Гомеостаз кальция, фосфатов и магния

Кальций, фосфаты и магний являются основными двухвалентными минералами организма, необходимыми для формирования скелета, нервно-мышечной возбудимости, энергетического метаболизма и внутриклеточной сигнализации. Их концентрации в крови поддерживаются в узких пределах интегрированной системой, действующей в кишечнике, почках и скелете под эндокринным контролем.

Definition

Минеральный гомеостаз — это скоординированная регуляция баланса кальция, фосфатов и магния посредством всасывания в кишечнике, почечной обработки и обмена в скелете, управляемая паратиреоидным гормоном, активным витамином D, фактором роста фибробластов 23 и кальций-чувствительным рецептором.

Scope

Эта статья описывает, как организм поддерживает баланс кальция, фосфатов и магния: три органные системы, которые перемещают эти минералы, гормоны, которые их регулируют, и то, как скелет служит минеральным резервуаром. Она рассматривает гомеостаз как физиологическую справочную тему и не предоставляет диагностических порогов или рекомендаций по лечению для отдельных пациентов.

Core questions

• Как поддерживается узкий диапазон сывороточного кальция, несмотря на переменное потребление?
• Какие органы и гормоны регулируют баланс фосфатов?
• Как происходит метаболизм магния и как он взаимодействует с регуляцией кальция?
• Какова роль скелета как резервуара минералов?

Key concepts

• Ионизированный против общего кальция
• Кальций-чувствительный рецептор
• Кишечное всасывание минералов
• Почечная канальцевая реабсорбция
• Фактор роста фибробластов 23 (FGF23)
• Скелет как минеральный резервуар
• Магний-зависимая секреция паратиреоидного гормона

Mechanisms

Приблизительно половина сывороточного кальция циркулирует в биологически активной ионизированной форме, которая воспринимается кальций-чувствительным рецептором на паратиреоидных клетках; падение ионизированного кальция увеличивает секрецию паратиреоидного гормона, который повышает уровень кальция, мобилизуя его из костей, увеличивая почечную реабсорбцию и стимулируя почечную выработку активного витамина D. Активный витамин D затем усиливает всасывание в кишечнике как кальция, так и фосфатов. Баланс фосфатов дополнительно контролируется фактором роста фибробластов 23, гормоном, продуцируемым костной тканью, который способствует почечной экскреции фосфатов и подавляет активный витамин D, противодействуя тенденции паратиреоидного гормона к задержке фосфатов. Магний всасывается в кишечнике и реабсорбируется в почках; тяжелое истощение магния нарушает секрецию и действие паратиреоидного гормона, связывая статус магния с регуляцией кальция. Скелет, который содержит большую часть кальция и фосфатов организма, действует как буфер, который используется и пополняется посредством ремоделирования костной ткани.

Clinical relevance

Нарушения этой системы приводят к аномалиям сывороточного кальция, фосфатов и магния и лежат в основе метаболических заболеваний костей. Эта статья описывает физиологию, которую отражают биохимические минеральные панели; она объясняет, как организована регуляторная система, и не является руководством по диагностике или коррекции отдельных электролитных нарушений.

Evidence & guidelines

Представленная здесь физиология основана на авторитетных обзорах метаболизма витамина D и минералов, а также обмена минералов в скелете. Расстройства этой системы, такие как гиперкальциемия и метаболические заболевания костей, рассматриваются в специализированных рекомендациях обществ, описанных в соответствующих тематических статьях.

History

Классическая картина регуляции кальция была сосредоточена на паратиреоидном гормоне и витамине D, действующих на кишечник, почки и кости. Клонирование кальций-чувствительного рецептора прояснило, как паратиреоидные клетки обнаруживают кальций, а последующее выявление фактора роста фибробластов 23 добавило специализированный гормон, регулирующий фосфаты, завершив более симметричное представление о минеральном гомеостазе.

Key figures

• Michael Holick
• Edward Brown
• Harald Jüppner

Seminal works

• holick-2007
• stewart-2005

Frequently asked questions

Почему ионизированный кальций важнее общего кальция?

Только ионизированная фракция является биологически активной и воспринимается паращитовидными железами; общий кальций также включает связанный с белками и комплексированный кальций, поэтому уровень ионизированного кальция лучше отражает регулируемую переменную.

Что регулирует фосфаты, помимо паратиреоидного гормона и витамина D?

Фактор роста фибробластов 23, гормон, продуцируемый костными клетками, является основным регулятором, который увеличивает потерю фосфатов с мочой и подавляет активный витамин D, помогая поддерживать баланс фосфатов независимо от контроля кальция.