7.4. Кальций

Кальций выполняет в организме разнообразные функции, главная из ко­торых - участие в создании жесткого скелета, достигаемое путем отложения фосфатов кальция на коллагеновую основу в костях. Ионизированный каль­ций в возбудимых тканях участвует в процессе электросекреторного и элек­тромеханического сопряжения. Без участия ионов кальция невозможно мы­шечное сокращение, а значит, и нормальная работа сердца. При дефиците кальция может развиться нарушение мышечной деятельности, повышение судорожной готовности, в крайних стадиях развивается тетанический синд­ром (непрерывные судороги). Однако наиболее распространенным и важным с практической точки зрения проявлением дефицита всё-таки является нару­шение кальцификации костной ткани.

Содержание кальция в организме человека составляет в среднем около 1 кг , и 99 % его сосредоточено в костях, где вместе с фосфатом он образует кристаллы гидроксиапатита. Кость - это динамичная ткань, претерпевающая перестройку в зависимости от нагрузки. В состоянии динамического равно­весия процессы образования и резорбции (рассасывания) костной ткани сба­лансированы. В дополнение к своей функции опоры, кости служат огромным резервуаром кальция. Около 1 % кальция скелета составляет легкообмен­ный пул, еще около 1 % от общего количества находится в надкостнице, и этот кальций также относительно легко доступен.

Ионизированный кальций, концентрация которого у большинства млекопитающих, птиц и рыб поддерживается в пределах 1,1-1,3 ммоль на 1 литр -это биологически активная фракция кальция. Даже небольшие отклонения в концентрации кальция в крови с трудом переносятся организмом человека и животных. Они ведут к развитию мышечных болей, которые сменяются судо­рожным синдромом, параличами и коллапсом. Поддержание нормальной концентрации Са⁺⁺ осуществляется сложной системой гормонов и витами­ном D , который в настоящее время также рассматривается как предшествен­ник гормонов. В основе действия этой системы лежит сбалансированный процесс поступления и выведения кальция из организма.

Ежедневно с пищей в организм поступает от 600 до 1200 мг кальция и столько же покидает его, в основном за счет экскреции с мочой и через ки­шечник. Нарушение этого баланса ведет к потерям кальция или, редко, к обызвествлению внутренних органов. Поскольку нормальная и стабильная концентрация кальция является обязательным условием жизни, все измене­ния в его балансе покрываются за счет костной ткани. При достаточном или избыточном содержании кальция в пище этот баланс целиком зависит от про­цессов, регулирующих его всасывание и выведение, в частности, от наличия витамина D и интенсивности процессов пластичной перестройки кости.

Поддержание концентрации ионов кальция в крови зависит от равновесия активностей паратгормона и кальцитонина. Паратгормон секретируется пара-щитовидными железами. Он способствует выходу кальция из костей и замед­ляет его выведение почками, усиливая обратную абсорбцию (реабсорбцию) в почечных канальцах. Таким образом, паратгормон повышает содержание ио­нов Са⁺⁺ в крови, усиливает всасывание в кишечнике. Капьцитонин секрети­руется щитовидной железой и является полным антагонистом паратгормона. Снижает всасывание кальция в кишечнике, тормозит его выведение из кос­тей и усиливает выделение почками.

При нормальном соотношении гормонов процессы поступления кальция в организм и его выведения оказываются уравновешенными, и выведение кальция компенсируется его всасыванием. Равномерное увеличение уровня обоих гормонов не приводит к изменению концентрации кальция в плазме крови или его запасов в организме. Однако если имеется дефицит кальция в костях, то при повышенной активности указанной гормональной системы ус­коряется восполнение этого дефицита. Этому также способствует витамин D . Поступая в организм, он превращается в витамин-й-гормон. Главное его дей­ствие заключается в повышении всасывания кальция в кишечнике и усилении кальцификации костей, т. е. в усилении процесса депонирования иона.

Нарушения (дефицит) обмена кальция в организме, за небольшим исключением, ограничивается патологией костной ткани (рахит, остеопороз, остео­маляция и т. д.). Основными причинами этого является ряд состояний. Во- первых это дефицит витамина D , который чаще всего проявляется у детей в развитии рахита. В организме под действием ультрафиолета солнечных лу­чей вырабатывается собственный витамин D , именно поэтому для нормаль­ного развития детям важно как можно чаще бывать на солнце. Поскольку пе­рестройка костной ткани идет не только в детском возрасте, но продолжает­ся всю жизнь, дефицит витамина может проявляться в любом возрасте, вследствие ограничения пребывания на солнце. Легко понять, что в наших широтах в середине зимы мы все испытываем дефицит витами­на D и нуждаемся в его коррекции.

Повышенные потери кальция наблюдаются также при снижении активнос­ти половых гормонов, которые косвенно участвуют в процессах образования кости. Большое значение для динамики концентрации кальция имеет секре­ция кортизола. У лиц с высоким содержанием кортизола в крови вследствие непрерывного стрессирования часто также наблюдается потеря кальция. Дру­гими причинами являются повышенное потребление кальция на образование костной ткани - у подростков, у спортсменов (при высоких физических на­грузках, особенно в тех видах спорта, которые связаны с подъемом тяжелых грузов), а также у людей, чья деятельность связана с переносом грузов и вы­сокими силовыми нагрузками (например, у грузчиков). Повышенные потери кальция наблюдаются при заболеваниях почек, снижении всасывания в ки­шечнике при некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Несмотря на то, что кальций является достаточно распространенным эле­ментом, его поступление с пищей представляет некоторую проблему, во-пер­вых, потому, что не все продукты содержат достаточное количество кальция, во-вторых, по причине того, что, как мы только что видели, нужна исправно функционирующая система его физиологической утилизации в организме.

В раннем возрасте дефицит поступления кальция в организм проявляется заболеванием, известным под названием рахит. В юношеском возрасте ор­ганизм может не справляться с задачей удовлетворения своих потребностей в кальции, что чаще всего вызывается интенсивным ростом и, следователь­но, высоким уровнем потребления кальция. Это проявляется мышечными бо­лями и судорожными подергиваниями, особенно после интенсивных физиче­ских нагрузок, и многочисленными остеохондропатиями в виде очагов огра­ниченного распада костной ткани, чаще всего в местах прикрепления сухо­жилий крупных мышц (болезни Шляттера, Горна). Такие нарушения, как пра­вило, проходят без особых последствий, однако на протяжении двух-трех, ре­же более, лет причиняют подросткам серьезные страдания. Они ограничивают занятия спортом, участие в подвижных играх. В редких случаях возмож­ны отрывы сухожилий и незначительные деформации костей, особенно при поражении костей стопы.

В зрелом и старческом возрасте дефицит кальция приводит к развитию остеомаляции и остеопороза. Причиной остеомаляции, как правило, оказы­вается дефицит витамина D , а остеопороз вызывается дефицитом половых гормонов: тестостерона у мужчин и эстрогенов у женщин. Дефицит половых гормонов может иметь некоторое значение для обмена кальция и в молодом возрасте, при задержке полового развития.

Динамика поступления кальция в организм зависит от четырех основных факторов:

1. уровня секреции двух основных гормонов, регулирующих его обмен;
2. всасывания ионов Са⁺⁺;
3. степени насыщенности его основных депо в костной ткани;
4. концентрации витамина D в крови.

Всасывание кальция в кишечнике является активным процессом. Это оз­начает, что оно происходит при участии переносчика, которым является Са⁺⁺-связывающий белок, и нуждается в энергии. Кроме того, для успешно­го всасывания кальция необходимо участие витамина D и двух незаменимых аминокислот - лизина и L -аргинина. Поэтому при отсутствии витамина D в пище или недостатке его синтеза в организме, а также при белковой недо­статочности усвоение кальция нарушается. Существенно ухудшается оно также на фоне снижения энергетического обмена. Всасывание кальция мо­жет нарушаться в присутствии большого количества ионов магния, что зави­сит от конкурентного ингибирования [Зайчик, Чурилов, 2000; Марри и соавт., 1993; Маршалл, 2002; Минделл, 1997; Павлоцкая и соавт., 1989; Пилат, 2003].

Описанные выше физиологические процессы, их нарушения и возможно­сти коррекции этих нарушений с использованием некоторых продуктов при­родного происхождения послужили основанием для создания ряда биологи­чески активных препаратов, наделенных выраженными профилактическими свойствами.