Gospodarka wapniowo-

fosforanowa

Magdalena Kutnik gr. 1A

1. skurcz mięśni –

wiązanie z kalmoduliną i

troponiną C

2. krzepnięcie krwi –

IV czynnik krzepnięcia

3. aktywność enzymów –

jest kofaktorem

4. pobudliwość komórkowa

5. przekaźnik wtórny

6. chaperony

Rola wapnia

Wewnątrzkomórkowe magazyny

ER (kalcysekwestryna)

Mitochondria

Jądro

Błona komórkowa

Wyspecjalizowane białka

Stężenie śródkomórkowe wolnego jonu

wapnia wynosi: 0,05 – 10 μmol/L

Stężenie wapnia w osoczu: 2,5 mmol/L

(połowa jako jon, połowa wiąże

albuminy)

Stała dość niska ilość wapnia w komórce

wymaga nakładów energii:

1) wymiennik Na

+

/Ca

+2

2) pompa wapniowo – protonowa (ma małą

pojemność)

3) ATP-aza Ca

+2

(wpompowuje wapń do ER)

Zmiany ilości wapnia w

komórce

1) wzrost przepuszczalności błony dla

wapnia na skutek związania z receptorem

hormonu kl. IIIC

2) oddziaływanie hormonów na napięcie na

błonie -> depolaryzacja otwiera kanały

wapniowe

3) uwalnianie wapnia z ER lub

mitochondrium

Źródła wapnia

Mleko, nabiał, jaja

Rośliny: soja, fasola, jarmuż, brukselka,

nasiona maku

Orzechy: migdały

Ryby: sardynki

Zapotrzebowanie

Dzienne zapotrzebowanie na wapń wynosi:

800- 1000 mg ludzie dorośli (25-40 lat)

1000-1200 mg w okresie wzrostu układu kostnego
1500 mg w okresie inwolucji kośćca i w okresie

leczenia osteoporozy

Wchłanianie wapnia

Syntezę śródkomórkowego białka

wiążącego wapń w jelitach – kalbindyny

– indukuje witamina D

Wit D zwiększa też przepuszczalność

śluzówki jelita dla wapnia

Szczawiany – w pokarmie zbożowym,

utrudnione wchłanianie

Fityniany – obecne w pokarmie roślinnym,

również utrudniają wchłanianie

Drożdże zawierają fitazę – inaktywuje

fityniany

Kwasy tłuszczowe – tworzą z wapniem

nierozpuszczalne sole utruduniając jego

wchłanianie

Zawartość wapnia

W naszym ciele jest ok 1,5 kg wapnia

99% - jako hydroksyapatyty, węglany i

fosforany w strukturze kości, zębów i

paznokci

1% wolno krąży we krwi

1. skurcz mięśni – gładkich, szkieletowych,

serca

2. krzepnięcie krwi – IV czynnik krzepnięcia

3. aktywność enzymów

4. pobudliwość komórkowa

5. przekaźnik wtórny

6. chaperony

Rola wapnia

Kalmodulina

Występuje w każdej komórce

eukariotycznej

Ma 4 miejsca wiążące wapń

Może być jedną z podjednostek wielu

kompleksów białkowych regulujących

aktywność wielu kinaz i enzymów m.in.

ATP-aza Ca

+2

/Mg

+2,

fosfodiesteraza

cyklicznego nukleotydu, syntaza NO

Kinazy zależne od kalmoduliny to kinazy CaM

Kalmodulina

Reguluje aktywność wielu elementów

strukturalnych komórki – np. Aktyna-

miozyna mm gładkich

Jest białkiem zawierającym motyw dłoni

EF (to on wiąże wapń) - helisa,pętla,helisa

Wapń a enzymy

Aktywność wielu enzymów jest regulowana

zmianą stężenia wapnia lub

fosforylacją wywołaną działaniem

kalmodulina-Ca

+2

np. syntaza glikogenowa

Kinaza pirogronianowa

Karboksylaza pirogronianowa

Dh pirogronianowa

Wpływ wapnia na glikogenolizę

Mięsień:

Kinaza fosforylazy (aktywująca

fosforylazę glikogenową) jest tetramerem

Wg Stryera – to podjednostka gamma jest

kalmoduliną

Maksymalna aktywność kinazy

fosforylazy – gdy jest ufosforylowana i gdy

ma związany wapń

W wątrobie

Hormony działające zależnie od

Ca

+2

Acetylocholina

Wazopresyna

Katecholaminy (przez rec. alfa1)

PIP

2

= 4,5 bisfosforan fosfatydyloinozytolu

(fosfolipid błony komórkowej)

IP

3

= inozytolo-1,4,5-trifosforan (wiąże się

receptorami jonotropowymi ER, otwiera te

kanały i uwalnia wapń do cytozolu)

DAG = 1,2 diacyloglicerol (aktywuje PKC ale

domneny PKC do aktywacji wymagają też

związania wapnia)

Wapń jako składnik chaperonów

Chaperon - białko zapobiegające

błędnemu sfałdowaniu i przypadkowym

oddziaływaniom z innymi białkami

np. białka szoku cieplnego (Hsp)

Stabilizują niepofałdowane lub pofałdowane

częściowo elementy białek

Kalneksyna – zlokalizowana w ER

Wiąże MHC, białka surowicy,

Monoglukozylowane glikoproteiny (do

momentu, aż glikoproteina sfałduje się do

końca)

Kalretikulina – j.w. Tylko, że nie związana z

błoną

Hormony regulujące

gospodarkę wapniowo-

fosforanową



Parathormon



Kalcytonina



Aktywna wit. D

3

Parathormon (PTH)

Wydzielany przez przytarczyce

Hormon polipeptydowy

Prekursorem jest proPTH posiadający N-

końcowy odcinek hydrofobowy

N-końcowy fragment 34aa (PTH

1-34

) jest w

pełni aktywny a fragment 25-34 wiąże się z

receptorem

Nagły spadek stęż. wapnia => wzrost

mRNA kodującego PTH => synteza i

wydzielanie PTH

80-90% syntezowanego proPTH nie ulega

przekształceniu w PTH i jest rozkładana

w miejscu syntezy lub w wątrobie

(szczególnie gdy stężenie wapnia jest

duże)

Rozkład odbywa się dzięki katepsynom B i

D

Wydzielanie PTH

Działanie PTH



Zwiększa stężenie wapnia we krwi i

PO

4

2-



Zwiększona ilość wapnia i PO

4

2-

trafia do

kanalików nerkowych:



Wapń ulega reabsorbcji a PO

4

2-

w większej

ilości wydalane z moczem

Kości:

1 faza:

Zwiększa aktywność osteocytów

Osteocyty stają się bardziej przepuszczalne dla

wapnia, który wnika do ich cytozolu a stąd do

płynu zewnątrzkomórkowego

2 faza:

Zwiększa aktwność osteoklastów -> rozpad

kolagenu -> wzrost Hyp w moczu

Zwiększa aktywność osteoblastów -> tworzenie

kolagenu -> remodelacja kości

Niedobór PTH

Tężyczka



Drżenie włókienkowe mięśni, toniczne skurcze



Zwiększenie pobudliwości skurczowej mięśni

szkieletowych



Przyspieszenie oddychania, tachykardia



Objawy HIPOkalcemii (za małe stężenie wapnia we

krwi)

Hipokalcemia

Najczęściej w wyniku niedoczynności lub

operacyjnego wycięcia przytarczyc

Rzadziej – brak reakcji komórek na PTH (defekty

transmisji sygnału)

Niedobór wit. D lub upośledzenie konwersji w

kalcytriol

Uszkodzenia kanalików nerkowych

Nadmiar PTH



Zwapnienia



Złogi (kamienie) nerkowe



Nadmierna demineralizacja kości =>

złamania



Objawy HIPERkalcemii

Kalcytonina

Produkowana przez komórki

parafolikularne tarczycy (komórki C)

Hormon polipeptydowy – 32aa

Komórki C niekiedy obecne też w grasicy

Z genu kodującego kalcytoninę powstaje

mRNA którego translacja prowadzi do

powstania kalcytoniny (w tarczycy) oraz

CGRP (czynnik rozszerzajacy naczynia,w

tkance nerwowej)

Splicing alternatywny

Działanie

OBNIŻA poziom wapnia we krwi

Sprzyja uwapnieniu tkanki kostnej

= antagonista PTH

Oś jelitowo-tarczycowa

Wzrost ilości wapnia w jelitach => Wzrost

ilości hormonów jelitowych =>

zwiększone wydzielanie kalcytoniny =>

spadek ilości HCl i gastryny

Witamina D

3

Skóra

Stopień fotolizy jest proporcjonalny do

intensywności promieniowania UV i

odwrotnie proporcjonalny do stopnia

pigmentacji skóry

W miarę starzenia ilość 7-

dehydrocholesterolu zmniejsza się =>

przyczyna ujemnego bilansu wapniowego

na starość

Wątroba

Do wątroby witaminę D transportuje białko

wiążące witaminę D (globulina)

25-hydroksylacja zchodzi w ER

Do reakcji niezbędny jest NADPH, Magnez i tlen

cząsteczkowy

Enzymy: reduktaza cytochromu P-450 (zależna od

NADPH) oraz cytochrom P-450

Nerki

C-1 hydroksylacja zachodzi w

mitochondriach komórek kanalika

bliższego

Niezbędny jest NADPH, magnez, tlen

cząsteczkowy

Enzymy: reduktaza ferredoksynowa,

ferredoksyna, cytochrom P-450

Witamina D

3

Inne funkcje

Wpływa na sekrecję interleukiny przez

limfocyty T i przeciwciał przez limfocyty B

Modyfikuje proliferację komórek

Ma udział w sekrecji insuliny i PTH

Działa za pomocą receptora jądrowego

Pokarm wzbogacany o wit. D

Z pokarmem możemy dostarczyć

ergokalcyferolu pochodna roślinnego

ergosterolu) – ulega podobnym

hydroksylacjom tworząc w nerkach 1,25

dihydroksyergokalcyferol

(ergokalcytriol)

Niedobór

W dzieciństwie prowadzi do krzywicy –

niedostateczna mineralizacja chrząstek i

kości

U dorosłych – prowadzi do osteomalacji –

zmiękczenie i osłabienie kości

(szczególnie u Beduinek)

Nadmiar

Może powodować nadciśnienie i objawy

HIPERkalcemii ale tylko w

przedawkowaniu pokarmów z wit. D

Nadmierna ekspozycja skóry na słońce NIE

prowadzi do nadmiaru kalcytriolu

Fosforany nieorganiczne

Zawartość fosforu w organizmie 11-14g/kg

beztłuszczowej masy ciała

85% w kościach

6% w mięśniach

9% inne tkanki

W surowicy fosforany występują pod

postacią fosforanów nieorganicznych i

estrów kwasu fosforowego (gł. Fosfolipidy)

Wchłanianie

W górnym i środkowym odcinku jelita cienkiego –

70% fosforu z pożywienia ulega resorpcji

Wchłanianie to wzmagają: somatotropina, PTH,

kalcytriol

Hamują: jony wapniowe, octan lub węglan wapnia

Resorpcja zwrotna w kanaliku bliższym 85% +

niewielka ilość w dalszym

(+) niedobór fosforu w diecie, somatotropina

(-) PTH, kalcytriol, kalcytonina

Dobowe wydalanie fosforanów z moczem wynosi

400-600 mg

Rola



Fosforany wchodzą w skład kości –

hydroksyapatyty



Pirofosforany – ważne regulatory



Wchodzą w skład DNA, RNA, ATP



Udział w skurczu mięśnia – fosfokreatyna



Budowa błon komórkowych – fosfolipidy



Krzepnięcie krwi – fosfolipid – 3 czynnik płytkowy



Przekaźnictwo sygnałów – fosforylacja enzymów



Udział w przemianach energetycznych –

fosforylacja oksydacyjna



Oddawanie tlenu przez Hb – składnik 2,3-DPG

Hipofosfatemia

Przyczyny:

Niedostateczna podaż fosforu z dietą

(przewlekły alkoholizm, żywienie

pozajelitowe)

Upośledzone wchłanianie w jelicie

(stosowanie leków wiążących fosforany)

Nadmierna utrata fosforu przez nerki

(nadczynność przytarczyc, niedobór wit D)

Kwasica ketonowa

Obraz kliniczny



Osłabienie siły mięśniowej



Drżenie mięśni



Niewydolność oddechowa



Objawy jak przy nadczynności przytarczyc

Hiperfosfatemia

Najczęściej u niemowląt karmionych

mlekiem krowim

Nadmierny wysiłek fizyczny

Niewydolność nerek

Niedoczynność przytarczyc

Obraz kliniczny

Jak przy hipokalcemii – drgawki tężyczkowe

Rola nerek

Jeśli iloczyn (Ca) x (P) przekracza 70

(stężenia w mg/dl) może dojść do

wytrącenia soli wapnia

Dziękuję!