Общая схема регуляции обмена кальция и фосфатов
Концентрация кальция и фосфатов во внеклеточной жидкости поддерживается тремя гормонами: паратгормоном, кальцитриолом и кальцитонином. Паратгормон и кальцитриол повышают уровень кальция в межклеточной жидкости, тогда как кальцитонин его снижает. Согласованная работа этих регуляторов обеспечивает стабильность плазменной концентрации Ca²⁺ (норма 2,2–2,6 ммоль/л), необходимой для мышечного сокращения, нервной проводимости, свёртывания крови и минерализации костной ткани.
Паратгормон: синтез и стимулы секреции
Паратгормон (ПТГ) — полипептидный гормон, синтезируемый главными клетками паращитовидных желёз. Стимулом к его секреции служит снижение концентрации ионизированного кальция во внеклеточной жидкости (подпороговый уровень). Мнемоническое правило: Паратгормон — паращитовидная железа — подпороговый уровень кальция.
Главными органами-мишенями паратгормона являются кости и почки; дополнительно он опосредованно влияет на кишечник через активацию синтеза кальцитриола.
Эффекты паратгормона на кости и почки
В костной ткани ПТГ действует через аденилатциклазную систему. Рецепторы к гормону расположены на остеобластах; активированные остеобласты выделяют факторы, стимулирующие остеокласты. Остеокласты обеспечивают резорбцию костного матрикса, в результате чего кальций и фосфаты переходят из кости в межклеточную жидкость.
В почках паратгормон оказывает разнонаправленное действие на минералы:
- увеличивает реабсорбцию кальция в дистальных канальцах;
- снижает реабсорбцию фосфатов, повышая их экскрецию с мочой;
- активирует фермент 1α-гидроксилазу, ускоряя синтез кальцитриола.
Раздельная регуляция Ca²⁺ и фосфатов имеет химический смысл: при одновременном повышении обоих ионов они образовывали бы нерастворимый фосфат кальция, и эффект гормона на ионизированный кальций был бы потерян.
Биосинтез кальцитриола
Кальцитриол — стероидный гормон, активная форма витамина D. Его предшественником является холестерол, который превращается в 7-дегидрохолестерол. Дальнейшие этапы биосинтеза:
- В коже под действием ультрафиолета 7-дегидрохолестерол неферментативно превращается в холекальциферол (витамин D₃). Название «витамин» исторически условно: значительная часть соединения синтезируется в организме, и лишь часть поступает с пищей.
- В печени фермент 25-гидроксилаза переводит холекальциферол в кальцидиол (25-OH-D₃) — основную транспортную форму.
- В почках под действием 1α-гидроксилазы кальцидиол превращается в кальцитриол (1,25-(OH)₂-D₃) — биологически активную форму.
Регуляторной является именно почечная реакция. Активаторы 1α-гидроксилазы: паратгормон и снижение уровня кальция. Ингибиторы: высокие концентрации кальция и сам кальцитриол (отрицательная обратная связь).
Кальцитонин: антагонист паратгормона
Кальцитонин — полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Синтезируется парафолликулярными К-клетками (С-клетками) щитовидной железы. Стимулом секреции является повышение концентрации кальция в крови.
Основные эффекты кальцитонина:
- торможение действия паратгормона на костную ткань — подавление резорбции кости остеокластами;
- увеличение экскреции кальция и фосфатов с мочой;
- в целом — снижение уровня кальция в межклеточной жидкости.
Таким образом, кальцитонин выступает функциональным антагонистом паратгормона.
Интегральная регуляция кальциемии
При снижении кальция в крови активируются паращитовидные железы → выделяется паратгормон → усиливается резорбция кости, реабсорбция Ca²⁺ в почках и синтез кальцитриола. Кальцитриол дополнительно усиливает всасывание кальция и фосфатов в кишечнике. При повышении кальция секретируется кальцитонин, тормозящий костную резорбцию и усиливающий выведение кальция с мочой. Длительный дисбаланс этой системы — ключевое звено патогенеза остеопороза, рахита и вторичного гиперпаратиреоза при хронической почечной недостаточности.
Ключевые моменты
- Уровень кальция и фосфатов регулируют три гормона: паратгормон, кальцитриол, кальцитонин.
- Паратгормон секретируется паращитовидными железами в ответ на снижение Ca²⁺.
- Паратгормон активирует остеокласты через остеобласты, повышает реабсорбцию Ca²⁺ и снижает реабсорбцию фосфатов в почках.
- Кальцитриол образуется в три этапа: кожа → печень (25-гидроксилаза) → почки (1α-гидроксилаза).
- 1α-гидроксилаза — ключевой регуляторный фермент; активируется ПТГ и низким Ca²⁺, ингибируется кальцитриолом.
- Кальцитонин синтезируется К-клетками щитовидной железы при гиперкальциемии.
- Кальцитонин подавляет резорбцию кости и усиливает почечную экскрецию кальция.
- Нарушения этой системы лежат в основе остеопороза, рахита и почечной остеодистрофии.