомогою кальціферолсвязивающего білка плазми крові переноситься в нирки, де піддається другого етапу гидроксилирования за участю 1 альфа-гідроксилази кальциферолів, NADH, молекулярного кисню і перетворюється в 1,25 дігідроксіхолекальціферол, або кальцитріол, -біологічно активну форму вітаміну D (рис.1).
Рис.1. Формули попередника вітаміну D3 --7дегідрохолестерола, вітаміну D3 і кальцитріолу.
Недостатність вітаміну D у дорослих викликає остеомаляцію (розм'якшення кісток), порушення всмоктування кальцію в тонкому кишечнику, гипокальциемию, що може привести до гіперпродукції ПТГ. У лікуванні рахіту застосовують вітамін D, препарати кальцію і фосфору, адекватне перебування на сонці і ультрафіолетове опромінення, а також усунення патології печінки і нирок. Гіпервітаміноз D веде до демінералізації кісток, переломів, підвищення концентрації кальцію і фосфору в крові, кальцифікації м'яких тканин, а також до утворення каменів в нирках і сечовивідних шляхах. Добова потреба у вітаміні D для дорослих становить 400 МО, для вагітних і годуючих - до 1000 МО, для дітей - 500-1000 МЕ в залежності від віку.
Ще роботи з біології
Реферат з біології