Металлы-посредники (Сa, Mg)

13 Августа в 1:42 1841 0


Щелочноземельные металлы играют в метаболизме всех живых существ заметную роль, в первую очередь — в качестве посредников и активаторов важнейших обменных процессов. Са считают «основным неорганическим посредником (мессенджером)» действия различных гормонов, он необходим для свертывания крови и мышечного сокращения. От его концентрации зависит возбудимость нервов (действует как антагонист К+). Распределение Са в организме человека показано на рис. 1.

Распределения кальция в организме человека

Рис. 1. Распределение Са (25000 ммоль = 1 кг) в организме человека (моль/сут)

Хотя почти половина Са в плазме связана с белками (альбумином), а часть — с фосфатом и цитратом, наиболее физиологически активна третья, «свободная», фракция. Учитывая цитотоксичность Са2+, размер этой фракции строго контролируется системой гомеостаза: кальцитриолом (гидроксилированный витамин D), стимулирующим всасывание иона в кишечнике, паратгормоном (ПТГ), стимулирующим синтез кальцитриола. резорбцию Са из костей, его реабсорбцию в почечных канальцах, фосфатурию, и кальцитонином (иодсодержащий полипептидный гормон), подавляющим активность остеокластов и блокирующим действие кальцитриола на костную ткань. Кальцитонин стимулирует вход фосфата в клетки кости и периостальную жидкость. При этом уменьшается выход Са2+из костей в плазму крови.

Комплекс Mg с АТФ служит субстратом для почти 300 АТФ-зависимых ферментов белкового синтеза, гликолиза и трансмембранного транспорта ионов (Ryan, 1991). Он необходим для поддержания структуры рибосом, НК и ряда белковых молекул. От взаимодействия Са и Mg зависят электрические свойства и проницаемость возбудимых мембран. Оба металла в организме распределяются сходно: основная часть их запасов сосредоточена в костях. Из 1000 мМоль (около 25 г) Mg примерно половина находится в костях, остальное почти равномерно распределено между мышечной и другими мягкими тканями. Во внеклеточной жидкости содержится 15-29 мМоль, концентрация в плазме равна 0,8-1,2 мМоль/л. Ежесуточное потребление (10-12 мМоль) превышает физиологическую потребность (8 ммоль), поэтому избыток выводится почками.

Коэффициент распределения Кp Са между плазмой и цельной кровью равен 1,8, то есть более половины Са связано с альбумином плазмы, и он относится к пулу «элементов плазмы». Кp Mg равно 0,8, что означает почти одинаковое распределение металла между плазмой и клетками. Этот металл относится к пулу «элементов крови». В норме соотношение Mg/Ca в цельной крови равно 0,51—0,58 (табл. 1).

Таблица 1. Болезни, связанные с изменениями содержания Мg и Са

Соотношение Mg/Ca

Изменения

Заболевание

<0,55


Повышение содержания Са наблюдается при:

Гиперпаратиреозе (экскреция превышает 200 мг/сут) в рамках гиперплазии, аденомы или рака паращитовидных желез;

Секреции паратиреоидоподобного гормона злокачественными опухолями (рак почек, яичников, щитовидной железы, матки);

Гипервитаминозе D и передозировке Са;

Молочно-щелочном синдроме;

Остеолитических процессах — миеломе, метастазах опухолей в кости, болезнях Паже и Бенье-Бека-Шауманна, иммобилизации, семейной гипокальциурии, переломах костей;

Полиартритах;

Недостаточности надпочечников;

Снижении выделения Са с мочой из-за болезней почек;

Иногда — при гипертиреозе и приеме препаратов группы тиазидов.

Снижение содержания Mg отмечается при гипокалиемии, развивающейся по тем же причинам. Поэтому его добавляют в препараты солей К (панангин, аспаркам). Низкий уровень магния в плазме приводит к тетании, слабости, сонливости, дезориентации, способствует утяжелению течения наследственной гипофосфатемии. Альдостерон увеличивает, а ПТГ уменьшает выведение с мочой.

0,55

Норма


>0,55


Повышение содержания Mg сочетается с повышением содержания К и наблюдается в тех же случаях, что и гиперкалиемия (распад тканей, инфекции, уремия, диабетический ацидоз, тиреотоксикоз, хронический алкоголизм).

Гипермагниемия с гипотонией мышц отмечается при почечной недостаточности и при передозировке препаратов магния.

Снижение содержания Са наблюдается при:

Гипопаратиреозе (например, после удаления паращитовидных желез);

Беременности;

Алиментарных дистрофиях;

Дефиците витамина D (рахит, остеомаляция);

Почечной недостаточности;

Гипопротеинемии;

Желтухе;

Нефрозах и гломерулонефритах;

Синдроме мальабсорбции (илеит, недостаточность поджелудочной железы);

Тяжелом панкреатите с панкреонекрозом;

Псевдогипопаратиреозе;

Вливании больших количеств цитратной крови.

Примечание: нормальное содержание Са в сыворотке составляет: общий 2,1-2,6 мМоль/л (84-104 мг/л), ионизированный 1,05-1,3 мМоль/л (42-52 мг/л). Суточная экскреция составляет 50-150 мг. Общее содержание Mg в сыворотке равно 0,75-1,25 мМоль/л (18-30 мг/л).

В ряде случаев данные о содержании щелочноземельных металлов в крови приобретают для сохранения жизни пациента первостепенное значение. Например, при содержании Mg более 7,5 мМоль/л высока вероятность развития паралича дыхания и остановки сердца. Такая гипермагниемия наблюдается только при почечной недостаточности; для лечения внутривенно вливают препараты Са или проводят диализ. Значительно чаще встречается гипомагниемия, обусловленная нарушением питания, алкоголизмом, циррозом, приемом петлевых диуретиков, приёмом минералокортикоидов. При снижении секреции ПТГ вслед за гипомагниемией могут развиться гипокальциемия, гипофосфатемия и гипокалиемия. При введении препаратов Mg эти нарушения обычно исчезают. Корректируют недостаток Mg перорально, а при тяжелой недостаточности и мальабсорбции — с помощью медленных внутривенных вливаний его препаратов.

Известно, что в условиях подавления окислительного фосфорилирования при острых ишемических состояниях и после значительных физических нагрузок угнетается АТФ-генерирующая деятельность митохондрий миокарда. Компенсируют дефицит АТФ внутри митохондрий с помощью препаратов Mg, которые активируют креатинкиназный запасной путь синтеза АТФ. Неожиданно выяснилось, что в этом случае препарат с парамагнитным изотопом 25Mg оказался в несколько раз эффективнее, чем препарат изотопов с нулевым ядерным спином (Кузнецов и др., 2006). Механизм этого спинселективного феномена пока неясен.

Выше говорилось об основополагающем значении Са практически для всех важнейших функций организма и о неравнозначной роли его фракций в метаболизме. Еще раз подчеркнем цитотоксичность Са2+и очень жесткую систему поддержания его гомеостаза. Последствия нарушений гомеостаза кальция всегда неблагоприятные. Устойчивое повышение концентрации «свободного» Са внутри клеток предшествует их апоптозу, клинически проявляющемуся остеопорозом. Показано, что нарушением гомеостаза Са сопровождается наличие 47 хромосомы при синдроме Дауна (лишняя копия 21 хромосомы), характеризующемся хроническим избытком иона в «свободной» фракции. Вероятно, то же наблюдается при прогерии и болезнях глаз (глаукоме и катаракте). Поэтому можно предполагать, что при этих заболеваниях снижение концентрации «свободного» Са2+в крови будет способствовать улучшению состояния больных.

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 73651 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19250 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17042 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы