Влияние ацидоза на обмен калия. Механизмы регуляции концентрации кальция

Обновлено: 24.04.2024

Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначать только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.
Для корректной оценки результатов ваших анализов в динамике предпочтительно делать исследования в одной и той же лаборатории, так как в разных лабораториях для выполнения одноименных анализов могут применяться разные методы исследования и единицы измерения.

Гиперкалиемия: причины появления, при каких заболеваниях возникает, диагностика и способы лечения.

Определение

Гиперкалиемией называют одно из нарушений водно-электролитного баланса, при котором уровень сывороточного калия превышает 5,1 ммоль/л у взрослых. Порог нормы у младенцев и детей зависит от возраста. Уровни выше 6,0 ммоль/л могут привести к значительным гемодинамическим и неврологическим последствиям.

С увеличением концентрации калия в крови симптомы нарушений в сердце нарастают вплоть до полной блокады и остановки сердца. Тяжелая гиперкалиемия может также вызвать паралич дыхания и быстро привести к летальному исходу.

Калий - основной внутриклеточный катион (К+) в отличие от натрия - основного внеклеточного катиона (Na+). Калий в организме содержится в большом количестве внутри клеток, очень много его в мышцах, где концентрация этого микроэлемента в 30 раз выше, чем вне клеток. Функционально калий и натрий связаны между собой. Натрий задерживает воду, а калий пытается ее вывести, что позволяет жидкости циркулировать внутри клетки. Вместе с внеклеточным натрием калий поддерживает разность электрических потенциалов клеточной мембраны, участвует в механизмах передачи нервного импульса и сокращения мышц (в том числе и сердечной мышцы).

Калий не синтезируется в организме, а поступает с продуктами питания. На эффективное усвоение калия влияет витамин B6. Концентрации калия в крови зависят от его всасывания, выведения и обмена между клетками и кровью. Органом, играющим наиважнейшую роль в этом процессе, являются почки, которые при необходимости способны выводить большое количество калия. Поэтому у людей с правильно функционирующей выделительной системой гиперкалиемия является редким явлением.

Внутренними факторами, обусловливающими межклеточный транспорт калия, являются:

альдостерон - гормон, отвечающий за удерживание солей натрия и выделение калия почками. Наиболее важное влияние на уровень альдостерона оказывает ренин-ангиотензиновая система;

инсулин - стимулирует поступление калия в клетки. При низких концентрациях инсулина калий выходит из клеток, в результате его концентрация в сыворотке крови увеличивается;
бета-адренергическая активность;
кислотно-щелочное равновесие. Ацидоз (повышение кислотности), вызванный накоплением минеральных кислот, может повышать уровень калия в сыворотке крови.

Колебания уровня калия даже в пределах нормального интервала при определенных условиях могут повышать риск смерти, например, у пациентов, перенесших инфаркт миокарда.
Гиперкалиемия наблюдается примерно у 10-12% пациентов, госпитализированных в стационары, что может быть объяснено приемом лекарств, влияющих на ренин-ангиотензин-альдостероновую систему.

Разновидности гиперкалиемии

Гиперкалиемию классифицируют в зависимости от степени превышения концентрации калия:

легкая гиперкалиемия - уровень калия в крови 5,2-5,9 ммоль/л;
умеренная гиперкалиемия - уровень калия в крови 6,0-6,4 ммоль/л;
острая гиперкалиемия - уровень калия в крови превышает 6,5 ммоль/л.

Устойчивая гиперкалиемия обычно подразумевает уменьшение экскреции (выведения) калия почками, особенно при олигурии (уменьшении суточного диуреза).

В ряде случаев регистрируют псевдогиперкалиемию (ложную гиперкалиемию):

избыточное поступление калия в организм, например, при быстром вливании растворов калия;
выход K+ из клеток во внеклеточную жидкость при массивном гемолизе (разрушении эритроцитов), кровоизлиянии в мягкие ткани или желудочно-кишечный тракт, рабдомиолизе (повреждении скелетных мышц), распаде опухолей, тяжелых ожогах, некрозе мышечной ткани;
длительное сдавливание плеча жгутом во время забора крови;
неправильное хранение биологического материала, гемолиз в пробирке (при этом калий из разрушенных клеток попадает в плазму), забор крови после приема препаратов калия, травмирование вены во время забора крови;
высокий лейкоцитоз или тромбоцитоз (тромбоциты выделяют калий во время свертывания);
гиперкалиемический семейный периодический паралич (редкое генетическое заболевание). Во время приступов развивается слабость мышц, которая может прогрессировать до паралича.

Гиперкалиемия возникает при повышенном потреблении калия (обычно ятрогенном):

избыточное употребление продуктов, содержащих калий (суховфруктов, орехов, бобовых);
пероральный прием препаратов калия;
переливание крови;
внутривенное введение растворов с калием;
парентеральное питание.

обструкцию мочевыводящих путей, острую или хроническую почечную недостаточность (сниженное выведение K+ почками);
болезнь Аддисона;
гипоальдостеронизм (надпочечниковая недостаточность);
сахарный диабет, голодание (недостаточность инсулина);
дегидратацию (уменьшение объема внеклеточной жидкости);
дефицит минералкортикоидов (адренокортикотропного гормона, кортизона и гидрокортизона).

Очень распространенной причиной развития гиперкалиемии являются лекарственные препараты, которые провоцируют ее разными способами.

Лекарственные препараты могут нарушать калиевый гомеостаз за счет активации трансмембранного транспорта калия, уменьшения почечной экскреции. Риск возрастает, когда такие препараты принимают пациенты с патологиями почек. Особенно подвержены развитию гиперкалиемии пожилые пациенты и пациенты с диабетом.

Препараты, которые могут способствовать развитию гиперкалиемии:

ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента (капотен, эналаприл, престариум, каптоприл и др.);
блокаторы рецептора ангиотензина II (лозартан, лозап);
нестероидные противовоспалительные препараты (ибупрофен, мовалис, аркоксиа);
прямые ингибиторы ренина (алискирен);
ингибиторы неприлизина (сакубитрил);
калийсберегающие диуретики (амилорид, триамтерен);
препараты гепарина;
бета-адреноблокаторы (атенолол, пропанол);
дигоксин;
противогрибковые препараты (кетоконазол, флуконазол, интраконазол);
противомикробные препараты (триметоприм, пентамидин);
циклоспорины (сандиммун);
препараты лития (квилониум);
програф (такролимус);
гиперосмолярные растворы (маннитол, глюкоза);
суксаметоний (листенон);
внутривенное введение положительно заряженных аминокислот (лизин, аргинин).

К каким врачам обращаться при гиперкалиемии

Обычно диагностирует гиперкалиемию врач-терапевт , врач общей практики, врач-нефролог, врач-эндокринолог или врач-кардиолог. Врач-диетолог помогает подобрать питание с необходимым количеством калия и белка для удовлетворения потребностей вашего организма.

Диагностика и обследования при гиперкалиемии

Диагностические мероприятия обычно начинают с обследования почек:

Влияние ацидоза на обмен калия. Механизмы регуляции концентрации кальция

В норме кислотно-основное равновесие поддерживается благодаря работе легких и почек. Соответственно ухудшение функции любого их этих органов ведет к нарушению равновесия.

Эндогенное образование кислот
Жиры и углеводы метаболизируются с образованием воды и углекислого газа, который удаляется через легкие. В результате метаболизма белков помимо углекислого газа образуются разнообразные нелетучие кислоты, которые в норме экскретируются почками.
Катаболизм серосодержащих аминокислот, цистеина и метионина, приводит к образованию 40 - 70 ммоль серной кислоты в сутки. В результате метаболизма катионных аминокислот, гистидина, лизина, аргинина за сутки высвобождается 138 ммоль свободных анионов. В то же время катаболизм анионных аминокислот обусловливает поступление 100 ммоль оснований за сутки. Помимо этого, в пище содержатся органические анионы, такие как ацетат, цитрат, лактат и другие, которые метаболизируются с образованием бикарбоната в количестве 60 ммоль/сут.
В целом обмен белков приводит к образованию около 500 ммоль кислот, которые в норме экскретируются почками. Высокий уровень потребления мясных продуктов приводит к увеличению продукции кислот и кислотообразующих катионных аминокислот. И, напротив, растительная пища содержит большое количество органических бикарбонатобразующих анионов, таких как цитрат, лактат и др. Таким образом, суточная экскреция кислот может значительно колебаться в зависимости от диеты. Почечная недостаточность ведет к задержке кислот и снижению содержания НСО-3 и общего СО2 в плазме. При умеренно выраженном ацидозе снижение уровня НСО-3 происходит параллельно с увеличением содержания хлоридных анионов, в результате чего формируется гиперхлоремический ацидоз. По мере прогрессирования почечной недостаточности увеличивается концентрация неизмеряемых анионов и формируется ацидоз с увеличенным анионным интервалом. Гипервентиляция и ограниченное количество оснований, поступающих из костной ткани, частично компенсируют метаболический ацидоз при уремии.
Измерение рН внеклеточной жидкости позволяет судить о кислотно-основном состоянии внутри клетки, поскольку рН внутриклеточной жидкости, как в междиализный период, так и во время диализа, изменяется подобно изменению рН плазмы.

Возможные осложнения ацидоза у больных с уремией
Сердечно-сосудистая система

Снижение рН с 7,4 до 7,2 приводит к увеличению секреции норадреналина, что вызывает тахикардию, аритмию, фибрилляцию желудочков. Ионы водорода нарушают транспорт ионов кальция внутрь клеток миокарда, в результате страдает его сократительная фукнкция. Норадреналин также затрудняет транспорт кальция в клетку. При рН в пределах 7,4 - 7,2 отрицательный инотропный эффект кислот и положительный инотропный эффект катехоламинов компенсируют друг друга, и сократимость миокарда практически не изменяется. Только при падении рН ниже 7,2 отрицательный инотропный эффект преобладает. Исходя из этого можно предположить, что острые или хронические заболевания сердца делают миокард более подверженным влиянию ацидоза, а бета-блокаторы и антагонисты кальция могут усиливать отрицательный инотропный эфект ацидоза.
Желудочно-кишечный тракт
Как и в миокарде, в мышечных клетках желудочно-кишечного тракта ацидоз приводит к снижению содержания кальция, вследствие чего снижаются мышечный тонус и сократимость. In vitro кислая среда снижает чувствительность taenia coli к холинергической стимуляции.
Электролиты
По мере нарастания ацидоза протоны конкурируют с кальцием за места связывания с белком, что приводит к повышению содержания ионизированного кальция в плазме.Снижение рН на каждые 0,1 приводит к увеличению концентрации калия на 0,6 мкэв/л. Таким образом, коррекция гиперкалиемии путем ограничения белка ведет также и к уменьшению степени ацидоза. При почечной недостаточности, особенно связанной с диабетической нефропатией, часто наблюдается снижение уровня ренина и альдестерона. Гиперкалиемия на фоне сахарного диабета может быть особенно серьезной проблемой, поскольку кетоацидоз способствует еще большему снижению рН, а гипоальдостеронизм уменьшает транспорт калия внутрь клетки.
Метаболизм белков
Ацидоз споосбствует увеличению катаболизма белков, не влияя на их синтез, что формирует отрицательный азотистый баланс.
Превышение распада белков над их синтезом всего на 2% приведет к потере белковой массы - 168 г/мес или 2 кг за год. У больных на диализе при снижении концентрации НСО3 ниже 22 ммоль/л перед процедурой диализа отмечено снижение содержания валина в мышечной ткани. Пока неясно, какая степень ацидоза допустима и какой уровень рН и бикарбоната необходимо поддерживать, чтобы исключить или свести к минимуму отрицательный азотистый баланс при уремии.
Рост
Исследования у больных с почечным канальцевым ацидозом (ПКА) и экспериментальные данные свидетельствуют о влиянии ацидоза на темп роста. Прием бикарбоната при ПКА увеличивает темп роста. О влиянии уремии на уровень и активность гормона роста при уремии получены противоречивые данные.
Кости
Содержание бикарбоната в костях превышает 8000 ммоль, их общая буферная емкость составляет около 25 000 ммоль. У больных с ацидозом, находящихся на диализе, в течение 2,7 года теряется около 22,4% содержащегося в костях бикарбоната. Данных, полученных в ходе 5 - 10-летнего и более длительного наблюдения, к сожалению, нет. Но если исходить из того, что костный буфер нейтрализует за сутки только 20 ммоль кислоты, то вся буферная емкость костной ткани при отсутствии восполнения будет израсходована в течение 3,5 - 4 лет.
Влияние ацидоза на кости зависит от причины ацидоза, уровня поступления и экскреции кальция.
Лечение ацидоза, связанного с уремией
Компенсаторные механизмы позволяют на протяжении долгих лет нивелировать многие последствия умеренного ацидоза при рН не менее 7,25. При рН выше 7,25 тяжелые осложнения, такие как сердечно-сосудистые расстройства, замедление роста, не наблюдаются. Угроза осложнений возникает при рН ниже 7,25 - 7,20.
В настоящее время наиболее изучено и очевидно влияние ацидоза на электролитный баланс и белковый обмен. Поддержание высокого содержания бикарбоната в сыворотке (29,1 ммоль после процедуры диализа) приводит к улучшению аппетита и увеличению мышечной масы. У больных, не находящихся на диализе, ограничение белка снижает поступление кислот, а богатая белком пища увеличивает экскрецию кислот почками.
Однако ограничение белка не рекомендуется больным на диализе, так как при этом снижается содержание альбумина в сыворотке, что приводит к увеличению смертности. Благодаря высокому содержанию органических кислот в продуктах растительного происхождения выраженность ацидоза может уменьшаться. Однако эти продукты, как правило, богаты калием, что при прогрессировании почечной недостаточности нежелательно. Кроме того, калий усугубляет выраженность ацидоза. Наиболее часто применяемые в качестве фосфатсвязывающих препаратов карбонат и ацетат кальция уменьшают выраженность ацидоза больных на диализе. В доуремической стадии под влиянием карбоната кальция уменьшается экскреция кислот. И, наконец, далеко не последнее место в коррекции ацидоза занимает применение бикарбоната, даже если он вызывает желудочно-кишечный дискомфорт.
Максимальный уровень рН и концентрации бикарбонатов в диализате лимитируется риском образования нерастворимого карбоната кальция и засорением труб диализного аппарата. Чрезмерная коррекция ацидоза приводит к метаболическому алкалозу в конце процедуры диализа. Поскольку концентрация бикарбоната в междиализный интервал уменьшается на 6 - 8 ммоль/л, то для того, чтобы его концентрация перед процедурой диализа соответствовала 20 - 22 ммоль/л, в конце процедуры сывороточная концентрация бикарбоната должна достигать 28 - 30 ммоль/л.

Обмен кальция и фосфора в организме и его нарушения

· нейромышечная (контроль возбудимости, выделение нейротрансмиттеров, инициация мышечного сокращения).

Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций представлен фосфатами — Са3(РО4)2 (85%), карбонатами — СаСО3 (10%), солями органических кислот — лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически отсутствует в клетках. В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция — кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН- — ионами фтора, которые повышают прочность кости. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот, растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО42-, хелатообразующих соединений (Д. Мецлер, 1980). В организме взрослого человека содержится 1-2 кг кальция, 98% которого находится в составе скелета (А. Уайт и соавт., 1981). Он составляет около 2% массы тела (примерно 30 моль). В крови уровень кальция — 9-11 мг/100 мл (2,2-2,8 ммоль/л), во внеклеточной жидкости — около 20 мг/100 мл. Регуляция обмена кальция между вне- и внутриклеточной жидкостью осуществляется паратгормоном, кальцитонином, 1,25-диоксихолекальциферолом. При уменьшении концентрации ионов кальция возрастает секреция паратиреотропного гормона (ПТГ), и остеокласты увеличивают растворение содержащихся в костях минеральных соединений. ПТГ увеличивает одновременно реабсорбцию ионов Са2+ в почечных канальцах. В итоге повышается уровень кальция в сыворотке крови. При увеличении содержания ионов кальция секретируется кальцитонин, который снижает концентрацию ионов Са2+ за счет отложения кальция в результате деятельности остеобластов. В процессе регуляции участвует витамин D, он требуется для синтеза кальцийсвязывающих белков, необходимых для всасывания ионов Са2+ в кишечнике, реабсорбции его в почках. Постоянное поступление витамина D необходимо для нормального течения процессов кальцификации. Изменение уровня кальция в крови могут вызывать тироксин, андрогены, которые повышают содержание ионов Са2+, и глюкокортикоиды, снижающие его. Ионы Са2+ связывают многие белки, в том числе некоторые белки системы свертывания крови. В белках системы свертывания содержатся кальций-связывающие участки, образование которых зависит от витамина К.

В пищевых продуктах кальций содержится в основном в виде фосфата кальция, который и поступает в организм. В природе кальций встречается в виде карбоната, оксалата, тартрата, фитиновой кислоты (в составе злаков).

Дефицит кальция в организме часто связан с малой растворимостью большинства его солей.

С плохой растворимостью солей кальция авторы связывают кальцификацию стенок артерий, образование камней в желчном пузыре, почечных лоханках и канальцах.

Фосфаты кальция легко растворяются в желудочном содержимом. Максимальное всасывание кальция происходит в проксимальных отделах тонкого кишечника и уменьшается в дистальных отделах.

Доля усвоения кальция более значительна у детей (по сравнению со взрослыми), у беременных и кормящих. Усвоение кальция снижается с возрастом человека, при дефиците витамина D.

В плазме крови содержатся фракции связанного с белком (недиффундирующего) кальция (0,9 ммоль/л) и диффундирующего: ионизированного (1,1-1,4 ммоль/л) и неионизированного (0,35 ммоль/л). Биологически активным является ионизированный кальций, он проникает в клетки через мембраны, неионизированная форма связана с белками (альбумином), углеводами и другими соединениями. Внутри клеток концентрация свободного кальция низкая. Так, общая концентрация ионов Са2+ в цитоплазме эритроцитов составляет около 3 мкМ, из них на свободные ионы приходится менее 1 мкМ. Градиент концентрации ионов кальция по разные стороны от мембраны (от 102 до 105) поддерживается при помощи кальциевого насоса. Очень медленная обратная диффузия ионов внутрь клетки противостоит работе насоса. Са2+ относится к вторичным месенджерам — внутриклеточным веществам, концентрация которых контролируется гормонами, нейромедиаторами, внеклеточными сигналами. Низкий уровень кальция в клетках поддерживается кальциевыми насосами (кальциевыми АТФ-азами) и натрийкальциевыми обменниками. Высокая активация Mg2+-, Са2+-АТФ-азы связана с конформационными изменениями кальциевого насоса, приводящими к переносу Са2+. Резкое увеличение содержания кальция в клетке происходит при открытии кальциевых каналов или внутриклеточных кальциевых депо (концентрация повышается до 500-1000 нМ при 10-100 нМ в нестимулированной клетке). Открытие каналов может быть вызвано деполяризацией мембран, действием сигнальных веществ, нейромедиаторов (глутамат, АТФ), вторичных мессенджеров (инозит-1,4,5-трифосфат, цАМФ) (Я. Кольман, К. Г. Рем, 2000). Уровень кальция в клетках повышается (в 5-10 раз) в виде кратковременных флюктуаций (высокие концентрации кальция оказывают цитотоксическое действие). В клеточных органеллах и цитоплазме клеток имеется большое количество белков, способных связывать кальций и выполнять роль буфера. Действие кальция опосредовано «кальциевыми сенсорами» — специальными кальцийсвязывающими белками — аннексином, кальмодулином, тропонином. Кальмодулин имеется во всех клетках и при связывании четырех ионов кальция переходит в активную форму, которая может взаимодействовать с белками. С2+ оказывает влияние на активность ферментов, ионных насосов, компонентов цитоскелета за счет активации кальмодулина.

Гипоальбуминемия не влияет на уровень ионизированного кальция, который варьирует в узком диапазоне и тем самым обеспечивает нормальное функционирование нервно-мышечного аппарата. С увеличением рН доля связанного кальция возрастает. При алкалозе ионы водорода диссоциируют из молекулы альбумина, что приводит к снижению концентрации ионов кальция. Это может вызвать клинические симптомы гипокальциемии, несмотря на то, что концентрация общего кальция в плазме не изменена. Обратная картина (увеличение концентрации ионов кальция в плазме) отмечается при остром ацидозе. Глобулины также связывают кальций, хотя и в меньшей степени, чем альбумин.

Составные компоненты регуляции содержания кальция в плазме крови включают:

· скелет (резервуар кальция);

· экскрецию кальция через кишечник с желчью;

· паратгормон, кальцитонин (их секреция определяется уровнем кальция в плазме);

Внеклеточный пул кальция в течение суток обновляется приблизительно 33 раза (В. Дж. Маршалл, 2002), проходя через почки, кишечник и кости. И даже небольшое изменение любого из этих потоков оказывает существенное влияние на концентрацию кальция во внеклеточной жидкости, включая плазму крови. Кальций, входящий в состав секретов пищеварительного тракта, частично реабсорбируется вместе с пищевым кальцием.

Нарушения обмена кальция сопровождаются нарушениями обмена фосфатов и клинически проявляются в изменениях костного скелета и нервно-мышечной возбудимости.

Ионы кальция важны для течения многих процессов:

· проницаемости клеточных мембран;

· активности многих ферментов и перекисного окисления липидов.

Основные источники кальция — молоко, молочные продукты (творог, твердые сыры), рыба, яйца. Он содержится также в зеленых овощах, орехах. Одним из источников кальция является питьевая вода (в 1 литре до 350-500 мг). С питьевой водой поступает 10-30% кальция (В. И. Смоляр, 1991). Биодоступность кальция улучшают кисломолочные продукты, животные белки, снижают ее — пищевые волокна, алкоголь, кофеин, избыток жиров (образуются нерастворимые соединения), фосфаты, оксалаты. Повышенное содержание в пище магния и калия тормозит всасывание кальция: они конкурируют с кальцием за желчные кислоты. Препараты витамина D способствуют всасыванию кальция. При лечении остеопороза одновременно с назначением препаратов кальция необходимо восполнение дефицита белков, кальциферола, витаминов.

Гиперкальциемия — результат повышенного поступления кальция во внеклеточную жидкость из резорбируемой костной ткани или из пищи в условиях снижения почечной реабсорбции. Наиболее частой причиной гиперкальциемии (90% случаев) являются первичный гиперпаратиреоз, злокачественные новообразования. Часто гиперкальциемия клинически не проявляется. К редким причинам гиперкальциемии относят (У. Клаттер, 1995) гранулематозные заболевания (в том числе саркоидоз), гипервитаминоз D, тиреотоксикоз, применение тиазидных диуретиков, препаратов лития, молочно-щелочной синдром, длительную обездвиженность, наследственную гипокальциурическую гиперкальциемию, почечную недостаточность. К клиническим симптомам гиперкальциемии относятся:

· отсутствие аппетита, тошнота, рвота, боли в животе (развивается язва желудка и 12-перстной кишки, панкреатит), запоры;

· слабость, утомляемость, снижение массы тела, мышечная слабость;

· изменения личности, ухудшение концентрации внимания, сонливость, кома;

· аритмии, укорочение интервала Q-T на ЭКГ;

· нефрокальциноз, почечные конкременты, кальциноз сосудов, роговицы;

· полиурия, дегидратация, почечная недостаточность.

Наиболее частой причиной снижения общей концентрации кальция в сыворотке является гипоальбуминемия.

Обмен кальция в организме не нарушается, если содержание свободного кальция находится в пределах нормы. Концентрация свободного кальция в сыворотке снижается при гипопаратиреозе, резистентности к паратиреоидному гормону (псевдогипопаратиреозе), авитаминозе D, почечной недостаточности, выраженной гипомагниемии, гипермагниемии, остром панкреатите, некрозе скелетных мышц (рабдомиолизе), распаде опухолей, многократном переливании цитратной крови. К клиническим проявлениям гипокальциемии относятся: парестезии, чувство онемения, судороги мышц, спазм гортани, отклонения в поведении, ступор, положительные симптомы Хвостека и Труссо, удлинение интервала Q-T на ЭКГ, катаракта. Умеренная гипокальциемия может быть бессимптомной.

Гиперкальциурия развивается при повышенном потреблении кальция с пищей, передозировке витамина D (усиливается резорбция в кишечнике), канальцевых расстройствах (идиопатическая гиперкальциурия, почечные тубулярные ацидозы), при повышенном распаде костной ткани (миеломная болезнь, опухоли костной ткани, фосфатный диабет, остеопороз, гиперпаратиреоз).

Гипокальциурия наблюдается при гипопаратиреозе, гиповитаминозе D, гипокальциемии, снижении клубочковой фильтрации.

Роль фосфора в организме человека

В организме взрослого человека содержится около 670 г фосфора (1% массы тела), который необходим для образования костей и клеточного энергетического обмена. 90% фосфора, подобно кальцию, находится в скелете — костях и зубах (М.А. Базарнова и соавт., 1986). Вместе с кальцием они составляют основу твердого вещества кости. В костях фосфор представлен трудно растворимым фосфатом кальция (2/3) и растворимыми соединениями (1/3). Большая часть остального количества фосфора находится внутри клеток, 1% — во внеклеточной жидкости. Поэтому уровень фосфора в сыворотке крови не позволяет судить об общем его содержания в организме.

Фосфаты являются структурными элементами костной ткани, участвуют в переносе энергии в виде макроэргических связей (АТФ, АДФ, креатинфосфат, гуанинфосфат и других). Фосфор и сера — два элемента в организме человека, которые входят в состав различных макроэргических соединений. С участием фосфорной кислоты осуществляется гликолиз, гликогенез, обмен жиров. Фосфор входит в структуру ДНК, РНК, обеспечивающих синтез белка. Он участвует в окислительном фосфорилировании, в результате которого образуется АТФ, фосфорилировании некоторых витаминов (тиамина, пиридоксина и других). Фосфор важен также для функционирования мышечной ткани (скелетной мускулатуры и сердечной мышцы). Неорганические фосфаты входят в состав буферных систем плазмы и тканевой жидкости. Фосфор активирует всасывание ионов кальция в кишечнике. Суточная потребность в фосфоре составляет 30 ммоль (900 мг), у беременных она возрастает на 30-40%, в период лактации — в два раза (М. А. Базарнова и соавт, 1986). По данным В. И. Смоляра (1991), потребность в фосфоре у взрослых — 1600 мг в сутки, у детей — 1500-1800 мг в сутки.

В организм человека фосфор поступает с растительной и животной пищей в виде фосфолипидов, фосфопротеинов и фосфатов.

В растительных продуктах (в частности, в бобовых) содержится много фосфора, однако усвояемость его низкая. Важным источником его является мясо и рыба. В желудке и кишечнике фосфорная кислота отщепляется от органических соединений. Всасывание 70-90% фосфора происходит в тонком кишечнике. Оно зависит от концентрации фосфора в просвете кишки, активности щелочной фосфатазы (угнетение ее снижает всасывание фосфора). Активность щелочной фосфатазы повышает витамин D, а всасывание фосфатов — паратиреоидный гормон. Всосавшийся фосфор поступает в печень, участвует в процессах фосфорилирования, частично откладывается в виде минеральных солей, которые затем переходят в кровь и используются костной и мышечной тканью (синтезируется креатинфосфат). От обмена фосфатов между кровью и костной тканью зависит нормальное течение процессов окостенения, поддержания нормальной костной структуры.

В крови фосфор находится в виде четырех соединений: неорганического фосфата, органических фосфорных эфиров, фосфолипидов и свободных нуклеотидов. В плазме крови неорганический фосфор присутствует в виде ортофосфатов, но его концентрацию в сыворотке оценивают непосредственно (1 мг% фосфора=0,32 ммоль/л фосфата). Он проникает через полунепроницаемые мембраны, фильтруется в почечных клубочках. Концентрация неорганического пирофосфата в плазме крови составляет 1-10 мкмоль/л. Содержание неорганического фосфора в плазме крови взрослых людей — 3,5-4 мг фосфора/100 мл, несколько выше оно у детей (4-5 мг/100мл) и у женщин после менопаузы. В плазме также содержатся гексозофосфаты, триозофосфаты и другие. Скелет является резервуаром неорганического фосфора: при снижении его содержания в плазме он поступает из скелета и, наоборот, откладывается в скелете при повышении его концентрации в плазме. Концентрацию фосфора в сыворотке крови рекомендуется определять натощак: богатая фосфором пища повышает его, а углеводы, инфузия глюкозы — снижают. Фосфор выводится из организма через кишечник и почки в виде фосфата кальция. С мочой выделяется 2/3 растворимых одно- и двузамещенных фосфатов натрия и калия и 1/3 фосфатов кальция и магния. В почках за сутки фильтруется около 208 ммоль фосфата, экскретируется 16-26 ммоль. Соотношение одно- и двузамещенных солей фосфора зависит от кислотно-основного состояния. При ацидозе однозамещенных фосфатов выводится в 50 раз больше, чем двузамещенных. При алкалозе усиленно образуются и выделяются двузамещенные соли фосфатов.

Паратиреоидный гормон снижает уровень фосфора в сыворотке крови, угнетая реабсорбцию его в проксимальных и дистальных канальцах, усиливая выведение с мочой. Кальцитонин оказывает гипофосфатемическое действие, уменьшая реабсорцию и усиливая экскрецию. 1,25(ОН)2Д3, усиливая всасывание фосфата в кишечнике, повышает его уровень в крови, способствует фиксации фосфорно-кальциевых солей костной тканью. Инсулин стимулирует поступление фосфата в клетки и тем самым снижает его содержание в сыворотке крови. Гормон роста увеличивает реабсорбцию фосфатов, вазопрессин — экскрецию.

Обмен фосфора и кальция тесно взаимосвязаны. Считается (В. И. Смоляр, 1991), что оптимальным для совместного усвоения из пищи является соотношение между фосфором и кальцием равное 1:1-1,5. Гиперкальциемия, снижая секрецию паратиреоидного гормона, стимулирует реабсорбцию фосфатов. Фосфат может соединяться с кальцием и приводить к отложению кальция в тканях и гипокальциемии.

При нарушении обмена фосфора обнаруживаются повышение и снижение его в крови. Гиперфосфатемия часто наблюдается при почечной недостаточности, встречается при гипопаратиреозе, псевдогипопаратиреозе, рабдомиолизе, распаде опухолей, метаболическом и респираторном ацидозе. Гиперфосфатемия подавляет гидроксилирование 25-гидроксикальциферола в почках. Умеренная гипофосфатемия не сопровождается существенными последствиями. Тяжелая гипофосфатемия (менее 0,3 ммоль/л (1 мг%) сопровождается нарушением функции эритроцитов, лейкоцитов, мышечной слабостью (нарушается образование АТФ, 2,3-дифосфоглицерата). Она наблюдается при злоупотреблении алкоголем и абстиненции, респираторном алкалозе, нарушении всасывания в кишечнике, приеме средств, связывающих фосфат, возобновлении приема пищи после голодания, при переедании, тяжелых ожогах, лечении диабетического кетоацидоза (У. Клаттер, 1995). При диабетическом кетоацидозе гипофосфатемия не является признаком истощения запасов фосфата. Умеренная гипофосфатемия (1,0-2,5 мг%) может наблюдаться при инфузии глюкозы, дефиците витамина D в пище или снижении его всасывания в кишечнике, при гиперпаратиреозе, остром тубулярном некрозе, после пересадки почек, при наследственной гипофосфатемии, синдроме Фанкони, паранеопластической остеомаляции, увеличении объема внеклеточной жидкости. Респираторный алкалоз может вызвать гипофосфатемию, стимулируя активность фосфофруктокиназы и образование фосфорилированных промежуточных продуктов гликолиза. Хроническая гипофосфатемия приводит к рахиту и остеомаляции.

Гипофосфатемия проявляется потерей аппетита, недомоганием, слабостью, парестезиями в конечностях, болью в костях. Гипофосфатурия наблюдается при остеопорозе, гипофосфатемическом почечном рахите, инфекционных заболеваниях, острой желтой атрофии печени, снижении клубочковой фильтрации, повышенной реабсорбции фосфора (при гипосекреции ПТГ).

Гиперфосфатурия наблюдается при повышенной фильтрации и сниженной реабсорбции фосфора (рахит, гиперпаратиреоз, тубулярный ацидоз, фосфатный диабет), гипертиреозе, лейкозах, отравлениях солями тяжелых металлов, бензолом, фенолом.

Гомеостаз кальция и фосфата

Гипокальциемия стимулирует секрецию паратиреоидного гормона и тем самым увеличивает продукцию кальцитриола. В результате увеличивается мобилизация кальция и фосфатов из костей, их поступление из кишечника. Избыток фосфатов экскретируется с мочой (ПТГ оказывает фосфатурическое действие), а реабсорбция кальция в почечных канальцах возрастает, и концентрация его в крови нормализуется. Гипофосфатемия сопровождается усилением секреции только кальцитриола. Увеличение под действием кальцитриола его концентрации в плазме приводит к снижению секреции паратиреоидного гормона. Гипофосфатемия приводит к стимуляции абсорбции фосфата и кальция в кишечнике. Избыток кальция выводится с мочой, так как кальцитриол усиливает реабсорбцию кальция в незначительной мере (по сравнению с ПТГ). В результате описанных процессов нормальная концентрация фосфата в плазме крови восстанавливается независимо от концентрации кальция.

Водно-электролитный обмен в организме здорового человека: принципы регуляции

Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологических регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппаратов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава. В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Так, при увеличении концентрации электролитов и уменьшении объема циркулирующей жидкости (гиповолемии) появляется чувство жажды, а при увеличении объема циркулирующей жидкости (гиперволемии) оно уменьшается. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого поведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эфферентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями. Увеличение объема циркулирующей жидкости за счет повышенного содержания воды в крови (гидремия) может быть компенсаторным, возникающим, например, после массивной кровопотери. Гидремия с аутогемодиллюцией представляет собой один из механизмов восстановления соответствия объема циркулирующей жидкости емкости сосудистого русла. Патологическая гидремия является следствием нарушения водно-солевого обмена, например при почечной недостаточности и др. У здорового человека может развиться кратковременная физиологическая гидремия после приема больших количеств жидкости.

Помимо перманентного обмена водой между организмом и окружающей средой важное значение имеет обмен водой между внутриклеточным, внеклеточным сектором и плазмой крови. Следует отметить, что механизмы водно-электролитного обмена между секторами не могут быть сведены только к физико-химическим процессам, так как распределение воды и электролитов связано также с особенностями функционирования мембран клеток. Наиболее динамичным является интерстициальный сектор, на котором прежде всего отражаются потеря, накопление и перераспределения воды и сдвиги электролитного баланса. Важными факторами, влияющими на распределение воды между сосудистым и интерстициальным секторами является степень проницаемости сосудистой стенки, а также соотношение и взаимодействие гидродинамических давлений секторов. В плазме содержание белков равна 65-80 г/л, а в интерстициальном секторе только 4 г\л. Это создает постоянную разность коллоидно-осмотического давления между секторами, обеспечивающую удержание воды в сосудистом русле. Роль гидродинамического и онкотического факторов в обмене воды между секторами была показана еще в 1896г. американским физиологом Э. Старлингом: переход жидкой части крови в межтканевое пространство и обратно обусловлен тем, что в артериальном капиллярном русле эффективное гидростатическое давление выше, чем эффективное онкотическое давление, а в венозном капилляре - наоборот.

Гуморальная регуляция водно-электролитного баланса в организме осуществляется следующими гормонами:

- антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин), воздействует на собирательные трубочки и дистальные канальцы почек, увеличивая реабсорбцию воды;
- натриуретический гормон (предсердный натриуретический фактор, ПНФ, атриопептин), расширяет приносящие артериолы в почках, что увеличивает почечный кровоток, скорость фильтрации и экскрецию Na+; ингибирует выделение ренина, альдостерона и АДГ;
- ренин-ангиотензин-альдостероновая система стимулирует реабсорбцию Na+ в почках, что вызывает задержку NaCl в организме и повышает осмотическое давление плазмы, что определяет задержку выведения жидкости.

- паратиреоидный гормон увеличивает абсорбцию калия почками и кишечником и выведение фосфатов и увеличение реабсорбции кальция.

Содержание натрия и организме регулируется в основном почками под контролем ЦНС через специфические натриорецепторы. реагирующие на изменение содержания натрия в жидкостях тела, а также волюморецепторы и осморецепторы, реагирующие на изменение объема циркулирующей жидкости и осмотического давления внеклеточной жидкости соответственно. Содержание натрия в организме контролируется ренин-ангиотензинной системой, альдостероном, натрийуретическими факторами. При уменьшении содержания воды в организме и повышении осмотического давления крови усиливается секреция вазопрессина (антидиуретического гормона), который вызывает увеличение обратною всасывания воды в почечных канальцах. Увеличение задержки натрия почками вызывает альдостерон, а усиление выведения натрия — натрийуретические гормоны, или натрийуретические факторы (атриопептиды, простагландины, уабаинподобное вещество).

Состояние водно-солевого обмена в значительной степени определяет содержание ионов Cl- во внеклеточной жидкости. Из организма ионы хлора выводятся в основном с мочой, желудочным соком, потом. Количество экскретируемого хлорида натрия зависит от режима питания, активной реабсорбции натрия, состояния канальцевого аппарата почек, кислотно-щелочного состояния. Обмен хлора в организме пассивно связан с обменом натрия и регулируется теми же нейрогуморальными факторами. Обмен хлоридов тесно связан с обменом воды: уменьшение отеков, рассасывание транссудата, многократная рвота, повышенное потоотделение и др. сопровождаются увеличением выведения ионов хлора из организма.

Баланс калия в организме поддерживается двумя способами:
изменением распределения калия между внутри- и внеклеточным компартментами, регуляцией почечной и внепочечной экскреции ионов калия.
Распределение внутриклеточного калия по отношению к внеклеточному поддерживается прежде всего Na-K-АТФазой, являющейся структурным компонентом мембран всех клеток организма. Поглощения калия клетками против градиента концентрации инициируют инсулин, катехоламины , альдостерон. Известно, что ацидоз способствует выходу калия из клеток, алкалоз — перемещению калия внутрь клеток.

Экскретируемая почками фракция калия обычно составляет приблизительно 10-15 % от всего фильтруемого калия плазмы. Задержка в организме или выделение калия почкой определяется тем, каково направление транспорта калия в связующем канальце и собирательной трубке коры почек. При высоком содержании калия в пище эти структуры секретируют его, а при низком - секреция калия отсутствует. Помимо почек калий выводится желудочно-кишечным трактом и при потоотделении. При обычном уровне ежедневного потребления калия (50-100 ммоль/сут) приблизительно 10 % удаляются со стулом.

Главные регуляторы обмена кальция и фосфора в организме: витамин D, паратгормон и кальцитонин. Витамин D (в результате преобразований в печени образуется витамин D3, в почках — кальцитриол) увеличивает всасывание кальция в пищеварительном тракте и транспорт кальция и фосфора к костям. Паратгормон выделяется при снижении уровня кальция в сыворотке крови, высокий же уровень кальция тормозит образование паратгормона. Паратгормон способствует повышению содержания кальция и снижению концентрации фосфора в сыворотке крови. Кальций резорбируется из костей, также увеличивается его всасывание в пищеварительном тракте, а фосфор удаляется из организма с мочой. Паратгормон также необходим для образования активной формы витамина D в почках. Увеличение уровня кальция в сыворотке крови способствует выработке кальцитонина. В противоположность паратгормону он вызывает накопление кальция в костях и снижает его уровень в сыворотке крови, уменьшая образование активной формы витамина D в почках. Увеличивает выделение фосфора с мочой и снижает его уровень в сыворотке крови.

Фосфорно-кальциевый обмен

Физиология и патофизиология фосфорно-кальциевого обмена

В организме человека содержатся практически все химические вещества, входящие в состав таблицы Д. И. Менделеева, и каждый элемент необычайно важен для обеспечения биологических процессов. Фосфор и кальций являются такими веществами для человеческого организма.

Кальций - это основной материал для костной и зубной ткани, он обладает противовоспалительным и повышающим прочность сосудов действием, способствует свертыванию крови и улучшает функцию скелетных мышц и сердца. Необходимое для жизнедеятельности организма количество кальция поступает с пищей. Но иногда случается так, что при употреблении человеком продуктов, богатых кальцием, у него все равно развиваются заболевания, связанные с дефицитом этого жизненно важного вещества. Это происходит от того, что человеческий организм нормально усваивает кальций только с фосфором, который содержится в клетках тканей. Естественное поступление фосфора в организм происходит также, как и кальция - с питательными веществами, запуская биохимические процессы - образование энзимов (специфических белков, ферментов, аминокислот), способствующих нормальному фосфорно-кальциевому обмену.

Фосфорно-кальциевый обмен

В человеческом организме обязательно должна поддерживаться определенная пропорция кальция и фосфора (приблизительно 2:1). Если продукты содержат слишком большое количество фосфора - кальций выводится из организма, если же в пище недостаточно фосфора - излишек солей кальция накапливается в сосудах, висцеральных органах и костях.

Читайте также: