Кальций регулирующие гормоны

1.

Брин Вадим Борисович
зав.кафедрой нормальной физиологии
Северо-Осетинской государственной
медицинской академии
КАЛЬЦИЙ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ГОРМОНЫ
Владикавказ

2. Схема гомеостазиса кальция

Поступление с
пищей и водой
0,6 – 1,5 г.
0,25-0,5 г
0,1-0,2 г.
Внеклеточная
жидкость:
1 – 2 г.
ПЛАЗМА КРОВИ:
0,25 – 0,5 г.
0,25 - 0,5 г.
(общий 2,2-2,8 ммоль/л
ионизир. 1,1-1,3 ммоль/л)
Фильтруется
6-10 г.
Реабсорбируется
5,9-9,7 г.
Содержание в
кости 900-2500 г
Выделение
с калом
0,35 - 1,0 г.
Выделение с
мочой 0,15-0,3 г.
Выделение с потом
0,1-0,2 г
Общее выделение из организма 0,6 – 1,5 г.

3. СХЕМА ГОМЕОСТАЗИСА ФОСФАТА

ПОСТУПЛЕНИЕ ФОСФОРА
С ПИЩЕЙ И ВОДОЙ
1600 (мг/сут)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРА В ОРГАНИЗМЕ
ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ
2000 - 3000 ммоль
ВНЕКЛЕТОЧНОЕ
Интерстиций - 14 ммоль
Плазма крови – 1,2 ммоль
Костная ткань – 17 000 ммоль
8 ммоль
Плазма крови
ВЫДЕЛЕНИЕ
(мг/сут)
Кал - 500
1600
Моча – 1000
Суточный внешний баланс
Пот – 100
1600

4. СХЕМА ГОМЕОСТАЗИСА МАГНИЯ

ПОСТУПЛЕНИЕ МАГНИЯ
С ПИЩЕЙ И ВОДОЙ
302 (мг/сут)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ МАГНИЯ
ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ
[Mg++] = 13 ммоль/л
ВНЕКЛЕТОЧНОЕ
[Mg++] = 1,0 ммоль/л
Костная ткань – 12 г
Мышцы – 10 ммоль/л
Почки – 8,5 ммоль/л
Мозг – 6,5 ммоль/л
Эритроциты – 3 ммоль/л
ВЫДЕЛЕНИЕ
(ммоль/сут)
Кал - 160
302
Суточный внешний баланс
Моча – 140
Пот - 2
302

5.

“Эволюция просто не могла
удержаться от того, чтобы не
нагружать кальций одной
ролью за другой”

6. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КАЛЬЦИЯ

Является основной составной частью костей
и зубов, обеспечивая их жесткость;
Обеспечивает целостность мембран и
поддержание их нормальной проницаемости,
т.к. ионы кальция способствуют плотной
упаковке мембранных белков;
Является одним из вторичных посредников
регуляторных влияний на клетки;
Обеспечивает процесс выделения
медиаторов в синаптическую щель;

7. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КАЛЬЦИЯ

Запускает процесс мышечного сокращения;
Участвует в проведении нервных импульсов;
Участвует в регуляции работы ионных
каналов клеток, регуляции возбудимости и
клеточного электрогенеза;
Участвует в регуляции деятельности ряда
ферментов, являясь кофактором;
Необходим для нормальной работы генома
клеток;
Является важным фактором гемокоагуляции;

8. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КАЛЬЦИЯ

Участвует в регуляции секреции многих
гормонов ( паратирина, кальцитонина,
инсулина, катехоламинов, гормонов
гипофиза);
Активирует вместе с инсулином поступление
глюкозы в клетки;
Участвует в процессе оплодотворения;
Участвует в регуляции кислотно-основного
равновесия;
Участвует в поддержании осмотического
равновесия;

9. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КАЛЬЦИЯ

Обеспечивает стабилизацию тучных клеток и
тормозит освобождение гистамина, снижая
проявления воспаления, аллергических
реакций и боли;
Участвует в формировании иммунного
ответа;
Снижает холестерин крови;
Участвует в регуляции секреции грудного
молока;
Участвует в фагоцитозе, миграции клеток, их
связи с внеклеточным матриксом.

10. ПРОЦЕССЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ГОМЕОСТАЗИС КАЛЬЦИЯ

Поступление и биологическая
доступность экзогенного кальция
Метаболизм эндогенного кальция,
связанный главным образом с
ремоделированием костной ткани
(до 10% массы костной ткани в год)
Выведение кальция из организма
(обновление внеклеточного запаса
кальция 33 раза в сутки

11. ТРИ КАЛЬЦИЙРЕГУЛИРУЮЩИХ ГОРМОНА

– Гормон околощитовидных желез паратирин
(паратгормон, паратиреокринин)
– Гормон С-клеток щитовидной железы –
кальцитонин (тиреокальцитонин)
– Гормон почек кальцитриол (производное
витамина Д)

12. ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ОКОЛОЩИТОВИДНЫХ ЖЕЛЕЗ

• 1852 г. – Корвизар – дал название «тетания» приступу судорог
после оперативного удаления щитовидных желез
• 1872 г. – Эрдгейм – тетания возникает из-за удаления
эпителиальных телец в составе щитовидных желез
• 1880 г. – Зандстрём – эпителиальные тельца это отдельные
самостоятельные околощитовидные железы
• 1909 г. - Мак-Каллум и Фегтлин – тетания после удаления ОЩЖ у
животных развивается на фоне падения кальция крови
• 1925 г. – Колли – вытяжка из околощитовидных желез повышает
кальций крови и предотвращает тетанию
• 1970 г. – получение чистого паратирина и установление его
структуры

13. Спорная гипотеза

• Грехем и Окабе (Королевский колледж Лондона,
2004) – ОЩЖ млекопитающих и человека –
видоизмененные жабры древних рыбообразных.
Основные аргументы: сходство расположения,
общность эмбриогенеза
• Грехем «Разумно предположить, что эти железы
появились в результате трансформации жабр у
животных, сменивших водную среду на сушу»

14. Околощитовидные железы (по Гайтону, 2006)

Околощитовидные железы
на поверхности
щитовидной железы
ПАРАТИРИН (84 а.к.)
ХРОМОГРАНИН А
Главные клетки
Ацидофильные клетки
ПАРАТИРИНОПОДОБНЫЙ
ПРОТЕИН (141 а.к.)

15. Регуляторные реакции околощитовидных желез

Срочные (выброс готового гормона
при гипокальциемии, подавление
секреции при гиперкальциемии);
Отсроченные (активация или
угнетение синтеза гормона, изменение
скорости его деградации);
Отдаленные (гиперплазия главных
клеток и желез).

16. Регуляция секреции паратирина

Адренергическая
активация секреции
> фосфата
в крови
< Са
В крови
2+
2+
>Са
Кальциевый
сенсор
цАМФ
Гранулы
с гормоном
СЕКРЕЦИЯ
Ингибирование
секреции,
активация(99,9%)
разрушения
2+
Mg
2+
>Са
Синтез в ядре
Ингибирование
кальцитриолом
(мех-м обратной
связи)
Н2-рецептор
Гистаминергическая
активация секреции
ПАРАТИРИНА

17. Пути деградации и инактивации паратирина

П А Р А Т И Р И Н - 82 а.к.
Протеолиз в плазме
Активный короткий
пептид (первые 34 а.к.)
Неактивный длинный пептид (48 а.к.)
Период полувыведения 10 мин.
Эндоцитоз
клетками
мишенями
Разрушение в печени
(62-70% молекул)
Период полувыведения
20-30 мин.
Деградация в почках
(30-38% молекул)

18. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПАРАТИРИНА

КРОВЬ
ОЩЖ
Ca++
Ca++
Ca++
ПАРАТИРИН
Ca++
Почка
Кость
P
Кишечник
Ca++
Р

19. Основные эффекты паратирина

• 1. Активация остеокластов, остеолиза и вымывания кальция из
костей
• 2. Уменьшение экскреции кальция и магния с мочой
• 3. Увеличение экскреции фосфатов с мочой
• 4. Формирование выделительного ацидоза (< экскреция протонов,
> экскреция натрия, бикарбоната)
• 5. Подавление канальцевой реабсорбции воды, снижение эффективности вазопрессина. Диуретический и натриуретический
эффекты.
• 6. Стимуляция синтеза в почках кальцитриола
• 7. Увеличение всасывания кальция в кишечнике
• 8. ГИПЕРКАЛЬЦИЕМИЯ

20. Прочие эффекты паратирина

Выраженный инотропный эффект. Паратирин
стимулирует сердечные сокращения;
Гормон повышает артериальное давление;
Паратирин увеличивает клубочковую фильтрацию;
Гормон оказывает слабое контринсулярное
действие на углеводный обмен;
Стимулирует секрецию соляной кислоты и пепсина
в желудке;
Почти во всех клетках паратирин увеличивает
удаление кальция из цитоплазмы во внеклеточную
среду или внутриклеточные депо;
При избыточной секреции угнетает сперматогенез,
ведет к гиперлипопротеинемии

21. История изучения кальцитонина

• 1962 г. – Копп и соавторы – второй гормон, регулирующий
уровень кальция
• 1963 г. – Хирш и соавт. – кальцитонин образуется в
щитовидной железе
• 1967 г. – Пирс и Буссолати – источником кальцитонина
являются парафолликулярные светлые С-клетки
щитовидной железы
• 1968 г. – налажено выделение лососевого кальцитонина,
произведен синтез искусственного кальцитонина
• 1984 г. – Ле Муле – установлена структура прокальцитонина
– белка из 116 аминокислот
• 2000 г. – Мейснер -прокальцитонин – специфический маркер
тяжелой инфекции и сепсиса

22. Синтез кальцитонина

ПРЕ – ПРОКАЛЬЦИТОНИН (141 ак)
Остаток
25 ак
N-концевой пептид
прокальцитонина
КАЛЬЦИТОНИН
– 32 ак
ПРОКАЛЬЦИТОНИН – 116 ак
Кокальцигенин
- 37 а.к.
КАТАКАЛЬЦИН
-21 ак

23. Гормоны, семейства кальцитонинов

• Прокальцитонин
• Кальцитонин
• Кокальцигенин или кальцитонин-генродственный пептид «β»
• Катакальцин
• Амилин
• Адреномедуллин

24. ОСНОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ КАЛЬЦИТОНИНА

КРОВЬ
>Са2+
КАЛЬЦИТОНИН
Р, Са
КОСТЬ
Р, Са, Mg
Кишечник
Ca
Почка

25. Эффекты кальцитонина

• 1.Подавление деятельности остеокластов
и резорбции костной ткани;
• 2. Стимуляция деятельности
остеобластов, синтеза костного матрикса,
поглощения кальция и фосфата костной
тканью;
• 3. Уменьшение содержания кальция и
фосфата в крови;

26. Эффекты кальцитонина

• 4. Подавление в почках реабсорбции
кальция и фосфата, натрия и воды.
Диуретический, натриуретический,
кальций- и фосфатурический эффекты;
• 5. Снижение секреции гастрина и соляной
кислоты в желудке;
• 6. Снижение секреции трипсина и
амилазы pancreas;

27. Эффекты кальцитонина

• 7. Уменьшение секреции кальция в кишечнике,
повышение секреции воды, натрия, калия и
хлорида;
• 8. Анальгезирующий эффект;
• 9. Дипсогенный эффект;
• 10. Подавление секреции пролактина
• 11. Стимуляция синтеза кальцитриола в почках
• 12. Подавление миграции макрофагов
• 13. Вазодилатирующий эффект

28. РЕЗЮМЕ

• Основной физиологической ролью
кальцитонина является нормальное
обеспечение формирования
структуры скелета во время роста,
беременности и лактации, когда
потребность тканей в кальции
резко возрастает

29.

Альбрехт Дюрер
(1512, Германия)
Мадонна с младенцем

30.

Лукас Кранах Старший
(Германия, 1525)
Мадонна с младенцем

31.

Дирк Боутс
(1450, Нидерланды)
Мадонна с младенцем и
святыми Петром и
Павлом

32.

Жан Фуке
(1460, Франция)
Мадонна с
младенцем в
окружении ангелов

33.

Корреджо
(1501, Италия)
Мадонна со святыми

34.

П.Батони
(1740, Италия)
Мадонна с младенцем

35. ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ КАЛЬЦИТРИОЛА

• 1650 г. – Глиссон – описание развития рахита
• 1920 г. – Мелланби – антирахитический эффект рыбьего
жира обусловлен жирорастворимым витамином;
• 1924 – Стинбок и Нельсон – УФ-лучи препятствуют
развитию рахита;
• 1925-1930 – Макколлум с соавт. – антирахитические
свойства присущи витамину D3;
• 1926 - Виндаус с соавт. – УФ-лучи действуют на эргостерин,
который превращается в витамин D3;
• 1935 – Виндаус с соавт. – выделение витамина D3
• 1970 – Фразер и Кодичек – в почках синтезируется
активный метаболит витамина D3

36. ОБРАЗОВАНИЕ КАЛЬЦИТРИОЛА

УФ - ИНСОЛЯЦИЯ
7-дегидрохолестерол в
КОЖЕ
ПЕЧЕНЬ
ВИТАМИН - D3 - холекальциферол
Витамин D
связывающий
протеин плазмы
ПОЧКА
25 (OH) D3
1,25 (OH)2 D3
или КАЛЬЦИТРИОЛ
24, 25 (ОН)2 D3
→ кальцитроевая к-та

37. РЕГУЛЯЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КАЛЬЦИТРИОЛА

ОЩЖ
ГИПОФОСФАТЕМИЯ
ПАРАТИРИН
25 (ОН)D3
Кальцитонин,
Инсулин,
Эстрогены,
Пролактин,
Соматотропин

38. Механизм действия кальцитриола

Са
2+
Кальцитриол
Мембранный
рецептор
Вторичные
посредники
Мембранный
транспортер
Са2+
+
Кальцийсвязывающий
белок
Ядро
Са2+
Кальциевый
насос

39. ОСНОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ КАЛЬЦИТРИОЛА

Кровь
Са++
ПАРАТИРИН
КАЛЬЦИТРИОЛ
Кость
Почка
Са++
Р
Са++
Р
Кишечник
Са++
Р, Mg2+

40. ЭФФЕКТЫ КАЛЬЦИТРИОЛА

• 1. Активация всасывания кальция и фосфата
в тонком кишечнике (duodenum)
• 2. Стимуляция синтеза белковой стромы
костей, минерализации, ремоделирования
костной ткани
• 3. Стимуляция реабсорбция кальция и
фосфата в канальцах почек
• 4. Подавление синтеза паратирина в
околощитовидных железах

41. ЭФФЕКТЫ КАЛЬЦИТРИОЛА

• 5. Поддержание метаболизма и сократимости
мышц
• 6. Стимуляция превращения моноцитов в
макрофаги
• 7. Стимуляция пролиферации и
дифференцировки лимфоцитов
• 8. Содействие репродуктивной функции и
лактации
• 9. Нейропротекторное действие

42. Основные эффекты кальцийрегулирующих гормонов

Са++
ПАРАТИРИН
ПАРАТИРИН
Са++
Р
Са++
КАЛЬЦИТРИОЛ
Р
КРОВЬ
КАЛЬЦИТОНИН
Са++
КАЛЬЦИТРИОЛ
ПАРАТИРИН
Са++
Р
КАЛЬЦИТРИОЛ
Са++
КАЛЬЦИТОНИН
Р

43. Основной механизм участия кальций регулирующих гормонов в гомеостазисе кальция

↓Содержание Са2+ в крови – ↑паратирин –
↑резорбция кости – ↓экскреция Са с мочой
↑Содержание Са2+ в крови – ↑кальцитонин –
↑костное ремоделирование
↓Содержание Са2+ в крови – ↑кальцитриол –
↑кишечная абсорбция Са2+

44.

45. Другие кальций регулирующие гормоны

• Глюкокортикоиды – повышают резорбцию
кости, снижают активность остеобластов,
стимулируют синтез коллагена остеобластами
благодаря повышению связывания ИПФ роста
с его рецепторами, замедляют процесс
ремоделирования, увеличивают экскрецию
кальция, уменьшают всасывание кальция в
кишечнике.
• Соматотропин – увеличивает экскрецию
кальция с мочой, стимулирует
ремоделирование костной ткани, способствуя
минерализации вновь образующихся клеток, и
при активации остеокластов вызывая
деминерализацию старой костной ткани.

46. Другие кальций регулирующие гормоны

• Тиреоидные гормоны увеличивают
резорбцию кости, повышают экскрецию
кальция с мочой. Дефицит тиреоидных
гормонов задерживает образование и
созревание костной ткани.
• Глюкагон – вызывает гипокальциемию,
снижая процессы резорбции костной ткани и,
опосредованно, стимулируя секрецию
кальцитонина.
• Половые гормоны – стимулируют активность
остеобластов, уменьшают резорбцию
костной ткани, снижают экскрецию кальция с
мочой и калом.