1. Структура: Са
Хімічні характеристики:
- Порядковий N - 20
- Атомний вага - 40,08
При нагріванні або згорянні кальцію утворюється окис кальцію - СаО - палена або гашене вапно, яка при взаємодії з водою дає гідрат окису кальцію Са (ОН) 2 - гашене вапно. З галоидами кальцій утворює солі - CaF2, CaCl2, CaBr2, CaJ2, які у формі флюориту розчиняються у воді. Якщо у воді міститься велика кількість солей кальцію (CaCO3 і CaSO4), вода називається жорсткою. Якщо ж солей кальцію мало - то вода м'яка.
Загальні відомості:
Кальцій постійно знаходиться в грунті і воді. З його вуглекислих солей складаються вапняні і крейдяні гори. У надрах деяких з них карбонат кальцію під впливом сильного тиску кристалізується і переходить на мармур.
Відомі багаті поклади сірчано-кислих солей кальцію - гіпсу - CaSO4, а також плавикового шпату або флюориту кальцію - CaF2. У вигляді фосфориту - Ca3 (PO4) 2. Кальцій входить до складу апатиту. Серед інших сполук кальцію відомі сполуки кальцію з кремнієм - силікати.
2. Добова потреба і основні джерела надходження: Загальний вміст кальцію в організмі людини становить приблизно 1,9% загальної ваги людини, при цьому 99% всього кальцію припадає на частку скелета і лише 1% міститься в інших тканинах і рідинах організму. Зміст підвищується в період росту чи вагітності.
Добова потреба в кальції для дорослої людини складає - 0,45-0,8-1,2 г на день.
Кальцій в їжі, як рослинною, так і тваринною, перебуває у вигляді нерозчинних солей. Найкращими джерелами легко засвоюваного кальцію є молочні продукти особливо всі види сирів, бобові, соя, сардини, лосось, арахіс, волоський горіх, насіння соняшнику, рис, зелені овочі. Багаті кальцієм цільні зерна пшениці, рис, овочі і фрукти. Значення рослинних джерел кальцію зростає також внаслідок високого вмісту в них вітамінів.
3. Функції: позаклітинний катіон, внутрішньоклітинний катіон - всередині саркоплазматичного ретикулуму.
1) Функціонує як складова частина опорних тканин або мембран. Забезпечує цілісність мембран (впливає на проникність), тому що сприяє щільній упаковці мембранних білків. Іони кальцію ущільнюють клітинні оболонки, зменшують їх проникність - на противагу іонів натрію і калію, що збільшують проникність.
2) бере участь у проведенні нервового імпульсу
3) бере участь в ініціації м'язового скорочення: Освіта комплексу актин + міозин (скорочення) можливо тільки в присутності іонів кальцію усередині миоцита. В м'язових клітинах на мембрані саркоплазматичного ретикулуму (СПР) перебуває "кальцієвий насос (канал)", через який регулюється вхід і вихід кальцію в СПР і тим самим концентрація його всередині клітини. Робота "кальцієвого насоса" регулюється концентрацією двох внутрішньоклітинних нуклеотидів, що діють антогоністіческі:
- Циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ), який посилює вхід кальцію в СПР з клітки, це призводить до зменшення утворення комплексу актин + міозин ферментом кальмодуліном і розслабленню м'яза.
- Циклічний гуанозинмонофосфат (цГМФ), який послаблює вхід кальцію в СПР з клітки, це призводить до збільшення утворення комплексу актин + міозин ферментом кальмодуліном і скорочення м'яза (бронхоспазм).
Наприклад:
1. Парасимпатична НС - ацетилхолін - рецептори (холінергічні, мускаринові, ацетилхолінові) - гуанілатциклази збільшує швидкість переходу ГТФ в цГМФ - збільшення цГМФ - збільшення внутрішньоклітинного кальцію - скорочення.
2. Симпатична НС - адреналін, норадреналін - бета рецептори + зменшення секреції ацетилхоліну парасимпатичної НС - аденилатциклаза збільшує швидкість переходу АТФ в цАМФ - збільшення цАМФ - збільшення входу кальцію в СПР - зменшення кальцію в клітині - зменшення утворення комплексу актин + міозин ферментом кальмодуліном і розслаблення м'язи.
4) є одним з факторів гемокоагуляції.
5) Кальцій обмежено бере участь у підтримці осмотичного рівноваги.
6) Разом з інсуліном активує проникнення глюкози в клітини.
Кальцій бере участь у всіх життєвих процесах організму. Нормальна згортання крові, відбувається тільки в присутності солей кальцію. Кальцій відіграє важливу роль у нервово-м'язової збудливості тканин. При збільшенні у крові концентрації іонів кальцію і магнію нервово-м'язова збудливість зменшується, а при збільшенні концентрації іонів натрію і калію - підвищується. Кальцій відіграє певну роль і в нормальній ритмічної роботи серця.
4. Вхід: Абсорбція кальцієвих сполук відбувається у верхній частині тонких кишок, головним чином у 12-палої кишки. Тут на всмоктування дуже впливають жовчні кислоти. Фізіологічна регуляція рівня кальцію в крові здійснюється гормонами паращитовидних залоз і вітаміном D через посередництво нервової системи.
Зменшення всасивнія з кишечника: Всмоктування погіршується при надлишку жирів, від введення солей магнію, калію, від вмісту в їжі великої кількості щавлевої кислоти (шпинат, щавель, буряк), від збільшення фосфатів в їжі, інозінтріфосфорная к-та (фітіновую з'єднання-містяться в зернових), дефіцит вітаміну D3.
Оптимальне засвоєння відбувається при співвідношенні кальцію, фосфору і магнію 1:1,4:0,5. (Огірки грунтові 1:1,8:0,6)
Збільшення всмоктування. Для повного засвоєння з кишечнику необхідна наявність активної форми вітаміну Д3, білки їжі, лимонна кислота, лактоза молока. Вітамін D сприяє абсорбції кальцію з кишечника і полегшує відкладення кальцію і фосфору в кістках. Для поліпшення засвоєння солей кальцію і фосфору в кишечнику, особливо при призначенні малоусвояемих препаратів кальцію, підвищення реабсорбції фосфатів у нирках і посилення процесів остеогенезу використовують цитратную суміш (Acidi citrici 2,0; Natrii citrici 3,5; Ag. Destillatae ad 100,0) по 1 чайній ложці 3 рази на день на 10-12 днів.
5. Транспорт: по судинах в складі крові
6. Перетворення і розподіл: Більша частина кальцію міститься в кістковій тканині (99%) у складі мікрокристалів карбонатапатіта 3Са2 (РО4) 2 · СаСО3 і гідроксилапатиту 3Са2 (РО4) 2 · САВН. Загальний кальцій крові включає три фракції: белоксвязанний, іонізоване і неіонозірованний (який знаходиться в складі цитрату, фосфату і сульфату). Нормальний вміст кальцію в крові - 9,0-11,5 мг / 100 мл. Кальцій знаходиться в сироватці крові в різних формах: у вигляді не фільтруються колоїдних з'єднань і фильтрующихся сполук, у кількості 4-5 мг%, решта 5-6мг% кальцієвих сполук проходять через ультрафільтри, з них 2мг% знаходиться в іонізованій формі. Колоїдний кальцій представляє собою резерв кальцію. Співвідношення зазначених вище форм кальцію залежить від Рн концентрації СО2, від співвідношення альбумінів і глобулінів і кількості неорганічного фосфору. Вітамін А підвищує рівень кальцію в крові при гіпервітамінозі.
Забезпеченість організму кальцієм багато в чому пов'язана з діяльністю паращитовидних залоз, що виробляють два гормони - паратгормон і кальцитонін, які разом з вітаміном Д забезпечують регуляцію кальцієвого обміну.
Секреція паратгормону залежить від концентрації іонізованого кальцію в сироватці крові: підвищення концентрації іонізованого кальцію знижує секрецію, зниження - підвищує. Мішені для паратгормону: нирки, кісткова тканина, шлунково-кишковий тракт. Рецепторно-клітинна зв'язок гормону реалізується через мембранно-пов'язану аденілатциклазу і характеризується переважно зміною обміну кальцію.
Дія на нирки проявляється збільшенням канальціевой реабсорбції кальцію і магнію, зниженням реабсорбції калію, неорганічного фосфату і НСО3-. Зменшується екскреція протонів та іонів амонію. Крім того, паратгормон підвищує здатність ниркової тканини утворювати активну форму вітаміну Д - 1,25-дегидрооксихолекальциферол.
Дія на кісткову тканину характеризується трьома основними ефектами: 1) гальмуванням синтезу колагену в активних остеобластів, 2) активацією остеолізису остеокластами; 3) прискоренням дозрівання клітин-попередників остеобластів і остеокластів. Наслідком цих ефектів є мобілізація кальцію з кістки (вихід у кров), збіднення матриксу протеінгліканамі і колагеном.
Дія паратгормоном на шлунково-кишковий тракт веде до збільшення всмоктування кальцію у тонкій кишці, що в свою чергу залежить від забезпеченості організму вітаміном Д і пов'язане зі стимулюючою дією паратгормону на утворення активної форми вітаміну Д.
Секреція кальцитоніну також залежить від концентрації іонізованого кальцію в крові: збільшується у відповідь на його підвищення і знижується при зниженні. Крім того, підвищення вмісту кальцію в дієті веде до підвищеної секреції кальцитоніну. Цей ефект опосередковується глюкагоном, продукція якого зростає при високому вмісті кальцію в їжі. Глюкагон - біохімічний активатор секреції кальцитоніну.
Мішень кальцитоніну - кісткова тканина, посередник дії - кальційзалежних АТФаза. Через неї гормон змінює роботу кальцієвого насоса. Ефект проявляється зменшенням розсмоктування кістки, гипокальциемией і гіпофосфатемією, зменшенням екскреції кальцію з сечею. Останнє пов'язано з гальмуванням активності остеоцитів і остеокластів.
За результатами дії паратгормон і кальцитонін - антагоністи, хоча і діють через різні клітини-мішені. Не виключається інгібуючий вплив кальцитоніну на утворення активної форми вітаміну Д в нирках.
Концентрація кальцію в крові (2,5 ммоль / л) змінюється не більш ніж на 3% за рахунок гормонального контролю, забезпечує адсорбцію цього катіона кишечником, виведення з організму і відкладення в кістках. Основна маса кальцію зосереджена в кістковому скелеті, принаймні половина кальцію в крові пов'язана з білками плазми, головним чином з альбуміном. У той же час розрізняють три стани кальцію в клітині: Са2 +, локалізований всередині клітинних органел; хелатований Са2 +, тобто асоційований з молекулою цитоплазматичного білка, вільний, або іонізований, Са2 +.
Саме вільний Са2 + є регулятором різноманітних внутрішньоклітинних процесів, забезпечує проведення специфічного трансмембранного сигналу в клітину завдяки змінам концентрації власного речовини.
7. Вихід: Абсорбований кальцій виділяється нирками, печінкою та епітелієм товстих кишок. Не всмокталася кальцій виділяється кишечником.
Виділення кальцію з сечею і калом збільшується при тиреотоксикозі і при застосуванні тироксину, а також при введенні в організм надлишкової кількості кислих речовин і при ацидозі, прийомі фуросеміду.
Золедронова кислота, або золедронат, продається під назвою "Золедроновукислоту" Швейцарської компанією Новартіс Ей Джі (Novartis AG), оплачує дослідження. Препарат не був схвалений для лікування остеопорозу. Але він призначається для зниження високого рівня кальцію в крові людей, хворих на злоякісні новоутворення. Група дослідників, очолювана доктором Яном Рідом (Ian Reid) у Окландском університеті (Нова Зеландія), виявила, що одна ін'єкція 4-х міліграмів золедронової кислоти в рік лікує остеопороз не гірше, ніж щоденний прийом загальноприйнятих ліків. http://mednovosti.ru/news/2002/02/28/osteo/
8. Клінічні прояви і вплив на структури організму:
При нестачі кальцію спостерігаються: тахікардія, аритмія, побіління пальців рук і ніг, болі в м'язах, блювота, запори, ниркова колька, печінкова коліка, підвищена дратівливість, дезорієнтація, галюцинації, сплутаність свідомості, втрата пам'яті, тупість. Волосся - робляться грубими і випадають; нігті - стають ламкими, шкіра - товщає і грубіє, його зуби - дефекти в дентин, на емалі зубів з'являються ямки, жолобки; кришталик - втрачає прозорість. Крім нестачі кальцію, нестача вітаміну D, особливо у дітей, веде до розвитку характерних рахітичних змін. Хімічний аналіз рахітичних кісток відкриває зменшення кальцію, фосфатів і карбонатів і збільшення магнію та органічної речовини.
Характерними клінічними проявами гіпокальціємії є підвищена збудливість нервової системи і напади хворобливих судом (тетанія). Можуть з'являтися відхилення в поведінці і ступор, оніміння і парестезії, стридор гортані, катаракта (при хронічній гіпокальціємії), кальцифікація базального ганглія. При обстеженні таких хворих у них виявляються позитивний ознаки Хвостека (скорочення м'язів обличчя при постукуванні в області закінчення лицьового нерва) і Труссо (спазм зап'ястя при расправлении накладеної на плече манжетки сфігмоманометра до середнього значення між систолічним і діастолічним тиском протягом 3 хвилин). Ці ознаки можуть виявитися позитивними до появи інших симптомів, відображаючи наявність прихованої тетанії. Нерідко у хворих гипокальциемией, що поєднується з недостатністю вітаміну D, з'являються міопатія і болю в кістках. Багато жінок, у яких є прихована гіпокальціємія, під час менструальних кровотеч відчувають сильні болі в низу живота. У таких випадках препарати кальцію дають позитивний ефект.
На тлі гіпокальціємії можуть відбуватися порушення в серцево-судинній системі. Гіпокальціємія підвищує збудливість міокарда, що може призводити до появи екстрасистолії. При дитячій тетанії введення хлористого кальцію припиняє судоми. При збільшенні у крові концентрації іонів кальцію і магнію нервово-м'язова збудливість зменшується, а при збільшенні концентрації іонів натрію і калію - підвищується.
Гіпокальціємія може сприяти появі серцевої недостатності, порушень ритму (екстрасистолія та ін), супроводжуватися розладом функцій скелетної і гладкої мускулатури, порушенням згортання крові, розвитком остеопорозу.
Недолік кальцію найчастіше спостерігається при гіпофункції паращитовидних залоз. При цьому рівень кальцію знижується, а рівень фосфору підвищується.
В аналізі сечі відзначається гіпокальціємія і гиперфосфатурия.
У дітей часто розвивається тетанія. При явній тетанії відзначаються такі симптоми: ригідність м'язів, сіпання повік з зблідненням особи, страбізм, ністагм, можуть бути судоми.
Типовим проявом у дітей є ларингоспазм, який може викликатися легким рефлекторним впливом (холод, хвилювання, раптове пробудження), також спостерігаються задишка, звучне, що стогнуть дихання.
Спазм діафрагми може викликати apnoe з ціанозом і втратою свідомості.
Тетанія бронхів може симулювати напад астми.
Серцевий спазм супроводжується тахікардією і аритмією.
Ангіоспазм проявляється побілінням пальців рук і ніг, болями у м'язах.
Спазм гладких м'язів ШКТ проявляється болями, блювотою, закрепами, діареєю.
Спазм сечового міхура може спровокувати ниркову кольку.
Спазм жовчного міхура - печінкову кольку.
Судоми поперечно-смугастих м'язів можуть бути локалізовані в якійсь одній групі м'язів - наприклад кардіопедальний спазм (рука акушера).
Генералізовані судоми нагадують напад епілепсії.
Психічні симптоми: підвищена дратівливість, дезорієнтація, галюцинації, сплутаність свідомості, втрата пам'яті, тупість.
У дорослих дефіцит кальцію, фосфору і вітаміну D проявляється остеомаляцією, яку можна розглядати як "рахіт дорослих". Всі кістки робляться м'якше, ніж при рахіті дітей, вміст мінералів різко зменшується, з'являється помітна деформація кісток. Перш, ніж усувати дефіцит кальцію необхідно наситити організм магнієм.
При надлишку кальцію спостерігаються: хронічний гіпертрофічний артрит, кістозна і фіброзна остеодистрофія, остеофіброз, м'язова слабкість, утруднення координації рухів, деформація кісток хребта та ніг, мимовільні переломи, перевалюється хода, кульгавість, нудота, блювота, біль у черевній порожнині, дизурія, хронічний гломерулонефрит , поліурія, часті сечовипускання, ніктурія, анурія. При надлишку кальцію спостерігаються сильні серцеві скорочення і зупинка серця в систоле. Надлишок кальцію може призводити до дефіциту цинку і фосфору, в той же час перешкоджає накопиченню свинцю в кістковій тканині.
Крім гіперкальціємії, надлишок вітаміну D також викликає патологічні стани. Щоденна дача вітаміну D2 до 25 тис. інтенсивних ОД призводить до наступних токсичним явищам: нудота, анорексія, втрата у вазі, діарея, головний біль, поліурія, часті позиви до сечовипускання, слабкість, білок і циліндри в сечі, гематурія, дегенеративні зміни в епітелії ниркових канальців, судинах, серці, шлунку, кишечнику, печінки, бронхах з метастатичної або дистрофічній кальцификацией.