Masarykova univerzita

Transkript

1 Masarykova univerzita Pedagogická fakulta KATEDRA FYZIKY, CHEMIE A ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ Metabolismus vápníku v lidském organismu Bakalářská práce Brno 2014 Vedoucí bakalářské práce: Mgr. Petr Ptáček, Ph.D. Vypracovala: Martina Gorčíková

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem předloženou bakalářskou práci vypracovala samostatně, s využitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů. Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově univerzitě v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 23. března Martina Gorčíková

3 Poděkování Chtěla bych poděkovat panu Mgr. Petru Ptáčkovi, Ph.D., vedoucímu mé bakalářské práce, za odborné vedení, za pomoc a rady při zpracování této práce.

4 Obsah 1 Úvod a cíle práce Úvod Cíle Charakteristika vápníku Historie vápníku Fyzikální a chemické vlastnosti Výskyt v přírodě Význam vápníku v lidském organismu Význam a výskyt vápníku v organismu Vápník a jeho funkce ve svalové tkáni Kosterní svalstvo Hladké svalstvo Srdeční svalstvo Vápník jako součást krve Vápník a jeho úloha v přenosu signálu Vápník součástí kostí a zubů Metabolismus vápníku Vstřebávání vápníku ve střevě Exkrece vápníku Výměna mezi mineralizovanými tkáněmi a ECT Výměna mezi měkkými tkáněmi a ECT Regulace metabolismu a vápníková homeostáza Endokrinní vlivy Nutriční vlivy Trofický vliv Účinky vápníku na nemoci organismu Křivice Osteoporóza a osteomalacie Hypoparathyreóza a hyperparathyreóza Hypokalcémie a hyperkalcémie Chondrokalcinóza Patologická kalcifikace Ateroskleróza Kalcifikace pankreatu... 32

5 5.6.3 Kalcifikace srdce Urolitiáza a nefrolitiáza Zdroje vápníku Role vápníku Zdroje vápníku v potravě Mléčné produkty Ryby Zelenina a ovoce Voda Vápník a ostatní látky Doporučené dávky vápníku Nároky organismu na příjem vápníku v jednotlivých obdobích lidského ţivota Období prenatální Období dětství Období dospívání Období dospělosti Období stáří Předávkování vápníkem Vápník jako doplněk výţivy Návrh správného jídelníčku Vize diplomové práce Závěr práce Shrnutí práce Seznam pouţité literatury Seznam obrázků Seznam tabulek Seznam pouţitých zkratek... 50

6 1 Úvod a cíle práce 1.1 Úvod Vápenaté sloučeniny jsou lidstvu známy jiţ od starověku, kdy lidé vápník vyuţívali, aniţ by věděli, jaké jsou jeho účinky. Uţ v tehdejší době se lidé setkávali s nedostatkem vápníku, který nepříznivě ovlivňoval ţivot člověka. V době, kdy byla objasněna funkce vápníku, ustoupila řada onemocnění, která se jiţ v dnešní době prakticky nevyskytují. Dnes se jiţ s některými onemocněními nesetkáváme, avšak existují nemoci, které naši společnost nadále ovlivňují. Teprve v 19. století byl vápník připraven a jeho funkce mohla být nadále objevována. Teoretická část mé bakalářské práce obsahuje historii vápníku, jeho fyzikální a chemické vlastnosti a v neposlední řadě také jeho výskyt v přírodě. Nejobsáhlejší částí je kapitola týkající se vlivu vápníku na lidský organismus. Zde je popsáno veškeré působení vápníku na nejrůznější části těla. Funkce vápníku je rozebrána ve svalech, krvi, přenosu nervového signálu, kostech a zubech. V další kapitole je rozebrán metabolismus vápníku, jeho úlohy a vlivy ovlivňující metabolismus. Dále jsou popsány nemoci spojené s působením vápníku, ať uţ vyskytujícími se zřídka anebo zcela běţnými. Teoretická část práce také obsahuje shrnutí o nejrůznějších zdrojích vápníku a doporučené denní dávky vápníku rozdělené do různých věkových skupin. 6

7 1.2 Cíle Zpracování obecné charakteristiky vápníku, historie jeho objevu a vyuţití, vlastnosti a jeho výskyt Přiblíţení významu vápníku v lidském organismu Zpracování literární rešerše o metabolismu vápníku Shrnutí vlivu vápníku na průběh některých onemocnění lidského organismu Přehledné rozdělení zdrojů vápníku Specifikace denních doporučených dávek vápníku ve výţivě člověka Vytvoření teoretického základu pro tvorbu diplomové práce 7

8 2 Charakteristika vápníku 2.1 Historie vápníku Historie objevu vápníku a jeho sloučenin spadá jiţ do dávného starověku. Jako první se o izolaci kovů alkalických zemin zaslouţil anglický chemik Humphry Davy roku Pro svůj účel vyuţil elektrolýzu tavenin kovů alkalických zemin. Dále se o význam vápníku, roku 1905, zaslouţil Camille Delezenne. Ten popsal význam vápníku při krevním sráţení. Roku 1934 Peters vyslovil domněnku, ţe na vápník je vázáno mitochondriální dýchání u savců. O sedm let později, tedy roku 1941, se Ashkenazy a Heilbrunn zaslouţili o objev, kterým potvrdili nezbytnost vápníku v procesu svalové kontrakce. Roku 1967 byl objevem kalcitonin [1, 10]. Pálením vápence se získávalo, a i dnes získává, pálené vápno. Jeho reakcí s vodou vzniká hašené vápno pouţívané na přípravu malty [4]. Jak jiţ bylo zmíněno, vápník patří do druhé skupiny periodické tabulky prvků s názvem kovy alkalických zemin. Byly pojmenovány proto, ţe jejich oxidy nebo hydroxidy stojí přímo uprostřed mezi alkáliemi, tzn. oxidy nebo hydroxidy alkalických kovů a zeminami. Díky jejich postavení byl oxid vápenatý, strontnatý a barnatý nazván alkalickými zeminami [8]. Tyto kovy se v přírodě vyskytují pouze ve sloučeninách. Vápník je velice důleţitým biogenním prvkem nezbytným pro lidský organismus [1]. Obr. 1: Humphry Davy [2] 8

9 2.2 Fyzikální a chemické vlastnosti Vápník patří mezi nejvýznamnější prvky z kovů alkalických zemin. Na vzduchu se pokrývá vrstvičkou oxidu, proto je uchováván pod inertním rozpouštědlem (např. pod petrolejem). Jeho reakce s vodou bývá mnohem pomalejší neţ v případě alkalických kovů, ale i zde dochází k uvolňování vodíku a vzniku hydroxidu [1, 3]. Vápník je stříbrolesklý, velmi měkký, snadno tavitelný s nepříliš vysokou teplotou bodu tání (méně neţ 1000 C). Při teplotě 450 C krystaluje v kubické plošně centrované struktuře. Pokud dosáhne vyšších teplot, přechází na hexagonální modifikaci. Řadí se mezi neušlechtilé kovy s velkými hodnotami záporných standardních redoxních potenciálů (-2,868 V). Hodnota elektronegativity je velmi nízká (1,00), naopak atomový poloměr vysoký (197 pm), proto má nízkou hodnotu ionizační energie (6,113 ev) [1, 3, 7, 43]. Vápník lze získat elektrolýzou tavenin chloridu vápenatého. V čistém stavu se vyuţívá jako součást speciálních slitin a také jako redukční činidlo při přípravě jiných kovů jako je například chrom, thorium, zirkonium anebo uran. Podobně jako kovy alkalických zemin i vápník má ve svých sloučeninách oxidační číslo +II. Charakteristická barva plamene pro vápník je cihlově červená, která se vyuţívá ke kvalitativnímu i kvantitativnímu stanovení [1, 3, 8]. 2.3 Výskyt v přírodě Vápník je pátým nejrozšířenějším prvkem zemské kůry a to v zastoupení 4,66 %. Zároveň je třetím nejrozšířenějším kovem na zemi. Nachází se v mnoha nerostech a v moři. Jelikoţ je poměrně reaktivní, nikdy se v přírodě nevyskytuje ryzí, ale pouze vázaný ve sloučeninách [1, 3, 8]. Mezi nejvýznamnější sloučeniny vápníku patří uhličitan vápenatý CaCO 3, nazývaný vápenec. Známé jsou i jeho další formy například mramor, křída a travertin. Jeho termickým rozkladem vzniká oxid uhličitý a oxid vápenatý neboli pálené vápno. Při reakci oxidu vápenatého s vodou vzniká hydroxid vápenatý. Tento proces je označován jako hašení vápna, proto se vzniklý hydroxid nazývá hašené vápno. Spolu se směsí písku a vody se pouţívá na přípravu malty. Uhličitan vápenatý se také podílí na vzniku krápníků v krasových oblastech. Uhličitan vápenatý je základním stavebním 9

10 materiálem vyuţívaným mnoha organismy např. skořápky vajec, lastury, korály, kosti, zuby, plakoidní šupiny [1, 4, 7, 8]. Další zajímavou sloučeninou je dihydrát síranu vápenatého CaSO 4.2H 2 O neboli sádrovec, který je výchozí surovinou na výrobu sádry. Odrůdou sádrovce je alabastr. Z chemického hlediska je příčinou trvalé tvrdosti vody, která je špatně odstranitelná. K jejímu odstranění se pouţívá sráţení působením hydroxidu vápenatého a uhličitanu sodného. Mořská voda obsahuje 0,16 % síranu vápenatého [1, 4, 8]. Fluorit neboli kazivec CaF 2 vyuţívaný pro výrobu fluoru nebo dusičnan vápenatý Ca(NO 3 ) 2, pouţívaný jako průmyslové hnojivo. Hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO 3 ) 2 způsobující dočasnou tvrdost vody, kterou lze odstranit varem [1, 4]. Hydroxyapatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) je hlavní neorganickou sloţkou kostí a zubů [8]. 3 Význam vápníku v lidském organismu 3.1 Význam a výskyt vápníku v organismu Vápenaté ionty jsou velice důleţité pro mnoho fyziologických a biochemických procesů. Jedná se například o nervosvalovou dráţdivost, sráţení krve, stah srdeční a kosterní svaloviny, transport přes plazmatickou membránu, enzymové reakce, tvorbu kostí a zubních tkání. K tomu, aby průběh těchto procesů byl v normě, je potřeba udrţení koncentrace vápenatých iontů ve velmi úzkém rozmezí [5, 6, 10]. Zhruba g vápníku je obsaţeno v lidském těle, coţ jsou přibliţně 2 % hmotnosti. Z těchto 2 %, 99 % představují hmotnosti krystalků hydroxyapatitu (3[Ca 3 (PO 4 )]Ca(OH) 2 ). Krystalky hydroxyapatitu se nachází zejména v kostní tkáni, také v zubech a chrupavce. Zbylé 1 % vápníku se nalézá v intracelulární a extracelulární tekutině (plazma, tkáňový mok) a v měkkých tkáních. Koncentrace v krevním séru je 2,5 mmol/l [11]. Vápník, jako součástí krevní plazmy, je vázán ve třech různých formách: a) v komplexech s organickými kyselinami (citráty, fosfáty a bikarbonát), b) vázán na proteiny (zejména albumin), c) ionizovaný. 10

11 Fyziologický význam má pouze jeho ionizovaná část, jejíţ koncentrace je 1,25 mmol/l. V závislosti na obsahu bílkovin a dalších látek v krevní plazmě je mezi těmito formami vápníku udrţována dynamická rovnováha. Ionty vápníku a fosfátu se v plazmě nachází v koncentracích přiměřených jejich součinu rozpustnosti. Aktivní vstřebávání fosfátů je v rovnováze s aktivním vstřebáváním vápníku. Pokud dojde ke sníţenému vstřebávání kalcia, sníţí se také vstřebávání fosfátů. K poruše konstantní rovnováhy mezi vápníkem a fosforem dochází např. při chronickém ledvinném selhávání, kdy se zvyšuje hladina fosfátů v plazmě, coţ vede k poklesu koncentrace vápenatých iontů. Vzniklé odchylky od normy způsobují váţná onemocnění. Pokud dojde k poklesu hladiny vápníku, neboli hypokalcemii, dochází u člověka k tzv. tetanickým křečím. Naopak při zvýšené koncentraci vápníku, hyperkalcemii, dojde k zástavě srdce v systole [5, 6, 10, 11]. 3.2 Vápník a jeho funkce ve svalové tkáni Kosterní svalstvo Základní funkcí kosterní svaloviny je kontraktilita a udrţování napětí. Kaţdý sval je sloţen z tisíců svalových vláken. Svalové vlákno neboli syncytium je mnohojadernou buňkou, která můţe obsahovat aţ tisíce jader. Délka svalového vlákna je schopna zaujímat rozsah v milimetrech aţ centimetrech [14, 15]. Vnitřní prostředí buňky se nazývá cytoplazma. Určité části buňky se ve svalové terminologii označují jinými názvy. Cytoplazma svalové buňky, tzv. sarkoplazma, obsahuje sarkozomy, myofibrily, myofilamenta a další bílkoviny nutné ke správnému fungování buněk. Myofibrily se podílejí na kontrakci svalstva. Sarkozomy jsou buněčnou organelou, která zprostředkovává vznik energie ve formě ATP. Ribozomy plní důleţitou funkci při tvorbě bílkovin. Myofibrily jsou ohraničeny sarkoplazmatickým retikulem. Sarkoplazmatické retikulum má významnou úlohu ve svalové kontrakci díky tomu, ţe je zásobárnou vápenatých iontů. Obal svalového vlákna tvoří buněčná membrána zvaná sarkolema. Je specifická svou strukturou, kterou představují záhyby dovnitř syncytia. Tyto záhyby označujeme jako T-tubuly. T-tubuly zprostředkovávají přenos akčního potenciálu mezi sarkolemou, myofibrilami a sarkoplazmatickým retikulem. Jejich další funkcí, mimo přenosu akčního potenciálu, 11

12 je uvolnění vápníku ze sarkoplazmatického retikula do okolí myofibril, coţ zajistí rovnoměrnou dodávku vápníku do všech myofibril [14]. Svalová kontrakce začíná podráţděním svalového vlákna. Dochází k uvolnění acetylcholinu, který se váţe na své receptory na sarkolemě. Aktivace receptorů způsobí otevření napěťově řízených kanálů pro Na +, čímţ dojde ke vzniku akčního potenciálu. Průběh akčního potenciálu vede ke vstupu malého mnoţství vápenatých iontů do svalové buňky. Toto malé mnoţství vápenatých iontů je příčinou otevření vápenatých kanálů v sarkoplazmatickém retikulu. Tímto dojde ke stonásobnému zvýšení koncentrace vápníku v buňce [11, 14]. Myofibrily jsou sloţeny z aktinových a myozinových myofilament, z troponinu a tropomyozinu. Myozinové myofilamentum má tvar golfové hole. Tyčinkovitá část je tvořena ze dvou polypeptidových řetězců a globulární část obsahuje místo, na které se váţe ATP a vazebné místo pro aktin. Aktinové myofilamentum se skládá ze tří částí: z aktinu, z tropomyozinu a z troponinu. Tropomyozin je uloţen tak, ţe brání vazbě mezi aktinem a myozinem. Tropomyozin je spojen s molekulami troponinu. Troponin je sloţen ze tří podjednotek. Troponin I se váţe k aktinu, troponin T k tropomyozinu a troponin C má vazebné místo pro vápenaté ionty [14, 15]. Zvýšená koncentrace vápníku vede k vazbě vápníku na molekulu troponinu C, čímţ dojde ke vzniku aktino-myozinového komplexu. Výsledkem aktino-myozinového komplexu je kontrakce svalu [14]. Jeden akční potenciál vyvolá jednu kontrakci a následnou relaxaci. K relaxaci svalu dochází díky zpětnému vstřebávání vápníku do sarkoplazmatického retikula a extracelulárního prostoru. Toto zpětné vstřebávání zajišťuje vápníková pumpa, která vyţaduje přísun energie tvořenou sarkozomy. Vápníková pumpa umoţní opětovné stonásobné sníţení koncentrace vápníku v buňce [14] Hladké svalstvo Na rozdíl od kosterní svaloviny, hladká svalovina neobsahuje příčné pruhování. Dalším rozdílem oproti kosterní svalovině je desetkrát aţ třistakrát pomalejší kontrakce. I u hladkého svalstva je kontrakce spuštěna vstupem vápenatých iontů do cytoplazmy. Oproti kosternímu svalstvu se na kontrakci nepodílí troponin, ale hlavní úkol zde má kalmodulin. Při zvýšení koncentrace vápníku dojde k jeho navázání na kalmodulin a výsledkem je opět svalová kontrakce [14]. 12

13 3.2.3 Srdeční svalstvo Rozdílem oproti kosterní svalovině je odlišný průběh akčního potenciálu srdečního svalu. Akční potenciál se stejně jako u kosterního svalstva šíří systémem T-tubulů. Akční potenciál obsahuje fázi plató, během které dochází k otevření napěťově řízených vápenatých kanálů. Opět dojde ke zvýšení koncentrace vápenatých iontů v buňce. Stejně jako u kosterní svaloviny se vápník váţe na troponin, jehoţ výsledkem je svalová kontrakce [14]. 3.3 Vápník jako součást krve Vápník hraje významnou roli při sráţení krve. Zástava krvácení, zvaná také hemostáza, je sloţena z několika částí. První sloţkou je vazokonstrikce, neboli zúţení průsvitu cévy. Druhou částí je reakce krevních destiček. Krevní destičky obsahují ve své cytoplazmě specifické váčky, které jsou zejména zásobárnou vápenatých iontů. Další a nejvýznamnější součástí hemostázy je hemokoagulace. Principem hemokoagulace je přeměna krevní bílkoviny protrombinu na trombin. Aby mohlo dojít k této přeměně, je důleţitá účast koagulačních faktorů. Koagulačních faktorů se v krvi nachází 13. Čtvrtým koagulačním faktorem jsou vápenaté ionty, jeţ jsou potřebné při aktivaci jednotlivých koagulačních faktorů a k fungování celé zástavy krvácení. Bez účasti vápenatých iontů na hemokoagulaci se krev stává nesráţlivou a v případě poranění můţe docházet k významným krevním ztrátám, které mohou způsobit váţné ohroţení na ţivotě. Nesráţlivá krev se uměle vytváří při klinicko-biochemických vyšetřeních [14, 16]. 3.4 Vápník a jeho úloha v přenosu signálu Díky tomu, ţe vápník má elektrický náboj, nemůţe volně procházet membránami buněk. Pro vápník se proto v buňce nachází specializované iontové kanály. Tyto kanály jsou napěťově řízené a jsou charakterizované změnou propustnosti pro ionty. K těmto posunům propustnosti dochází změnou tvaru bílkoviny, která tvoří daný iontový kanál. Tvar bílkoviny se mění vlivem elektrického potenciálu, kdy negativní náboj, jeţ se nachází na vnitřní straně membrány, způsobí, ţe jsou kanály těsně uzavřeny. Pokles negativního potenciálu má za následek otevření kanálů. 13

14 Napěťově řízené kanály jsou součástí srdce, ledvin, kosterní svaloviny a nachází se na neuronových synapsích [14]. 3.5 Vápník součástí kostí a zubů Hlavní úlohou kostí je mechanická opora a ochrana ţivotně důleţitých orgánů. Na povrchu kosti se nachází periost. Kostní tkáň se skládá z buněk a z mezibuněčné hmoty. Buňky kostní tkáně se nazývají osteocyty a osteoblasty. Osteoblasty produkují kostní matrix, čili mezibuněčnou hmotu. Neţ dojde k mineralizaci kostní matrix vápníkem, je nazývána matrix osteoid. Osteocyty vznikají přeměnou osteoblastů. Osteocyty jsou pevně uloţeny v jiţ mineralizované kostní matrix. Mezibuněčná hmota obsahuje dvě sloţky. Sloţku vláknitou a sloţku amorfní. Sloţka amorfní je tvořena bílkovinami, na které se velmi aktivně váţe vápník. Tato anorganická část tvoří 50 % váhy kostní hmoty. Nejvíce jsou obsaţeny soli vápníku a fosfátu, dále je obsaţen hořčík, draslík a sodík. Ionty vápníku a fosfátu jsou v kostech uloţeny ve formě hydroxyapatitu, jeţ udává pevnost kostní tkáni [15]. Zuby v lidském těle slouţí zejména k rozmělňování potravy. Zub je sloţen z korunky, krčku a kořene. Největší část zubu tvoří zubovina neboli dentin. Dentin tvoří vnitřní část zubu, která je na povrchu korunky pokryta sklovinou a na povrchu kořene cementem. Sklovina je netvrdší tkáň lidského těla a to z toho důvodu, ţe je tvořena aţ z 96 % anorganickou hmotou. Tato anorganická hmota je z 90 % tvořena krystalky hydroxyapatitu, jejichţ součástí jsou ionty fosforu a vápníku. Vápník je v zubech obsaţen také v dentinu. Dentin tvoří největší část zubu a ze 70 % je tvořen anorganickými látkami. Poslední největší částí zubu je cement. Cement je sloţen z matrixu, který je obklopen základní hmotou. Ta má část organickou a anorganickou. Anorganická sloţka obsahuje asi % anorganické hmoty tvořené hydroxyapatitem. Díky menšímu obsahu anorganických látek je jeho tvrdost menší, neţ u dentinu a skloviny, ale i přesto je cement tvrdší neţ kost [18]. 14

15 4 Metabolismus vápníku Vápník patří do skupiny nejvýznamnějších prvků v lidském těle. V těle zdravého člověka při hmotnosti zhruba 70 kg je asi 1,3 kg vápníku. Toto mnoţství vápníku se rozděluje mezi různé části organismu. 99 % je uloţeno v kostech a zubech, 1 % v měkkých tkáních a 0,1 % v extracelulární tekutině. V období puberty se mnoţství vápníku zdvojnásobuje a to především v kostech [12]. 4.1 Vstřebávání vápníku ve střevě Ke vstřebávání vápníku dochází v lidském těle přímo v tenkém střevě. Celých 30 % je vstřebáváno díky vápníku, jenţ je do těla přiváděn potravou. Mnoţství, které bude vstřebáno, závisí na obsahu potravy a také formě, v jaké ji člověk přijme. Doporučená denní dávka vápníku, kterou by měl člověk přijmout, se pohybuje v rozmezí 0,8-1,8 g. U těhotných či kojících ţen a dětí během růstu by denní dávka měla být o něco vyšší. Udává se hodnota aţ 2,5 g vápníku na den [5, 11]. Mnoţství vstřebaného vápníku nezbytně závisí na ph ve střevě. Jestliţe je ph kyselé, soli jsou lépe rozpustné. V opačném případě při zásaditém ph se soli nerozpouští vůbec. Vstřebávání podléhá také přítomnosti látek, které resorpci buď sniţují, nebo zvyšují. Mezi látky sniţující resorpci řadíme například fytiny, vyšší mastné kyseliny nebo oxaláty. Naopak mezi látky zvyšující resorpci patří cukry, aminokyseliny, ţlučové kyseliny a laktóza [5]. Se vstřebáváním vápníku úzce souvisí i vitamin D. Pokud je vitaminu nedostatek, je vstřebávání minimální. Při nedostatku dochází v období růstu ke křivici a v dospělosti k osteoporóze. Vápník, který nebyl v organismu vstřebán, se z těla vylučuje [5]. 4.2 Exkrece vápníku Exkrece vápníku je moţná několika způsoby. Ledvinami se vylučuje % vápníku a střevem % vápníku. Vápník je v ledvinách vylučován zejména v proximálním tubulu a Henleově kličce. Většina filtrovaného vápníku se opětovně vstřebá a díky tomu nedochází k výrazným ztrátám vápníku močí. Do moči se vylučují asi 2 % profiltrovaného mnoţství vápníku [11]. U kojících ţen se vylučování 15

16 uskutečňuje pomocí mléčné ţlázy, proto je důleţité doplnění vápníku do organismu. Pokud by ţena příjem vápníku nedoplňovala, mohlo by dojít k záporné kalciové bilanci, coţ by vedlo k mnoha rizikům. Docházelo by k jeho odlučování z kostí a zubů matky. Vápník můţe odcházet z těla také ve formě potu, toto mnoţství však nepřesahuje 1 g za den. Vápník se z těla vylučuje i pomocí trávících ţláz, kterými je dopraven do trávicího traktu, v němţ je opět vstřebáván [5, 11]. 4.3 Výměna mezi mineralizovanými tkáněmi a ECT Třetí součástí vápníkového metabolismu je výměna mezi mineralizovanými tkáněmi a extracelulární tekutinou. Celkem 98 % vápníku je uloţeno právě v mineralizovaných tkáních. Jak z jejich názvu vyplývá, tyto tkáně jsou důleţitou zásobárnou minerálních látek. Mineralizované tkáně obsahují jak minerální tak organickou sloţku. Součástí těchto tkání je i voda. Tři typy mineralizované tkáně se vyskytují v zubech: zubní sklovina, zubovina neboli dentin a zubní cement. Čtvrtým typem je kost [5]. Organická sloţka je tvořena nejčastěji bílkovinou a také krystaly minerálních látek. Z 85 % se jedná o Ca-fosfáty, z 12 % Ca-karbonáty, zbytek tvoří ionty Mg, Na, K, Cl, F, citrátu a jiné. Mezi mineralizovanými tkáněmi a extracelulární tekutinou se po celou dobu ţivota udrţuje dynamická rovnováha, tzn. neustálý příjem a výdej vápenatých iontů [5]. Látková výměna je uskutečňována dvěma hlavními procesy. Iontovou výměnou a metabolickým procesem. Při iontové výměně dochází k výměně iontů pevné povahy s ionty okolního prostředí. Rychlost výměny je udána několika faktory. Mezi hlavní patří sloţení krystalů, objem roztoku, ph roztoku a doba, za kterou se ustanoví rovnováha mezi pevnou fází a roztokem. Rychlost výměny je nestálá a se stoupajícím věkem klesá. Bylo dokázáno, ţe tímto způsobem se do těla dostávají cizí látky. Například u pracovníků, kteří jsou ve styku s olovem, můţeme zaznamenat stopy olova v kostech [5]. Metabolické procesy jsou charakteristické novotvorbou a odbouráváním. Jejich rychlost je mnohem pomalejší neţ v případě iontové výměny. Při těchto procesech se mění struktura a sloţení kosti. Při tvorbě kosti se vápník ukládá. Tento proces nazýváme kalcifikace. Naopak při vyplavování vápníku dochází k odbourávání kosti a osteolýze. 16

17 Pro odbourávání je potřebná dostatečně velká energie, aby byly minerální látky vyplaveny do ECT [5]. Hladina vápníku v plazmě také koreluje s hodnotami ph krve. Normální hodnota ph krve je 7,36 ± 0,04. ph je definováno jako záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů. Při této hladině je koncentrace vápníku 2,5 mmol/l. Při zvýšení hladiny vodíkových iontů nad normální hodnoty, čili při poklesu hladiny ph dochází ke vzniku acidémie. Dochází ke zvýšení vazby vodíku na bílkoviny, coţ má za následek uvolnění vápníku z bílkovin, aby se mohly navázat vodíkové ionty a došlo k obnovení normálních hodnot ph. Hladina ionizovaného vápníku se tedy zvyšuje. Ke vzniku alkalémie dochází při zvýšených hodnotách ph nad normu a ke sníţení koncentrace vodíkových iontů. Tělo se snaţí docílit toho, aby se obnovila normální hladina ph. Následkem obnovení normální hladiny ph, dochází k odkrytí vazeb na bílkovinách a k uvolnění vodíkových iontů. Na tato volná vazebná místa se váţe vápník a následovně poté dochází k poklesu ionizované hladiny vápníku v plazmě. Úbytek hladiny vápníku v plazmě vede k tetanickým křečím, které mohou vyústit aţ v křeče dýchacích svalů a následné smrti [11, 17]. 4.4 Výměna mezi měkkými tkáněmi a ECT Poslední část vápníkového metabolismu bývá často zanedbávána, i kdyţ se jedná o velmi důleţitou součást ţivotních procesů, jako jsou například dráţdivost, pohyb, rozmnoţování a jiné. Na zvýšení hladiny vápníku v extracelulární tekutině má velký vliv vitamin D a parathormon. Naopak na sniţování hladiny vápníku mají vliv pohlavní hormony a kalcitonin. Faktorem pro vyplavení parathormonu je sníţená hladina vápníku a pro vyplavení kalcitoninu zvýšená hladina vápníku [5]. 4.5 Regulace metabolismu a vápníková homeostáza Kalciová homeostáza je nezbytnou součástí pro správnou funkci všech orgánů a tkání. Její regulace je řízena mnoha hormony a různými faktory, které ji příznivě ovlivňují [12]. 17

18 4.5.1 Endokrinní vlivy Parathormon Hormon účastnící se vápníkového metabolismu v kosti, ledvině a střevě. Patří k látkám zvyšujícím resorpci vápníku [12]. Parathormon je tvořen v příštítných tělíscích. Příštítná tělíska jsou čtyři a nacházejí se na zadní straně štítné ţlázy. Jsou tvořena zejména hlavními buňkami zodpovědnými za tvorbu parathormonu. Gen, který kóduje parathormon, je umístěn na 11. chromozomu. Neţ vznikne konečná molekula parathormonu, dojde nejprve k vytvoření preproparathormon, který je tvořen 115 aminokyselinami. Preproparathormon je dále upravován a vzniká proparathormon o 90 aminokyselinách. Preproparathormon i proparathormon nemají fyziologický význam a nejsou biologicky aktivní. Konečný parathormon má přesně definované sloţení o 84 článcích, z toho 17 různých aminokyselin, jejichţ přesná posloupnost je dána vzorcem. Molekulová hmotnost je 9300 [5, 12, 19, 21]. I v případě parathormonu musí být koncentrace vápníku v rovnováze. Pokud dojde ke sníţení koncentrace, je parathormon uvolňován a jeho tvorba zvyšována. Ke zvýšené sekreci parathormonu dochází během několika sekund. Jeho uvolňování se uskutečňuje díky membránovým receptorům pro vápník a díky přímému pohybu vápenatých iontů buněčnou membránou. V buněčné membráně se vyskytují iontové kanály, jimiţ vápník můţe volně procházet do buňky. Tyto receptory jsou vysoce citlivé na hladinu vápníku v plazmě. Při dlouhodobě sníţené koncentraci vápníku dochází k zvětšení příštítných tělísek. Zvýšení koncentrace potom působí opačně. Biologický poločas je kolem minut. V závislosti na podané dávce parathormonu u člověka je jeho účinek v rozmezí hodin. Tento účinek ovšem přetrvává do té doby, neţ úplně vymizí z krve člověka [5]. Vylučování parathormonu u zdravého člověka probíhá nepřetrţitě, proto je důleţité, aby jeho tvorba byla velmi rychlá. Hlavní úlohou je tedy udrţování hladiny vápníku v tělních tekutinách. Největší funkci ovšem zastává tím, ţe zvyšuje vylučování vápníku z kosti. To urychluje odbourávání a zabraňuje novotvorbě kosti. Na kost má parathormon dvojí účinek. Jednak dochází k uvolnění vápníku z rychle dostupných zásob a jednak dochází ke zvýšené resorpci kosti. Tato resorpce je mnohem pomalejší [19]. Spolu s parathormonem má i vitamin D velký význam při vstřebávání ve střevě. Díky tomu dochází ke zvýšení hladiny plazmatického vápníku, čímţ je zabráněno jeho úniku stolicí [5]. V neposlední řadě má parathormon účinek i na ledviny. Tyto účinky 18

19 jsou dvojího druhu. Rychlý účinek způsobuje zvýšenou reabsorpci vápníku z proximálního tubulu Henleovy kličky a z distálního tubulu. Tímto dojde ke sníţení vylučování vápníku močí z obvyklých 2 % na méně neţ 1 % [19]. Kromě samostatných účinků parathormonu na kost, střevo a ledvinu je velice významnou funkcí jeho spolupráce s vitaminem D. Bez účinku parathormonu na ledviny, kde způsobuje aktivaci enzymu (1-hydroxyláza), by nevznikal aktivní vitamin D, který se účastní biologických pochodů v těle. V případě nedostatku vitaminu D potom dochází k nedostatečné mineralizaci kostní tkáně a v dalším důsledku potom parathormon v případě potřeby nemůţe zvýšit hladinu vápníku v plazmě z kostí [19]. Na konci osmdesátých let byl objeven parathormonu podobný hormon, parathyroid hormone related peptide. Tento parathormonu příbuzný peptid je sloţen ze 141 aminokyselin, přičemţ prvních 15 aminokyselin je stejných pro oba hormony. Úlohou parathormonu podobného peptidu je přenos vápníku z matky na plod. Za nepříznivých podmínek se tvoří v některých nádorech a způsobuje paraneoplastickou hyperkalcémii, coţ můţe způsobit zvýšení hladiny vápníku nad normu a můţe dojít k patologickému ukládání vápníku ve tkáních, v nichţ se za normálních okolností nevyskytuje [21, 41]. Kalcitonin Kalcitonin má v dnešní době několik významných funkcí. Jedná se o hormon, nádorový marker a v neposlední řadě lék. V podobě léku je vyuţíván u onemocnění kostí, jako je osteoporóza, u Pagetovy choroby a je také uţíván při léčbě hyperkalcémie [21]. Jde o hormon sloţený z 32 aminokyselin, jejichţ posloupnost je dána vzorcem. Kalcitonin je tvořen buňkami štítné ţlázy, které nazýváme buňky parafolikulární. Parafolikulární buňky jsou téţ jinými slovy nazývány C-buňky. Ve štítné ţláze jsou dále obsaţeny buňky folikulární tvořící hormony trijodtyronin a tetrajodtyronin [20, 21]. Hlavním podnětem pro uvolnění kalcitoninu je zvýšená hladina ionizovaného vápníku. A naopak jeho potlačení způsobí sníţení hladiny ionizovaného vápníku v plazmě. Uvolňování kalcitoninu klesá s věkem. U lidí vyššího věku můţe dojít k pozvolnému zvyšování hladiny vápníku z důvodu převaţujícího vlivu parathormonu. Naopak jeho hladiny se fyziologicky zvyšují během těhotenství a laktace, kdy je obzvlášť důleţité udrţovat hladinu vápníku v normě [21]. 19

20 Podstatným rozdílem mezi parathormonem a kalcitoninem je, ţe zásoba kalcitoninu v lidském těle je natolik velká, ţe vystačí i na několik hodin v případě nevytváření se nového. K uvolňování kalcitoninu z parafolikulárních buněk dochází při zvýšené koncentraci vápníku v krvi. Hlavní účinek kalcitoninu je na kostní buňky osteoklasty, kde jsou pro něj obsaţeny receptory. Účinek na osteoklasty je dán jejich inhibicí, takţe je potlačena resorpce vápníku a je sníţeno jeho vylučování v kosti. Díky tomuto účinku, zejména v případě, kdy je zaznamenána vyšší aktivita osteoklastů, je kalcitonin uţíván jako lék na osteoporózu. Mimo jiné má kalcitonin svůj význam i v působení na ledviny. V ledvinách kalcitonin aktivuje enzym, který z prekurzorů vitaminu D tvoří neaktivní formy a díky tomu je sníţena tvorba vitaminu D. K odbourávání tohoto hormonu dochází v játrech, kde se to děje poměrně rychle, a proto léčebné podávání kalcitoninu nemá výraznější neţádoucí účinky [14, 21]. Kalcitonin je znám uţ 34 let. Během sedmi let byl objeven, izolován, sekvenován a syntesován. Dále sniţuje odbourávání kosti a tím i sniţuje uvolňování vápníku z kosti [6]. Nejčastějším faktorem, způsobujícím nadbytek kalcitoninu jsou nádory. Jedná se zejména o medulární karcinom štítné ţlázy, který ve zvýšené míře produkuje kalcitonin. Tento nádor se vyskytuje zřídka pouze asi v 5-10 %. Je doprovázen hypokalcémií, průjmy a oběhovými poruchami z důvodu hormonálního vlivu kalcitoninu [21, 24]. Kromě medulárního karcinomu štítné ţlázy je kalcitonin dále produkován zejména při zvětšené štítné ţláze, při nádorech v trávicím traktu a nadále u rakoviny prsu a kůţe [21]. Estrogeny a androgeny Nedostatek pohlavních hormonů můţe být způsoben například po kastraci, menopauze, či v raném stáří. Při jejich nedostatku dochází ke sniţování novotvorby kosti, jejich demineralizaci a následné osteoporóze. Zvýšenou kostní resorpcí dochází ke zvýšené ztrátě kostní hmoty. Pohlavní hormony mají tedy kladný vliv na mineralizaci kostní tkáně. Jejich účinek je velmi důleţitý v období puberty, kdy se v těle adolescenta nachází vysoké mnoţství pohlavních hormonů a tím je ukončen růst dlouhých kostí. Je tedy zřejmé, ţe pohlavní hormony působí proti růstovému hormonu. Jejich účinek je dán zejména tím, ţe brzdí růst kostí do délky, neboť způsobí, ţe dojde k uzávěru míst, kde kost roste. Dále také stimulují osteoblasty, proto v případě jejich nedostatku, například po menopauze, vyvolávají ztrátu kostní hmoty. Jestliţe se 20

21 nedostatek hormonů projeví uţ v dětství, je opoţděn růst dlouhých kostí. Účinek pohlavních hormonů má výrazný vliv na udrţení stálé hladiny vápníku v těle při nedostatku parathormonu. Význam plní i v době těhotenství, kdy se vytváří určité zásoby vápníku, jeţ mají později kladný vliv na vývoj kostry dítěte. Do regulace vápníkového metabolismu zasahuje také adenohypofýza a placenta. Adenohypofýza působí na mléčnou ţlázu pomocí prolaktinu [5, 20, 21]. Somatotropní hormon Je charakteristický svým působením na tvorbu epifyzární chrupavky, coţ umoţňuje růst dlouhých kostí. Při jeho nedostatku se zastavuje nejen vývoj kostí, ale také zubů. Naopak při nadbytku vzniká nemoc zvaná gigantismus. Ta se projevuje příliš zvýšeným růstem doprovázeným mnoha problémy. U nemocného člověka byla prokázána osteoporóza a kyfóza [5]. Kortikoidy Glukokortikoidy jsou charakteristické katabolickým a anabolickým účinkem. Působí proti pohlavním hormonům i proti somatotropnímu hormonu. V případě nadbytku glukokortikoidů, ke kterým dochází při léčbě glukokortikoidy nebo při primárním nadbytku (Cushingův syndrom), dochází ke sniţování tvorby kostí, zvýšení kostní resorpce a konečně také k útlumu tvorby estrogenů a androgenů. V případě dlouhodobého uţívání glukokortikoidů je výraznější riziko vzniku osteoporózy [5, 21]. Štítná ţláza Hormony štítné ţlázy uvolňují vápník z kostí a tím podporují vznik kalcitriolu [12]. Mezi další účinky hormonů štítné ţlázy patří dále zvýšení vylučování vápníku močí. I kdyţ její působení nepřímo zasahuje do vápníkového metabolismu, jsou tyto hormony ve svém důsledku zodpovědné za zpomalení aţ zástavu růstu kostí. Štítná ţláza má také vliv na zpomalení a poruchu vývoje zubů. Faktorem pro zpomalení a poruchu vývoje zubů je sníţená činnost štítné ţlázy [5, 21]. 21

22 4.5.2 Nutriční vlivy Nejen forma a mnoţství vápníku přijatého potravou je zodpovědná za správný vápníkový metabolismus. Důleţitou roli také hrají vitaminy skupiny (D, A, C) a další látky, které pozitivně ovlivňují metabolismus [5]. Vitaminy skupiny D Hrají velkou roli při vstřebávání vápníku ve střevě, udrţení stabilní rovnováhy vápníku v těle a při vylučování vápníku pomocí ledvin. Účastní se také tvorby kostí a zubů [5]. Skupina vitaminu D se skládá z 10 provitaminů D a 4 vitaminů D v čisté formě. Pojem vitamin D zahrnuje dvě formy vitaminu. Ergokalciferol neboli vitamin D 2 a cholekalciferol neboli vitamin D 3. Ergokalciferol vzniká působením UV záření na ergosterol. Naopak z cholekalciferolu po ozáření UV zářením vzniká 7-dehydrocholesterol, coţ je provitamin, který se nachází u člověka. Vitamin D 3 vzniká na povrchu kůţe vlivem UV a později je také kůţí vstřebáván. Zdrojem vitaminů D je rybí tuk, máslo, ţloutky, mléko, kvasnice, smetana. UV záření tedy příznivě ovlivňuje provitaminy v těle i potravě. Vitamin D patří společně s vitaminem A, E a K k vitaminům rozpustným v tucích. Vitamin D dále podléhá dalším dvěma úpravám, neţ vznikne jeho aktivní forma podílející se na metabolismu vápníku. K první změně dochází v játrech, kde vzniká kalcidiol, 25(OH)D 3. Ke druhé úpravě dochází v ledvinách působením ledvinového enzymu, který vzniká působením parathormonu, jak jiţ bylo zmíněno. Po této poslední chemické úpravě vzniká konečná aktivní forma vitaminu D kalcitriol neboli 1,25(OH) 2 D 3. Kromě těchto aktivních forem vznikají i další metabolity, které nejsou biologicky aktivní [5, 14, 21]. Doporučená denní dávka vitaminu D je zhruba 2-10 µg. U kojenců bývá dávka mnohem vyšší, čímţ se zabraňuje vzniku křivice. Z lékařských testů bylo zjištěno, ţe za jeden den po vstřebání vitaminu D, se nachází jeho největší mnoţství v kostních tkáních, střevní sliznici a ledvinách. Naopak nejmenší mnoţství bylo zjištěno v krvi, játrech a svalech. Výhodou vitaminu D je jeho dlouhodobá přítomnost v organismu. Je prokázáno, ţe vitamin D zvyšuje vstřebávání vápníku i fosfátů ve střevech. Tím je zajištěno správné ukládání vápníku a fosfátu do kosti. Díky zmíněnému zvýšenému vstřebávání vápníku a fosfátů se sniţuje jejich vylučování střevy [5, 21]. Kromě účinku na střeva se vitamin D účastní i metabolismu vápníku v kosti. Dochází ke zvýšenému 22

23 kostnímu odbourávání a tím se tedy zvyšuje hladina vápníku v plazmě. Další účinek zahrnuje vliv na ledvinu, kde působí stejně jako parathormon, coţ znamená, ţe zvyšuje zpětnou resorpci vápníku, ale na rozdíl od parathormonu, který zvyšuje vylučování fosfátů do moči, vitamin D jejich vylučování do moči sniţuje [21]. Pokud by došlo u člověka k předávkování vitaminem D, projevily by se u něj příznaky vápníkové intoxikace. Ta je popsatelná ztrátou chuti, průjmy, zvracením, zvýšeným vylučováním vápníku a jiné. Vitamin D můţe nahradit funkci parathormonu, ovšem v opačném případě je to zcela nemoţné. Proto je regulace vápníkového metabolismu závislá jak na vitaminu D, tak na parathormonu [5]. Vitamin A Vitamin A zvyšující permeabilitu lysozomálních membrán, způsobuje podobně jako parathormon uvolňování lysozomálních enzymů v chrupavce a kostní tkáni, coţ způsobuje vyplavování vápníku z jejich částí. U hypervitaminózy A jsou často pozorovány kostní zlomeniny. Nedostatek vitaminu A zpomaluje vývoj zubů, skloviny a dentinu [5]. Vitamin C Nazývaný téţ jako kyselina L-askorbová. Za poškození kostí a zubů můţe jednoznačně nedostatek vitaminu C. Dentin je porézní a nedostatečně kalcifikován, dřeňová dutina bývá rozšířena a buňky uvnitř prokazují pozorovatelné degenerativní změny. Nedostatek také přispívá k pomalému hojení zlomenin. Podání vitaminu C u kurdějí, nedostatku vitaminu C, se zvýší ukládání vápníku do kosti i jiných mineralizovaných tkání [5]. Fluor Fluor se do organismu dostává spolu s uměle fluoridovanou pitnou vodou, dodrţováním obvyklého stravování, je obsaţen i v mase, a je také součástí zubních past. Jeho působení se objevuje v kostech a zubech. Pokud se v pitné vodě nachází kolem 1 mg fluoru na litr, bývá zaznamenána mnohem niţší náchylnost na zubní kazy u dětí. Proto je především dětem doporučováno pouţívat pastu s fluorem a podávat fluorid sodný v tabletkách. Vysoký obsah způsobuje znehodnocení zubní skloviny, coţ se projevuje aţ výskytem hnědých skvrn. I vývoj kostí můţe být ohroţen. Při nadbytku 23

24 fosfátů v plazmě, tedy při hyperfosfatémii, se sniţuje hladina vápníku a tvoří se kalcium-fosfátové soli. Ty se pak ukládají do měkkých tkání, coţ je označováno jako kalcinóza [5, 25] Trofický vliv V lidském organismu na tkáně působí nervový systém. Pokud by došlo k vyřazení jeho vlivu, tkáně by se staly nefunkčními. Tím pádem by byl v ohroţení i metabolismus a struktura některých orgánů. Známá je i atrofie kosti. S atrofií kosti se můţeme setkat po poranění či přerušení periferních nervů, ale také při poškození CNS. V případě například osteoporotického postiţení kostry dochází k odbourávání kostí, zvýšení kalcemie, zvýšenému vstřebávání vápníku ledvinami a negativní vápníkové rovnováze. Je tedy prokazatelné, ţe trofický vliv je dokonalým hlídačem při metabolických procesech [5]. 5 Účinky vápníku na nemoci organismu 5.1 Křivice Křivice je dětské onemocnění, při kterém můţe dojít aţ k deformaci kostry. Tato nemoc byla na začátku století rozšířena v Severní Americe a Západní Evropě. Vědci potvrdili, ţe tomuto onemocnění lze předejít podáváním rybího tuku. Další léčivý účinek mělo ultrafialové světlo, ať uţ umělé nebo přímo ze slunečního záření [5, 6]. Křivice neboli rachitis, taktéţ označována jako andělská nebo anglická nemoc, patří mezi nemoci, které se u nás jiţ moc nevyskytují. V dřívější době se toto onemocnění projevovalo častěji a především u dětí v období růstu kostry. Nebylo pravidlem, ţe by se nemoc objevovala pouze u zanedbaných dětí. Nemoc mohla zasáhnout kohokoliv, i děti z rodin, kde péče o dítě byla na prvním místě. Tato nemoc vzniká při hypovitaminóze nebo avitaminóze D. Hypovitaminóza se projevuje nedostatkem vitaminů, naopak avitaminóza se projevuje úplným nedostatkem vitaminů [22, 24]. Jak jiţ bylo řečeno, křivice se objevuje u dětí anebo také v období puberty. Jedná se o onemocnění kostry způsobené nedostatkem vitaminu D. Následkem 24

25 nedostatku dochází ke sníţení vstřebávání vápníku ze střev. Díky tomu je kost méně mineralizována, stává se měkčí a kosti jsou často deformované. Nemoc má pozvolný nástup a příznaky se objevují s určitým časovým odstupem [22, 24]. Projevy jsou charakteristické neklidností, podráţděností, plačtivostí a také docházelo k poruchám spánku. Mnohdy došlo k měknutí lebky, coţ mělo za následek opoţděný vývoj. Rovněţ byl omezen vývoj chrupu, kdy bylo prořezávání nových zubů velmi nepravidelné. K deformaci můţe dojít také u hrudníku a v oblasti kloubních spojení. Mezi nejnápadnější znaky patří změna končetin. Největší změny se objevují u dolních končetin, současně provázány byly také velké bolesti zad. Děti se vyhýbaly leţení na zádech, raději leţely na boku nebo na břiše. Někdy se bolest dostala aţ do fáze, kdy se na děti nesmělo ani sáhnout z důvodu výskytu červených skvrn na kůţi. Dalším znakem je zvýšená činnost potních ţláz. K vylučování potu docházelo při běţných denních činnostech, ale i ve spánku, kdy se u dětí objevovaly různé koţní vyráţky. Projevila-li se nemoc aţ u dětí vyššího věku, byla charakteristická zejména špatnou chůzí. Křivice se objevovala jednak u dětí hubených, jednak u dětí obézních. Nejen funkce kostry je omezena, ale i další orgány a tělesné funkce jsou touto nemocí ohroţeny. Je to zejména soustava dýchací, trávící a nervová. Trávící soustavu často postihovaly průjmy nebo naopak zácpy. Dýchací soustava byla ohroţena zápaly plic a záněty průdušek. Poškození nervstva se projevovalo různými křečemi a záškuby [22, 24]. Léčba křivice probíhala podáváním velkých dávek vitaminu D ve formě rybího tuku, úpravou jídelníčku a dostatečném pobytu na čerstvém vzduchu. Pokud léčba nezačala včas, děti mívaly i trvalé následky [22, 24]. 5.2 Osteoporóza a osteomalacie Pojem osteoporóza označuje stav, při kterém dochází k řídnutí kostní tkáně. Díky tomu, ţe je kost řidší, dochází k místní demineralizaci kosti a tím ke ztenčení její architektury a stability, snadněji podléhá zlomeninám, jeţ se tímto řadí mezi nejčastější komplikace osteoporózy. Zlomeniny způsobené na základě osteoporózy se častěji vyskytují u ţen po menopauze, neboť se vytrácí ochranný vliv estrogenů na kost. Mezi nejčastější osteoporotické zlomeniny patří zlomeniny obratlů, fraktury předloktí a krčku stehenní kosti [21, 27]. 25

26 Mezi faktory ovlivňující vznik osteoporózy patří zejména pohlaví. Výskyt je častější u ţen. Dále sem řadíme i zeměpisné vlivy a etnický původ. Obecně je u bělochů osteoporóza mnohem častější neţ u černochů. Kromě jiného zahrnujeme mezi faktory i nutriční zvyklosti týkající se obsahu kalcia v potravě. Prokázalo se, ţe ţeny, které měly příjem kalcia vyšší jak 1000 mg, měly méně závaţný výskyt osteoporózy. V České republice se odhaduje asi 1 milion ţen trpících osteoporózou. Po menopauze se osteoporóza rozvine aţ u 1/3 ţen. Osteoporózu dělíme na primární a sekundární. U primárních osteoporóz není jasná příčina. U sekundární osteoporózy vţdy známe faktory, které nemoc způsobují. Osteoporózu můţeme diagnostikovat klinicky, biochemicky, histomorfometricky anebo pomocí zobrazovacích metod [21, 27]. Prvním typem je postmenopauzální osteoporóza. Jak uţ název říká, jedná se o typ, který se u ţen projevuje po menopauze. K osteoporóze dochází vlivem úbytku estrogenů. Estrogeny se podílejí na sekundárních pohlavních znacích ţeny, růstu prsou, typického ţenského ochlupení, ovlivňují proliferační fázi menstruačního cyklu. Dochází k odbourávání minerálů. Tím, ţe dochází ke zvyšování koncentrace kalcia v krvi, je působnost na parathormon velmi tlumivá, coţ vede ke sníţené absorpci kalcia ve střevě. Nemoc je doprovázena častými zlomeninami končetin [21, 27]. Druhý typem je involuční neboli senilní osteoporóza. Výskyt nemoci byl zaznamenán ve věku nad 70 let. Opět dochází k poklesu absorpce kalcia ve střevě, coţ vede ke vzniku a vyměšování parathormonu. Často je nemoc doprovázena zlomeninami krčku stehenní kosti a zlomeninami dlouhých kostí [21, 27]. Mezi první příznaky osteoporózy patří zlomeniny anebo bolesti v zádech a v kostech. Také stojí za zmínku, ţe nemoc lze předvídat rapidním úbytkem váhy, zesvětláním kůţe a bolestmi v kloubech. Vyskytují se také časté zlomeniny obratlů, dolního předloktí a jiţ zmíněné zlomeniny krčku stehenní kosti. Zlomenina krčku stehenní kosti patří mezi nejnebezpečnější zlomeniny doprovázené aţ smrtelnými následky. Tyto zlomeniny se léčí velice pomalu. Důleţitá je vţdy následná rehabilitace. U některých nemocných se projevují trvalé následky [21, 27]. K rizikovým faktorům pro vznik osteoporózy patří v prvním případě dieta s nízkým obsahem vápníku. Také sníţená pohyblivost vede ke vzniku nemoci. S přibývajícím věkem stoupá náchylnost na onemocnění, jelikoţ ubývá kostní hmota. Negativními faktory jsou mimo jiné alkohol, kouření a časté uţívání léků. V neposlední řadě jsou to metabolické poruchy spojené s diabetem I. typu [21, 27]. 26

27 Osteoporóza se léčí pomocí kalcitoninu. Jedná se o antiosteoporotický lék, který účinně potlačuje zvýšenou aktivitu osteoklastů. Jako lék se velice osvědčil, neboť má jen velmi mírné neţádoucí účinky. Také nejsou známy ţádné okolnosti, které by vylučovaly jeho pouţívání [21]. Jako osteomalacie se označuje choroba, která se vyznačuje ztrátou pevnosti kostní tkáně. Ke ztrátě pevnosti kostní tkáně dochází v důsledku demineralizace kosti. Osteomalacie je onemocnění, které se vyskytuje pouze u dospělých osob. Osteomalacie se můţe rozvinout aţ do takového stadia, ţe kost lze krájet i pouhým noţem. Za normálních okolností jsou v kosti demineralizovány pouze 2 % kosti. V případě osteomalacie se tyto hodnoty mohou mnohonásobně zvýšit. Rozvoj osteomalacie je podmíněn zejména nedostatečným příjmem vitaminu D, nebo poruchou jeho metabolismu a dokonce jsou známy i osteomalacie vrozené. Kromě sníţení denzity, čili měknutí kostí, je pro osteomalacii typický i výskyt deformací, jako jsou ohyby dlouhých kostí [27]. 5.3 Hypoparathyreóza a hyperparathyreóza Syndromy vznikající poruchou sekrece parathormonu jsou buď primární, nebo sekundární. Primární poruchy jsou způsobeny např. vrozenými defekty příštítných tělísek nebo poškozením při operaci. Sekundární defekty jsou způsobeny např. chronickou hypokalcémií, při nadbytku ţeleza nebo mědi [19]. Nedostatek parathormonu je označován jako hypoparathyreóza. Primární sníţení hladiny parathormonu můţe vést k výraznému poklesu hladiny vápníku, čili k hypokalcémii. Primární hypoparathyreóza je nejčastěji způsobená autoimunitními mechanismy, kdy vlastní tělo reaguje proti buňkám produkujícím parathormon. Důsledkem je tedy jak sníţení hladiny parathormonu, tak sníţení hladiny vápníku v plazmě. Pro určení této nemoci jsou k dispozici různé testy. Jsou známy například Trousseaův příznak, Chvostkův příznak nebo Erbův příznak. Kaţdý z těchto testů je jinak charakteristický. Trousseaův příznak je vyvolán hypokalcemií, pokud nafoukneme manţetu tonometru na tlak větší, neţ je tlak systolický, po čase se objeví typické drţení ruky. Chvostkův příznak poznáme tehdy, pokud při poklepu na větvení lícního nervu, nejlépe nad příušní ţlázu nebo blíţe koutku úst se projeví stejnostranný záškub horního rtu směrem ke straně poklepu. Erbův příznak, dráţděním periferního nervu stejnosměrným proudem (pod 5 ma) vede k tetanickému stahu svalů [19, 42]. Akutní 27

28 tetanie se projevuje svalovými záškuby aţ křečemi. V případě akutní tetanie je nutné podat vápník nitroţilně, není-li stav váţný, vápník podáváme perorálně. U váţnější formy můţe dojít aţ k postiţení srdce. Pokud se nedostatek parathormonu projeví jiţ v dětství, je zřejmé, ţe dojde k poškození zubů, zvláště potom dentinu a skloviny. Nejen zuby jsou v ohroţení, ale také kosti. U dětí je známá opoţděná osifikace a u dospělých špatné hojení zlomenin. Dalšími problémy jsou například lámavost nehtů a vypadávání vlasů [5]. U sekundární hypoparathyreózy je za vzniklé problémy zodpovědný zejména parathormonu podobný peptid, který má za následek sníţenou produkci normálního parathormonu. Při sekundární hypoparathyreóze je tedy sníţená hladina parathormonu, ale v důsledku nadbytečné produkce parathormonu podobného peptidu je zvýšená hladina vápníku v plazmě. Mezi další příčiny sekundární hypoparathyreózy patří také zvýšená dodávka nebo produkce vitaminu D, neboť samotný vitamin D tlumí produkci parathormonu. Kromě primární a sekundární hypoparathyreózy je třeba ještě zmínit pseudohypoparathyreózu. Pseudohypoparathyreóza je dědičné, případně vrozené onemocnění, které je způsobené mutacemi v receptorech pro parathormon. Rozlišujeme pseudohypoparathyreózu typu 1a, která je charakteristická hypokalcémií a zvýšenou hladinou parathormonu. Dalším typem je pseudohypoparathyreózu typu 1b a pseudopseudohypoparathyreóza, přičemţ pro obě je typická současně hypokalcémie a hyperfosfatémie [19]. Nadbytek parathormonu neboli hyperparathyreóza je charakteristický ukládáním vápníku v měkkých tkáních. Příznaky jsou dány nechutenstvím, depresemi, svalovou únavou, průjmem, letargií, apatií a v neposlední řadě také dehydratací a halucinacemi. Dochází k poškození ledvin, coţ se projevuje ledvinovou kolikou [5]. Mezi příčiny primární hyperparathyreózy patří zvětšení příštítných tělísek nebo nezhoubný nádor, tedy adenom příštítných tělísek. Primární hyperparathyreóza je známa i ve formě dědičné a to zejména jako familiární hypokalciurická hyperkalcémie a hereditární primární hyperparathyreóza. Vyskytuje se zvýšená hladina parathormonu i hyperkalcemie. Díky přítomnosti zvýšené koncentrace vápníku v plazmě je vápník zvýšeně vylučován do moči, coţ se projevuje jako hyperkalciurie. Vápník je nadále zvýšeně vyplavován z kostní tkáně a tím pádem je zvýšené riziko vzniku kostních zlomenin a osteoporózy. Tyto změny v kostní tkáni charakterizované vyplavováním vápníku se označují jako hyperparatyreózní osteodystrofie. Z důvodu zvýšeného vylučování vápníku močí se v moči zvyšuje jeho koncentrace, která po delší době můţe vést k jeho ukládání do ledvin a k tvorbě ledvinových kamenů. K příznakům sekundární 28