6.7: Гомеостаз кальцію - Взаємодія скелетної системи та інших систем органів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1189

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть вплив занадто великої кількості або занадто мало кальцію на організм
Поясніть процес гомеостазу кальцію

Кальцій - це не тільки найпоширеніший мінерал в кістках, це також найпоширеніший мінерал в організмі людини. Іони кальцію потрібні не тільки для мінералізації кісток, але і для здоров'я зубів, регулювання частоти серцевих скорочень і сили скорочення, згортання крові, скорочення гладких і скелетних м'язових клітин, регулювання провідності нервових імпульсів. Нормальний рівень кальцію в крові становить близько 10 мг/дл. Коли організм не може підтримувати цей рівень, людина буде відчувати гіпо- або гіперкальціємію.

Гіпокальціємія, стан, що характеризується аномально низьким рівнем кальцію, може мати несприятливий вплив на ряд різних систем організму, включаючи кровообіг, м'язи, нерви та кістки. Без достатньої кількості кальцію кров має труднощі зі згортанням, серце може пропускати удари або взагалі перестати битися, м'язи можуть мати труднощі зі скороченням, нерви можуть мати труднощі з функціонуванням, а кістки можуть стати крихкими. Причини гіпокальціємії можуть варіюватися від гормонального дисбалансу до неправильного харчування. Лікування варіюється залежно від причини, але прогнози, як правило, хороші.

І навпаки, при гіперкальціємії, стані, що характеризується аномально високим рівнем кальцію, нервова система є недостатньою, що призводить до млявості, млявих рефлексів, запорів і втрати апетиту, сплутаність свідомості, а у важких випадках - коми.

Очевидно, що гомеостаз кальцію є критичним. У цьому відіграють певну роль скелетна, ендокринна та травна системи, але нирки теж. Ці системи організму працюють разом, щоб підтримувати нормальний рівень кальцію в крові (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Шляхи гомеостазу кальцію. Організм регулює гомеостаз кальцію двома шляхами; один сигнал включається, коли рівень кальцію в крові падає нижче норми, а один - шлях, який сигналізується увімкнути, коли рівень кальцію в крові підвищений.

Кальцій - хімічний елемент, який не може бути вироблений жодними біологічними процесами. Єдиний спосіб його потрапляння в організм - через дієту. Кістки діють як місце зберігання кальцію: організм відкладає кальцій у кістках, коли рівень крові стає занадто високим, і він виділяє кальцій, коли рівень крові падає занадто низько. Цей процес регулюється ПТГ, вітаміном D і кальцитоніном.

Клітини паращитовидної залози мають плазмомембранні рецептори до кальцію. Коли кальцій не зв'язується з цими рецепторами, клітини виділяють ПТГ, який стимулює проліферацію остеокластів і резорбцію кістки остеокластами. Цей процес демінералізації вивільняє кальцій в кров. ПТГ сприяє реабсорбції кальцію з сечі нирками, завдяки чому кальцій повертається в кров. Нарешті, ПТГ стимулює синтез вітаміну D, який, в свою чергу, стимулює всмоктування кальцію з будь-якої перетравленої їжі в тонкому кишечнику.

Коли всі ці процеси повертають в норму рівень кальцію в кров, кальцію досить для зв'язування з рецепторами на поверхні клітин паращитовидних залоз, і цей цикл подій відключається (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Коли рівень кальцію в крові стає занадто високим, щитовидна залоза стимулюється до виділення кальцитоніну (рис.\(\PageIndex{1}\)), який пригнічує активність остеокластів і стимулює засвоєння кальцію кістками, але також зменшує реабсорбцію кальцію нирками. Всі ці дії знижують рівень кальцію в крові. Коли рівень кальцію в крові приходить в норму, щитовидна залоза перестає виділяти кальцитонін.

Огляд глави

Гомеостаз кальцію, тобто підтримка рівня кальцію в крові близько 10 мг/дл, має вирішальне значення для нормальної роботи організму. Гіпокальціємія може призвести до проблем зі згортанням крові, скороченням м'язів, функціонуванням нервів та міцністю кісток. Гіперкальціємія може призвести до млявості, млявих рефлексів, запорів і втрати апетиту, сплутаність свідомості та коми. Гомеостаз кальцію контролюється ПТГ, вітаміном D та кальцитоніном та взаємодією скелетної, ендокринної, травної та сечовидільної систем.

Переглянути питання

Питання: Коли рівень кальцію занадто високий або занадто низький, яка система організму в першу чергу впливає?

А. скелетна система

B. Ендокринна система

С. Травна система

D. нервова система

Відповідь: D

Питання: Усі перераховані нижче відіграють певну роль у гомеостазі кальцію, крім

А. тироксин

B. кальцитонін

С. паращитовидний гормон

D. Вітамін D

Відповідь: A

Питання: Що з перелічених нижче найімовірніше виділяється при підвищенні рівня кальцію в крові?

А. тироксин

B. кальцитонін

С. паращитовидний гормон

D. Вітамін D

Відповідь: B

Питання критичного мислення

Питання: Людина з дуже низьким рівнем вітаміну D представляє себе до вас скаргами на здавалося б тендітні кістки. Поясніть, як вони можуть бути пов'язані.

А. вітамін D необхідний для засвоєння кальцію кишечником. Низький рівень вітаміну D може призвести до недостатнього рівня кальцію в крові, тому кальцій вивільняється з кісток. Зниження кальцію з кісток може зробити їх слабкими і схильними до перелому.

Питання: Опишіть ефекти, викликані, коли паращитовидна залоза не реагує на кальцій, пов'язаний з її рецепторами.

А. при «нормальних» умовах рецептори в паращитовидних залозах пов'язують кальцій крові. Коли рецептори заповнені, паращитовидна залоза перестає секретувати ПТГ. У описаному стані паращитовидні залози не реагують на сигнал про те, що в крові достатньо кальцію, і вони продовжують вивільняти ПТГ, що змушує кістку виділяти більше кальцію в кров. Зрештою, кістки стають крихкими і може призвести до гіперкальціємії.

Глосарій

гіперкальціємія: стан, що характеризується аномально високим вмістом кальцію

гіпокальціємія: стан, що характеризується аномально низьким рівнем кальцію