Ионизированный кальций: роль в диагностике, норма в крови, причины повышения и понижения. Почему в анализе крови ионизированный кальций повышен или понижен

Ионизированный кальций и коагуляционный каскад

Свертывание крови представляет собой сложный биохимический процесс с участием тромбоцитов и десятков белков. Активация тромбоцитов вызывает многоступенчатый «каскад», который продуцирует образование кровяного сгустка. Кальций участвует в нескольких этапах в этом каскаде, включая активацию самих тромбоцитов. Коагуляция настолько зависит от кальция, что центры приема крови регулярно добавляют лимонную кислоту в кровь, чтобы связывать ионизированный кальций и предотвращать свертывание продукта до его использования.

Ионизированный кальций и масса костей

Ионизированный кальций в крови настолько важен, что организм не может позволить колебаться его уровням . Точный баланс кальция поддерживается через рацион, абсорбцию кишечника, испусканием в моче и его выделением в кровь из костей.

Задайте свой вопрос врачу клинической лабораторной диагностики

Анна Поняева. Закончила нижегородскую медицинскую академию (2007-2014) и Ординатуру по клинико-лабораторной диагностике (2014-2016).

Кальций необходим для нормального сокращения мышц, проведения нервного импульса, выброса гормонов и свертывания крови. Также кальций способствует регуляции многих ферментов.

Поддержание запасов кальция в организме зависит от потребления кальция с пищей, абсорбции кальция из ЖКТ и почечной экскреции кальция. При сбалансированном питании каждый день потребление кальция составляет около 1000 мг. Около 200 мг в день теряется с желчью и другими секретами ЖКТ. В зависимости от концентрации циркулирующего витамина D, особенно 1,25дигидроксихолекальциферола, который образуется в почках из неактивной формы, примерно 200-400 мг кальция всасывается в кишечнике каждый день. Остальные 800-1000 мг появляются в кале. Баланс кальция поддерживается почечной экскрецией кальция, которая составляет в среднем 200 мг в день.

Экстрацеллюлярная и интрацеллюлярная концентрации кальция регулируются двунаправленным транспортом кальция через клеточные мембраны и внутриклеточные органеллы, такие как эндоплазматический ретикулум, саркоплазматический ретикулум мышечных клеток и митохондрий. Цитозольный ионизированный кальций поддерживается на микромолярном уровне (менее 1/1000 концентрации в плазме). Ионизированный кальций действует как внутриклеточный вторичный мессенджер; участвует в сокращении скелетных мышц, возбуждении и сокращении сердечной и гладкой мышечной ткани, активации протеинкиназы и фосфорилировании ферментов. Кальций также участвует в действии других внутриклеточных мессенджеров, таких как циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) и инозитол1,4,5трифосфат, и таким образом участвует в передаче клеточного ответа на многочисленные гормоны, включая эпинефрин, глюкагон, АДГ (вазопрессин), секретин и холецистокинин.

Несмотря на важную внутриклеточную роль, почти 99 % общего содержания кальция в организме находится в костях, в основном в составе кристаллов гидроксиапатита. Около 1 % кальция костей свободно обменивается с ЭЦЖ и, следовательно, может участвовать в буферных изменениях баланса кальция. В норме уровень кальция в плазме составляет 8,8-10,4 мг/дл (2,2-2,6 ммоль/л). Около 40 % общего кальция крови связано с протеинами плазмы, в основном с альбумином. Остальные 60 % включают ионизированный кальций плюс комплекс кальция с фосфатом и цитратом. Общий кальций (т. е. связанный с протеинами, находящийся в составе комплексов и ионизированный) обычно определяется при клиническом лабораторном измерении. В идеале необходимо определение ионизированного или свободного кальция, так как он является физиологически активной формой в плазме; однако такое определение вследствие технических трудностей обычно проводится только у пациентов с подозрением на значительное нарушение связывания кальция протеинами. Ионизированный кальций обычно считают равным примерно 50 % общего содержания кальция в плазме.

Физиологическое значение кальция заключается в уменьшении способности тканевых коллоидов связывать воду, снижении проницаемости тканевых мембран, участии в построении скелета и системе гемостаза, а также в нервно-мышечной деятельности. Он обладает способностью накапливаться в местах повреждения тканей различными патологическими процессами. Примерно 99% кальция находится в костях, остальное количество - главным образом во внеклеточной жидкости (почти исключительно в сыворотке крови). Приблизительно половина кальция сыворотки циркулирует в ионизированной (свободной) форме, другая половина - в комплексе, преимущественно с альбумином (40%) и в виде солей - фосфатов, цитрата (9%). Изменение содержания альбумина в сыворотке крови, особенно гипоальбуминемия, сказывается на общей концентрации кальция, не влияя на клинически более важный показатель - концентрацию ионизированного кальция. Можно рассчитать «скорректированную» общую концентрацию кальция в сыворотке при гипоальбуминемии по формуле:

Са (скорректированный) = Са (измеренный) + 0,02×(40 - альбумин).

Кальций, фиксированный в костной ткани, находится во взаимодействии с ионами сыворотки крови. Действуя как буферная система, депонированный кальций предотвращает колебания его содержания в сыворотке в больших диапазонах.

Метаболизм кальция

Метаболизм кальция регулируют паратиреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин и производные витамина D. Паратиреоидный гормон повышает концентрацию кальция в сыворотке крови, усиливая его вымывание из костей, реабсорбцию в почках и стимулируя превращение в них витамина D в активный метаболит кальцитриол. Паратиреоидный гормон также усиливает экскрецию фосфата почками. Уровень кальция в крови регулирует секрецию паратиреоидного гормона по механизму отрицательной обратной связи: гипокальциемия стимулирует, а гиперкальциемия подавляет высвобождение паратиреоидного гормона. Кальцитонин - физиологический антагонист паратиреоидного гормона, он стимулирует выведение кальция почками. Метаболиты витамина D стимулируют всасывание кальция и фосфатов в кишечнике.

Содержание кальция в сыворотке крови изменяется при дисфункции паращитовидных и щитовидной желёз, новообразованиях различной локализации, особенно при метастазировании в кости, при почечной недостаточности. Вторичное вовлечение кальция в патологический процесс имеет место при патологии ЖКТ. Нередко гипо- и гиперкальциемия могут быть первичным проявлением патологического процесса.

Регуляция метаболизма кальция

Метаболизм кальция и фосфата (РО) взаимосвязаны. Регуляция баланса кальция и фосфата определяется циркулирующими уровнями паратиреоидного гормона (ПТГ), витамина D и в меньшей степени кальцитонина. Концентрации кальция и неорганического РО связаны их возможностью участвовать в химической реакции с образованием СаРО. Продукт концентрации кальция и РО (в мэкв/л) в норме составляет 60; когда продукт превышает 70, вероятна преципитация кристаллов СаРО в мягких тканях. Преципитация в сосудистой ткани способствует развитию артериосклероза.

ПТГ вырабатывается паращитовидными железами. Обладает различными функциями, но, вероятно, самое главное - предотвращение гипокальциемии. Клетки паращитовидной железы реагируют на снижение концентрации кальция в плазме, в ответ на него происходит выброс ПТГ в циркуляцию. ПТГ увеличивает концентрацию кальция в плазме в течение минут путем повышения почечной и кишечной абсорбции кальция, а также путем мобилизации кальция и РО из кости (резорбция кости). Почечная экскреция кальция в целом сходна с экскрецией натрия и регулируется практически теми же факторами, которые управляют транспортом натрия в проксимальных канальцах. Однако ПТГ повышает реабсорбцию кальция в дистальных отделах нефрона независимо от натрия. ПТГ также снижает почечную реабсорбцию РО и таким образом увеличивает почечные потери РО. Почечные потери РО предотвращают повышение продукта связывания Са и РО в плазме, так как уровень кальция повышается в ответ на ПТГ.

ПТГ также увеличивает уровень кальция в плазме путем превращения витамина D в самую активную форму (1,25-дигидроксихолекальциферол). Эта форма витамина D увеличивает процент кальция, всасываемого в кишечнике. Несмотря на повышенное всасывание кальция, повышение секреции ПТГ обычно приводит к дальнейшей резорбции кости путем подавления остеобластической функции и стимуляции активности остеокластов. ПТГ и витамин D являются важными регуляторами роста и ремоделирования кости.

Исследования паратиреоидной функции включает определение уровня циркулирующего ПТГ радиоиммунным методом и измерение общей или нефрогенной экскреции цАМФ с мочой. Определение цАМФ в моче проводится редко, а точные анализы на ПТГ широко распространены. Лучшими являются анализы на интактные молекулы ПТГ.

Кальцитонин секретируется парафолликулярными клетками щитовидной железы (Склетки). Кальцитонин снижает концентрацию кальция в плазме путем повышения захвата кальция клетками, почечной экскреции и образования кости. Эффекты кальцитонина на метаболизм кости намного слабее, чем эффекты ПТГ или витамина D.

Кальций в организме человека

Содержание кальция в организме человека (масса тела 70 кг) составляет 1 кг. Основная масса кальция находится в костной и зубной тканях в виде гидроксиапатита 3Са3(РO4)2 Са(ОН)2 и фторапатита 3Са3(РO4)2 CaF2. 99 % общего количества кальция сосредоточено в костях. Остальной кальций входит в состав крови и других тканей как в виде ионов, так и в связанном состоянии. Содержание его в сыворотке крови 8,5–12 мг%, у новорожденных 7,5–13,9 мг%. Обмен кальция в организме тесно связан с обменом магния, стронция и фосфора.

Сколько кальция необходимо человеческому организму

В среднем взрослый человек должен потреблять в сутки ~ 1 г кальция, хотя для постоянного возобновления структуры тканей требуется лишь 0,5 г. Это связано с тем, что ионы Са2+ усваиваются (всасываются в кишечнике) лишь на 50 %, т. к. образуются плохо растворимые фосфаты Са3(РO4)2, CaHPO4 и соли жирных кислот Ca(RCOO)2. Для растущего организма беременных и кормящих женщин необходимо примерно 1,4–2 г в сутки.

В течение всей жизни потребность в кальции может варьироваться. Но несомненно, что кальций нужен каждому и всегда (См. табл. 1).

Таблица 1. Суточная потребность в кальции (в мг) в разные периоды жизни

Недостаток кальция в организме

Открытие Отто Варбурга

Человек по имени Отто Варбург потратил 24 года своей жизни на изучение природы такого страшного заболевания как рак и в 1932 году получил Нобелевскую премию по химии за то, что доказал, что процесс развития рака является анаэробным. А это означает, что рак развивается только тогда, когда организм испытывает недостаток кислорода в крови. Именно недостаток кислорода делает жидкости организма кислотными. То есть естественный кислотно-щелочной баланс организма (рН 7,5) нарушен в сторону закисления, и, следовательно, именно в кислой среде развиваются злокачественные клетки. Да и не только, почти все болезни имеют первоосновой именно эту причину. Сделать щелочную среду - и с злокачественной опухолью можно бороться! В 1909 году в Пенсильванском университете - так написано в литературе по хирургии рака - ставили пиявки на раковую опухоль и в течение 20 минут опухоль уменьшалась в четыре раза. После этого хирурги вырезали опухоль и накладывали тампон с каустиком на рану. Через 20 минут после этого начинали зашивать. И не было ни рецидивов, ни метастазов. Сегодня более 90 % людей после операции по удалению раковой опухоли имеют шансы на то, что развитие рака не остановится, а напротив, будет продолжаться. Но сегодня не используют каустик и не занимаются ощелачиванием операционного поля.

Итак, Варбург получил Нобелевскую премию зa это открытие, и в 1967 году, перед своей смертью, работал с известным американским доктором Карлом Ричем над исследованием возможности предупреждения рака с помощью кальция (именно кальция!). И установил, что именно кальций может излечивать рак! Это для него было настолько невероятно, что он не поверил себе и решил проверить это с доктором Ричем клинически. Еще раз проведя все анализы на биохимию крови у неизлечимо больных людей (рак третьей и четвертой степени) они убедились, что у всех налицо серьезная нехватка кислотном среды!

Последние исследования ученых показали, что кальций - это важнейший микроэлемент в организме человека. И его недостаток вызывает около 150 болезней! Поэтому даже профилактический, прием кальция может существенно снизить опасность возникновения болезней.

Биологическая роль кальция

Является строительным материалом для образования костей и зубов.

Ощелачивает организм.

Важен для регуляции процессов роста и деятельности клето всех видов тканей.

Влияет на обмен веществ.

Важен для нормальной деятельности мышечной и нервной систем.

Обеспечивает нормальную свертываемость крови.

Оказывает противовоспалительное действие.

Обеспечивает устойчивость организма к внешним неблагоприятным факторам: резкой смене погоды и инфекциям.

Почему плохо усваивается органический кальций?

А секрет достаточно прост. Археологи давно отмечали, что в найденых скелетах кроманьенцев нет хорошо знакомых нам ни отложения солей, ни губчатости (то есть осеопороза). Предполагали, что люди каменного века просто не дожили до того возраста, когда идет активное разрушиние костной ткани. Оказывается, это не так. Доказали это натуропаты. Причем доказали опытным путем. Приверженцы сыроедения, оказывается, не знают, что такое заболевание костной ткани - они не страдают артрозами, радикулитами и остопорозом. И только потому, что предпочитают овощи и фрукты не подвергать тепловой обработке. Дело в том, что при термообработке органический кальций мгновенно переходит в неорганическое состояние и практически не усваивается организмом. А кроманьонцы получали органический кальций в полном объеме из корешков, трав, фруктов, семян.

То же самое можно сказать и о продуктах. Например, молоко. Кальция в нем находится достаточно и если его пить сырым (как обычно делается в деревне, а тем более парным), то кальций восполняется хорошо. Нам же, городским жителям, молоко достается уже обработанным - пастеризованным, а следовательно, кальций там уже находится в неорганической форме. То же самое с кефирами, йогуртами и другими молочными продуктами. Усвоение из них кальция - минимальное. И в детских молочных смесях то же самое - неорганический кальций. Который неимоверно тяжело поддается усвоению. А материнское грудное молоко - кладезь кальция, особенно если мама не пренебрегает растительной диетой и бодро жует свежую капустку, морковку, инжир и т. д. Кстати, именно дети на грудном вскармливании наименее подвержены рахиту - с кальцием у них все в порядке. И зубки у них вырастают раньше, чем у их сверстников-искусственников.

Итак, запомните!

Кальций усваивается охотно организмом только из продуктов питания, не подвергающихся тепловой обработке.

В чем еще причина неусвоения организмом кальция?

Вторая причина минимального усвоения кальция организмом - несбалансированность минерального обмена. То есть он будет усваиваться охотно организмом, если соблюдены простейшие правила содержания в организме и других элементов, а именно фосфора, магния, стронция, йода.

Кальций и фосфор

Кальций - элемент крайне важный и очень капризный. Наряду с фосфором составляет основу костной ткани, нормализует обмен воды в организме человека. Функция фосфора в организме: он так же, как кальций, придает крепость костям и зубам, которые содержат 85 процентов фосфора в организме. Оставшийся фосфор принимает участие в огромном множестве химических реакций, протекающих в организме, наиболее важными из которых являются продуцирование энергии, метаболизм белков, углеводов и жиров, синтез белков.

Говорить о недостатке фосфора в организме просто излишне - в современном рационе среднего россиянина содержание фосфора в 7–10 раз больше, чем этого требует организм. Само по себе это не страшно, но вот единственным побочным эффектом может быть низкое содержание кальция, которое возникает вследствие высокого содержания фосфора. Организм сам регулирует баланс между кальцием и фосфором. Как только рацион начинает содержать слишком много фосфора, это начинает вызывать выход кальция из костей и ослабление их. Остеопороз нужно лечить не только поступлением кальция в организм, но и снижением фосфора в рационе.

Кальций и стронций

Стронций всегда встречается совместно с кальцием. В кристаллической решетке минералов кальция всегда присутствуют атомы стронция. То же самое и в организме: оба эти элемента принимают участие в построении скелета. Но стронций более подвижен и долго не задерживается в костной ткани. Следствием этого являются рыхлость костей и их деформация. Симптомы заболевания напоминают обычный рахит, но оно не излечивается приемом витамина D.

У поселенцев (забайкальских казаков) на р. Уров - левом притоке р. Аргуни, берущей начало в отрогах Нерчинского хребта, в первой половине XIX в. появилась странная болезнь. Она проявлялась в искривлении костей, ломкости, боли в суставах. Нередко больные едва передвигали ноги и становились полными инвалидами. Первое описание болезни «Об уродливости жителей берегов реки Урова в Восточной Сибири» сделал Иван Юренский в 1849 г. Он писал: «Девицы, выданные с Урова замуж в другие деревни, этой уродливости не подвергались, если ранее не имели ее. Девицы, привезенные сюда из других мест, будучи совершенно здоровыми, по прожитии здесь несколько лет подвергались уродливости, но только в меньшей степени, нежели уроженцы Урова…» Значит, эта болезнь связана с какими-то особенностями этого региона. То есть при дефиците кальция ни в коем случае не должно быть излишнее количество стронция.

Кальций и магний

Необходимо учитывать соотношение магния в организме с кальцием как 0,5:1. То есть переизбыток магния может спровоцировать недостаток кальция, кальций будет стремиться восполнить прорехи и начнет выходить из костной ткани.

Памятка!

При переизбытке магния происходит ухудшение усвоение кальция, т. к. магний является его антагонистом.

Кальции и йод

А вот здесь эти элементы выступают соратниками йод помогает кальцию «обустроиться» в организме. Долгое время никто их впрямую не связывал - это разработки буквально последних лет, когда йоду стали придавать намного большее значение, чем раньше.

Задуматься заставили следующие факты - почему в субтропическом климате (например, в Крыму и Болгарии) дети не подвержены рахиту, и взрослые крайне редко страдают пародонтозом и остеопорозом, а в Африке, например, это настоящий бич. В чем причина? Оказалось, не только в солнечных лучах, то есть непосредственной обработке ультрафиолетом и выработке витамина D, а также и в «напоенности» приморской атмосферы йодом.

Третья причина неусвоения организмом кальция

Нехватка витамина D, именно того витамина, который вырабатывается самим организмом под действием ультрафиолета, то есть солнечных лучей.

Ученые утверждают, что достаточно 10 минут яркого весеннего солнышка в день, чтобы восполнить дневную норму. Но вот в нашем болотном климате, вероятно, это слишком оптимистичные утверждения. Поэтому детям до года, а также всем пожилым людям назначают витамин D. И зря. Синтетический витамин D, может быть, и решает проблему, но очень уж с большими затратами внутренних резервов организма. И неизвестно, благо это или нет. Во всяком случае, если уж есть необходимость принимать витамин D, то лучше принимать его в естественном, то есть связанном виде - а именно в рыбьем жире. Принимая рыбий жир, тем самым можно убить двух зайцев - и пополнить запасы витамина D, а заодно и йодом подпитаться. Ведь йод скапливается именно в рыбьей жировой прослойке.

Рыбий жир почти целиком усваивается организмом - на 95 процентов.

Что это такое - витамин D?

Витамин D представляет собой стероидное соединение и известен в виде витамина D 2 (эргокальциферол) и витамина D 3 (холекальциферол), которые очень близки по строению, физико-химическим свойствам и влиянию на организм человека. Поступающий с пищей витамин D подвергается преобразованию в печени и почках, в результате чего образуется 1,25–дигидрокси-витамин D, обладающий гормоноподобным действием. Это соединение влияет на генетический аппарат клеток кишечника, благодаря чему повышается синтез белка, специфически связывающего кальций и обеспечивающего его транспорт в организме. При недостатке витамина D нарушается всасывание и обмен кальция, его концентрация в крови падает, что вызывает реакцию паращитовидных желез и повышение секреции паратгормона, регулирующего обмен кальция и фосфора. Избыточная секреция паратгормона ведет к мобилизации кальция из костной ткани, подавлению реабсорбции фосфатов в почечных канальцах, в связи с чем содержание неорганических фосфатов в крови падает. В то же время резко увеличивается активность щелочной фосфатазы. Нарушения фосфатно-кальциевого обмена приводят к развитию ацидоза, что сопровождается нарушением возбудимости нервной системы.

Не забывайте, что витамин D, назначаемый при рахите, - это синтетический витамин, то есть искусственно созданный препарат. Натуральный витамин D производит сам организм под действием ультрафиолетовых лучей. Если же организм с этим не справляется, то введение искусственого витамина D только затруднит функции организма. Естественный же витамин находится в продукте, далеко не отличающимся приятным вкусом, - рыбьем жире.

Какие препараты назначают при недостатке кальция в организме

С лечебной целью назначают препараты (соли) кальция: глюконат, лактат, йодид, карбонат, хлорид. Их не рекомендуют запивать молоком. Необходимо также исключить из диеты продукты, содержащие щавелевую и уксусную кислоты.

Назначить принимать кальциевые препараты - это одно, а вот получить желаемый результат - совершенно другое (см. табл. 2).

Таблица 2. Содержание кальция (элемента) в различных солях кальция

Как видно из таблицы, больше всего кальция содержится в карбонате и трехосновном фосфате (40 %), но всасывание этих солей зависит от состояния желудочной секреции и уменьшается с возрастом.

То есть для усвоения карбоната кальция требуется огромное количество соляной кислоты, выделяемой желудком. В молодом возрасте это не проблема, желудок довольно свободно усваивает тяжелый карбонат кальция, но при любых хронических заболеваниях (и не только связанных с заболеваниями желудочно-кишечного тракта) выделение соляной кислоты становится уменьшенным и карбонат кальция не усваивается, а выводится организмом как шлак.

Наилучшим всасыванием в желудочно-кишечном тракте при наименьшем риске образования камней характеризуется цитрат кальция (то есть кальциевая соль лимонной кислоты). Поэтому карбонат кальция советуют запивать лимонным соком. Цитрат кальция входит в ряд препаратов кальция, состоящих из смеси нескольких солей кальция.

Препараты с цитратом кальция не требуют кислотности желудочного сока и предпочтительней у лиц с гипо- и анацидными состояниями.

Что такое кислотно-щелочной баланс организма

Большинство из нас еще со школьной скамьи помнят, что вещества делятся на кислые, щелочные и нейтральные. Индикаторами, определяющими кислотность или щелочность водных растворов, являются лакмус, фенолфталеин, метилоранж. Чаще всего используют лакмусовую бумагу (бумага, пропитанная раствором лакмуса, а затем высушенная), изменяющую свой цвет в зависимости от того, в какую среду она попадает. Единицей измерения кислотности, или щелочности, растворов служит показатель рН, определяемый по цветной шкале, на которой 0 означает самую кислую среду (багровый цвет), 14 - максимально щелочную среду (темно-синий цвет), середина шкалы - 7 - соответствует нейтральной среде (зеленый цвет). Дистиллированная пода нейтральна и имеет показатель рН - 7.

Сама аббревиатура рН (potential hydrogen) расшифровывается как водородный потенциал. Кислоты - это сложные вещества, при растворении в воде которых всегда выделяются катионы водорода. Значение рН любого раствора есть не что иное, как уровень концентрации катионов водорода.

Человеческий организм на 70 % состоит из жидкостей того или иного рода, поэтому все вещества, изменяющие их состав и кислотность, оказывают глобальное воздействие на организм в целом.

Практически все жидкости, находящиеся в системе человеческого организма, являются либо нейтральными, либо слабощелочными, за исключением желудочного сока: рН желудочного сока составляет 1,0, здоровой крови - 7,4, здоровой лимфы - 7,5, слюны - 7,4. Сдвиг равновесия в сторону повышения кислотности системы является одной из основных причин многих заболеваний.

Организм с трудом удаляет избыток кислот, и когда чрезмерно повышается кислотность крови или лимфы, и это продолжается длительное время - возникают различные заболевания. В кислой среде интенсивно размножаются многие вирусы и бактерии, вызывающие различные заболевания, в щелочной же среде они, как правило, погибают. Когда система организма ощелачивается и возвращается нормальный кислотно-щелочной баланс, человек начинает выздоравливать.

Кальций, помещенный в любую жидкость, нейтрализует избыточную кислотность, а значит, повышает значение рН. При ежедневном употреблении кальция все жидкости нашего тела становятся более щелочными, а значит, и весь организм в целом.

Организм постоянно ищет резерв щелочи для нейтрализации большого количества кислоты и резерв этот только один - кости. Кальций, находящийся в костях. Поэтому когда мы едим кислую пищу и пьем кислые напитки, мы постоянно расходуем кальций.