Gospodarka wapniowa organizmu

Wapń stanowi około 2% masy ciała, z tego 99% znajduje się w kościach. 1% wapnia występującego w kościach występuje w postaci łatwo wymienialnej – tj. CaHPO4. Stężenie wapnia w osoczu wynosi około 2,5 mmol/l (10mg%). Wapń w osoczu występuje w formie zjonizowanej Ca++ (48%), kompleksowej (6%) oraz związany z białkami osocza (56%). Zjonizowany i kompleksowy wapń stanowi postać dyfundującą.

Stężenie wapnia w osoczu regulują:
a) parathormon PTH produkowany przez przytarczyce
b) witamina D produkowana przez nerki
c) kalcytonina produkowana przez komórki pęcherzykowe tarczycy
d) bufor wapniowy w kościach

Znaczny spadek stężenia wapnia w osoczu prowadzi do tężyczki, która objawia się podwyższonym poziomem fosforanów we krwi spowodowanym zmniejszonym ich wydalaniem, drżeniem mięśni, skurczami klonicznymi lub tonicznymi mięśni, zwiększeniem ich pobudliwości skurczowej. Spada zawartość fosfokreatyny w mięśniach. Występuje przyspieszony oddech, tachykardia. Śmierć następuje poprzez uduszenie na skutek skurczu mięśni oddechowych.

Parathormon jest hormonem polipeptydowym. Powstaje na drodze przekształceń preprohormon – prohormon – PTH.

Jego wydzielanie pobudzane jest głównie na skutek spadku stężenia wapnia oraz gwałtowny spadek stężenia magnezu. Produkcje PTH indukuje również cAMP, prostaglandyny E, beta-adrenergiczni antagoniści.

PTH powoduje wzrost stężenia wapnia oraz spadek stężenia fosforanów w osoczu. Spada wydalanie wapnia przez nerki a wzrasta wydalanie fosforanów. Zwiększa się resorpcja wapnia z kości (pobieranie). PTH powoduje również wzrost stężenia fosfatazy zasadowej.

Na skutek działania PTH następuje wzrost stężenia wapnia w osoczu – głównie na skutek wydzielania go z tkanki kostnej i zwiększonej resorpcji w cewkach dystalnych nerek. Spadek ilości fosforanów jest wynikiem zahamowania resorpcji zwrotnej w kanalikach nerkowych (cewki proksymalne).

Głównymi narządami docelowymi dla PTH są kości i nerki.

Resorpcja wapnia z kości jest dwuetapowa.
1. wzmożona aktywność osteoklastów
2. wzrost liczby osteoklastów na skutek zahamowania przechodzenia osteoklastów w osteoblasty oraz zwiększonego przechodzenia komórek mezenchymalnych i osteoblastów w osteoklasty

Przy długotrwałym działaniu PTH zwiększa się również aktywność osteoblastów – co prowadzi do wyrównania procesów kościotwórczych i kościogubnych – zwiększa się metabolizm kości.

Działanie PTH na osteoklasty odbywa się poprzez aktywacje układy cyklaza adenylowa – cAMP. Rośnie ilość wapnia wychwytywana prze osteoklasty. Następuje zwiększenie syntezy białek enzymatycznych oraz zwiększenie wydzielania enzymów (kolagenazy) i kwasów (węglowy, cytrynowy, mlekowy). Umożliwia to szybsze zachodzeie procesów kościogubnych.

Długotrwałe działanie PTH może prowadzić do powstania kamicy nerkowej, zwapnienia miąższu nerki, hipofosfatemii, hiperkalcemii.

PTH reguluje również wytwarzanie aktywnej postaci witaminy D3 w nerkach, poprzez regulacje L-hydroksylazy 25-hydroksywitaminy D3.

Witamina D3 wzmaga wchłanianie wapnia z jelit.
Witamina D powstaje w skórze i zmienia się witaminę D3 w warstwie ziarnistej naskórka na skutek działania promieniowania nadfioletowego. Stamtąd transportowana jest wraz z białkiem do wątroby gdzie hepatocyty przekształcają ją w 25(OH)-D3. Przekształcenie witaminy D3 w 25(OH)-D3 następuje na skutek działania enzymu 25-hydroksylazy. W procesie tym wymagany jest również białkowy czynnik cytoplazmatyczny, NADPH, tlen.

25(OH)-D3 - prohormon transportowany jest do nerek gdzie na drodze enzymatycznej (24-hydroksylaza lub 1a-hydroksylaza) przy udziale NADPH, tlenu i cyt. P450 ulega przemianie do dwóch różnych form 1,25(OH)2-D3 oraz 24,25(OH)2-D3. Do przemiany tej wymagana jest obecność PTH. Forma 1,25(OH)2-D3 jest formą bardziej aktywną.

Duży poziom wapnia hamuje syntezę witaminy D3 co zapobiega dalszemu wzrostowi stężenia wapnia w osoczu.

Tkankami docelowymi aktywnych form witaminy D3 są jelita (pobudzenie syntezy białka wiążącego wapń, zwiększenie przepuszczalności enterocytów dla wapnia), kości (ułatwienie działania PTH), nerki (wzrost resorpcji).

Kalcytonina – produkowana przez komórki pęcherzykowate tarczycy powstaje na skutek przekształceń, na drodze: preprohormon – prohormon – hormon.

Spadek stężenia wapnia wpływa hamująco na produkcję i wydzielanie kalcytoniny, a jego wzrost odwrotnie. Wydzielanie kalcytoniny powoduje również pobieranie pokarmu oraz gastryna.

Kalcytonina – pobudza osteoblasty oraz pobudza ich różnicowanie z komórek macierzystych. Hamuje również przejście osteoblastów w osteoklasty. Powoduje również zahamowanie aktywności L-hydroksylazy 25(OH)-D3. Na skutek działania kalcytoniny następuje wzrost wydalania z moczem jonów wapniowych, sodu, chloru i magnezu oraz fosforanów.

Kalcytonina odgrywa głównie rolę w procesach kostnienia u dzieci – u dorosłych ma mniejsze znaczenie.