Гормон кальцитриол: функции
Витамин D3, необходимый для усвоения кальция, образуется в коже под влиянием солнечного света или поступает с пищей, затем транспортируется кровью в печень, где превращается в активную форму и током крови направляется в почки.
Гормон кальцитриол образуется в клетках почек под действием активной формы витамина D3.
Затем током крови кальцитриол направляется в кишечник. Там в клетках слизистой оболочки он стимулирует синтез белка, который связывает кальций, поступающий с пищей и направляет его к тканям.
В этом и состоят основная функция витамина D3 и кальцитриола.
Кальцитриол, связанный с активной формой витаминам D3, влияет на деятельность паращитовидных желёз (или околощитовидных — четыре маленькие железы на задней поверхности щитовидной железы).
Избыток этого гормона (а следовательно и избыток кальция) замедляет образование ПТГ (паратгормона, паратиреоидного гормона).
Недостаток кальцитриола, связанного с витамином D3, приводит к снижению уровня кальция, остеомаляции (размягчение костей и их деформация) и связанным с этим нарушениям.
Низкие значения кльцитриола выявляются при:
- — рахите;
- — остеопорозе (разрежение, разрыхление костей, снижение костной плотности);
- — после наступления менопаузы;
- — остеомаляции (размягчение костей и их деформация);
- — гипофункции (снижении деятельности) паращитовидных желёз;
- — инсулинзависимом сахарном диабете у подростков;
- — отравлении витамином D3;
- — опухоли костей или метастазах в них;
- — хронической почечной недостаточности.
Повышенные значения кальцитриола определяются при:
- — опухолях паращитовидных (околощитовидных) желёз;
- — саркоидозе – системное заболевание, поражающее все органы с образованием узелков (гранулём), происхождение неизвестно;
- — туберкулёзе;
- — кальцинозе (обызвествление, отложение солей кальция);
- — у нормально растущих детей;
- — беременных и кормящих матерей.
Гормоны паращитовидных желез и их функции
Обычно у человека имеется четыре паращитовидных железы по две с каждой стороны, но достаточно часто встречаются различные варианты количества околощитовидных желез. Ткань околощитовидных желез состоит из двух видов клеток.
Одни из них вырабатывают паратгормон, функция других пока неизвестна.
Околощитовидные или паращитовидные железы находятся на переднебоковой поверхности шеи, позади щитовидной железы и тесно прилегают к задней поверхности щитовидной железы, к нижним полюсам ее обеих долей.
Гормон паращитовидных желез – паратгормон или паратирин представляет собой сложное белковое вещество. Эффекты паратгормона направлены в основном на повышение концентрации кальция и снижение концентрации фосфатов в крови.
Кальций в организме человека играет исключительно важную роль. Ионы кальция принимают участие во многих процессах обмена веществ внутри клеток всех тканей человеческого организма. Кальций участвует в передаче нервного импульса из нервной системы к мышцам и в процессе сокращения мышечной ткани. Он же является одним из необходимых компонентов свертывающей системы крови. Более чем 99% от общего запаса кальция в организме находится в костной ткани.
У взрослого человека количество кальция составляет около одного килограмма. Благодаря кальцию костная ткань становится твердой и прочной.
Около 99% находящегося в костях кальция находится в форме кристаллов гидроксиаппатита. Это труднорастворимое соединение и из него состоит основа (матрикс) костной ткани. Оставшийся 1% кальция находится в костной ткани в форме солей фосфора, которые легко растворяются и служат источником поступления кальция в кровь при внезапно возникшем его дефиците.
В крови всегда находится определенное количество кальция. Половина его связана с белками или образует соли, а другая половина – это свободный ионизированный кальций. Эти формы могут переходить друг в друга, но между их количествами поддерживается равновесие. В организме постоянно происходит потеря кальция с ногтями, волосами, кровью, отшелушившимися клетками кожи, через желудочно-кишечный тракт и почки.
Уровень кальция регулируют:
- паратирин (паратгормон или гормон паращитовидных желез), который повышает уровень кальция в крови, одновременно снижая уровень фосфатов
- производные витамина Д (холекальциферол) – приводят к повышению уровня кальция в крови
- кальцитонин, вырабатываемый парафолликулярными клетками щитовидной железы, который снижает концентрацию кальция в плазме крови.
Гормон паращитовидных желез паратирин или паратгормон повышает уровень кальция в крови путем воздействия на костную ткань, почки и желудочно-кишечный тракт.
В костной системе паратгормон повышает выход из кости легко растворяющейся части кальция, но основной его эффект заключается в ускорении синтеза ферментов, которые вызывают распад костного матрикса.
Костная основа под воздействием паратгормона подвергается резорбции (рассасыванию) и ионы кальция высвобождаются в кровь.
В почках паратгормон вызывает усиление выведения фосфатов с мочой и усиливают обратное всасывание кальция, уменьшая его выведение с мочой.
Кроме этого паратгормон усиливает выведение из организма натрия и калия и уменьшает выведение магния.
Еще один эффект действия паратгормона в почках – это преобразование витамина Д из неактивной формы в активную.
В желудочно-кишечном тракте паратирин увеличивает всасывание кальция в тонком кишечнике при помощи того же витамина Д.Необходимое звено в регуляции обмена кальция – это витамин Д и его производные. Он всасывается через тонкий кишечник вместе с другими жирорасворимыми веществами или производится в коже под воздействием ультрафиолетового света.
Далее витамин Д подвергается химическим превращениям в печени и почках и превращается в активный метаболит, который является истинным гормоном.
Под воздействием активного метаболита витамина Д увеличивается количество кальция в костной ткани, тем самым увеличивается костная масса. В почках витамин Д вызывает уменьшение выведения кальция с мочой, а в желудочно-кишечном тракте стимулирует активное всасывание кальция и фосфатов из поступившей пищи.
Еще одним компонентом регулирующим обмен кальция в организме является кальцитонин – гормон вырабатываемый парафолликулярными клетками щитовидной железы.
В конечном итоге кальцитонин вызывает снижение концентрации кальция в крови, когда она превышает 2,5 ммоль/л. В костной системе кальцитонин препятствует рассасыванию костной ткани и выведению из нее кальция. В почках под воздействием кальцитонина усиливается выведение из организма натрия, хлоридов, кальция и фосфатов. Кроме того в регуляции обмена кальция участвуют и другие гормоны: гормоны коры надпочечников, половые гормоны.
Функции паратгормона в организме
Паратгормон синтезируется в четырех небольших железах, расположенных на задней поверхности щитовидной железы.
Их называют паратиреоидные железы, весят они до 100-150 мг, видом напоминают коричевого цвета горошины.
Паратгормон — антагонист тиреокальцитонину и во всем противоположен ему по действию.
По строению он представляет простую пептидную цепь из 84 аминокислот. Период полураспада имеет очень короткий- до 2 минут.
Паратгормон, по мере его производства основными секреторными клетками, складируется в мелких внутриклеточных гранулах, и при необходимости поступает в кровь.
Гормоны кальциевого обмена
У человека на протяжении суток секреция паратгормона имеет пульсирующий характер( примерно 5 пульсовых волн за час).
Основная функция гормона — поддержание постоянного уровня ионизированного кальция в крови. Клетками-мишенями для гормона является костная ткань, почки и, опосредованно через витамин D -3, – кишечник.
Действие паратгормона на кость двухфазно: в первый период происходит увеличение метаболической активности остекластов, усиливается разрушение костной ткани, что заканчивается мобилизацией кальция из костей и выбросом его в сосудистое русло.
В поздней фазе, длящейся около 24 часов после применения гормона, повышается синтез всех ферментов, участвующих в резорбции кости: лизосомальные гидроксилазы, коллагеназа, цистеиновые протеазы, кислая фосфатаза и другие.
Гиперкальциемия, вызванная паратгормоном, является результатом ранней и поздней фаз его действия.
При длительной гиперсекреции этого гормона наблюдается не только деминерализация костной ткани, но и деструкция матрикса кости.
Вторая точка приложения для паратгормона — почки. Рецепторы к гормону выявлены на почечных клубочках, проксимальных и дистальных отделах почечных канальцев (ближних и дальних).
Нетрудно догадаться, что в силу своих задач паратгормон будет препятствовать выведению кальция, он увеличивает реабсорбцию кальция (возвращение в сосудистое русло) в дистальных отделах почечных канальцев. С другой стороны, он угнетает реабсорбцию фосфатов в канальцах и приводит к гипофосфатемии.
Также, среди функций паратгормона есть задача повышения активности почечного фермента гидроксилазы, которая катализирует ряд активных превращений витамина D.
Витамин D, в свою очередь, способствует всасыванию кальция через кишечную стенку.
Вот сколько надежных механизмов возвращают уровень кальция к норме. Кальций является участником многих ферментов, физиологии свертывания крови и мышечного сокращения, поэтому нормальные его показатели крайне важны.
Норма в организме
Определяют гормон в крови методом иммунофлюоресценции.
Норма паратгормона в организме 9,5-75 пг/мл. Анализ делается обязательно натощак, за два дня до обследования исключают прием алкоголя, курение и интенсивные физические нагрузки.
Среди причин повышенного паратгормона выделяют следующие явления.
Первичный гиперпаратиреоз:
- Эссенциальная гиперплазия паращитовидных желез (ПЖ).
- Злокачественная опухоль ПЖ.
- Аденома ПЖ.
Вторичный гиперпаратиреоз:
- Хронический дефицит витамина D.
- Гипокальциемия и гиперфосфатемия.
- Вторичная почечная недостаточность.
- Болезни костей: старческая остеомаляция, миеломная болезнь, болезнь Педжета.
- Неспецифический язвенный колит.
- Болезнь Крона.
- Нарушение всасывания- синдром мальабсорбции.
Псевдогиперпаратиреоз — паратгормон повышен за счет его синтеза опухолями других органов.
Кальцитриол
Кальцитриол синтезируется из холестерола.
1. В коже под влиянием УФ-излучения из 7-дегидрохолестерола образуется большая часть холекальциферола (витамина Д3).
Небольшое количество витамина Д3 поступает с пищей. Холекальциферол связывается со специфическим витамин Д-связывающим белком (транскальциферином), поступает в кровь и переносится в печень.
2. В печени 25-гидроксилаза гидроксилирует холекальциферол в кальцидиол (25-гидроксихолекальциферол, 25(OH)Д3).
D-связывающий белок транспортирует кальцидиол в почки.
3. В почках митохондриальная 1α-гидроксилаза гидроксилирует кальцидиол в кальцитриол (1,25(OH)2Д3), активную форму витамина Д3.
Индуцирует 1α-гидроксилазу паратгормон.
Синтез кальцитриола стимулирует паратгормон, низкая концентрация фосфатов и Са2+ (через паратгормон) в крови.
Синтез кальцитриола ингибирует гиперкальциемия, она активирует 24α-гидроксилазу, которая превращает кальцидиол в неактивный метаболит 24,25(OH)2Д3, при этом соответственно активный кальцитриол не образуется.
Кальцитриол воздействует на тонкий кишечник, почки и кости.
- 1. в клетках кишечника индуцирует синтез Са2+-переносящих белков, которые обеспечивают всасывание Са2+,Mg2+ и фосфатов;
- 2. в дистальных канальцах почек стимулирует реабсорбцию Са2+,Mg2+ и фосфатов;
- 3. при низком уровне Са2+ увеличивает количество и активность остеокластов, что стимулирует остеолиз;
- 4. при низком уровне паратгормона, стимулирует остеогенез.
В результате кальцитриол повышает в плазме крови концентрацию Са2+,Mg2+ и фосфатов.
При дефиците кальцитриола нарушается образование аморфного фосфата кальция и кристаллов гидроксиапатитов в костной ткани, что приводит к развитию рахита и остеомаляции.
Рахит — заболевание детского возраста, связанное недостаточной минерализацией костной ткани.
Причины рахита: недостаток витамина Д3, кальция и фосфора в пищевом рационе, нарушение всасывания витамина Д3 в тонком кишечнике, снижением синтеза холекальциферола из-за дефицита солнечного света, дефект 1а-гидроксилазы, дефект рецепторов кальцитриола в клетках-мишенях.
Снижение концентрации в плазме крови Са2+ стимулирует секрецию паратгормона, который через остеолиз вызывает разрушение костной ткани.
При рахите поражаются кости черепа; грудная клетка вместе с грудиной выступает вперёд; деформируются трубчатые кости и суставы рук и ног; увеличивается и выпячивается живот; задерживается моторное развитие. Основные способы предупреждения рахита — правильное питание и достаточная инсоляция.