VÁPNÍK A JEHO VÝZNAM MUDr. Barbora Schutová, 2009 Ústav normální, patologické a klinické fyziologie, 3. LF UK Pozn.: Obrázky byly z důvodu autorských práv odstraněny nebo nahrazeny textem
VÁPNÍK A JEHO VÝZNAM 1. význam vápníku v organizmu 2. distribuce vápníku v organizmu 3. metabolizmus vápníku 4. regulace homeostázy vápníku 5. kostní nemoci
VÝZNAM VÁPNÍKU excitabilita buněčných membrán uvolňování neurotransmiteru na synapsi svalová kontrakce hemokoagulace druhý a třetí posel nitrobuněčná signalizace hlavní složka kostí
DISTRIBUCE VÁPNÍKU Vápník Fosfor Celkové množství v 1300g 600g organizmu Z toho: Kosti a zuby 99 % 86 % Extracelulární tekutina 0,1 % 0,08 % Buňky 1,0 % 14,0 %
DISTRIBUCE VÁPNÍKU PLAZMA ionizované kalcium 50% kalcium vázané na proteiny 41% kalcium vázané na fosfáty, bikarbonát 9% Koncentrace vápníku v plazmě: 2,4 2,6 mmol/l Ionizované kalcium účinná forma vápníku
DISTRIBUCE VÁPNÍKU KALCÉMIE hladina vápníku v plazmě hypokalcémie zvýšená excitabilita neuronů (Ca 2+ snižuje permeabilitu membrány pro Na + ), pokles o 50% hypokalcemická tetanie, laryngospazmus hyperkalcémie snížená nervosvalová dráždivost, zácpa, kalcifikace, ledvinové kameny Trousseaův příznak: spazmus svalů předloktí flexe zápěstí a palce, extenze prstů
DISTRIBUCE VÁPNÍKU IONIZOVANÉ KALCIUM stupeň vazby Ca 2+ na plazmatické proteiny je úměrný hladině proteinů v plazmě i při normokalcémii může být nedostatek ionizovaného kalcia hladina ionizovaného kalcia závisí na ph proteiny plazmy jsou více ionizovány při vysokém ph => alkalóza více vápníku se váže na bílkoviny, relativní hypokalcémie!
DISTRIBUCE VÁPNÍKU KOSTI ve formě hydroxyapatitových krystalů (v komplexech s fosfátem, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) a CaHPO 4, hlavní součást anorganické složky rychle směnitelná zásoba (1%) cca 500 mmol Ca 2+ /den cirkuluje mezi krví a kostí stabilní zásoba (99%) - pomalu směnitelná, kostní remodelace resorpce = tvorba, ovlivněná hormonálně
METABOLIZMUS VÁPNÍKU přijímán ve stravě 1000 mg/den zdroje: mléko a mléčné výrobky, ryby (sardinky, losos), žloutek, zelenina - kapusta, brokolice, pórek, špenát, mák, pšeničné otruby, oříšky, luštěniny, neloupaná rýže, ovoce -citrony, sušené fíky, rozinky vyšší potřeba vápníku: dospívající 1200 mg/den těhotné a kojící ženy 1400 mg/den ženy v klimakteriu o jeho osudu rozhodují: GIT ledviny kost
METABOLIZMUS VÁPNÍKU GIT pouze asi 1/3 z přijatého vápníku je vstřebána množství vstřebaného vápníku je vyšší u dospívajících, těhotných a kojících matek; nižší u starých lidí aktivní transport, prostá difuze aktivní transport regulovaný vitaminem D zvyšuje absorpci vápníku zbytek vápníku se vyloučí stolicí cca 850mg/den 150 mg/den z odloupaných epitelií a střevních štáv
METABOLIZMUS VÁPNÍKU LEDVINY 150 mg/den je vyloučeno ledvinami = 1% z celkového profiltrovaného množství (zbytek resorbován zpátky) 90 % Ca 2+ se resorbuje v proximálním tubulu, Henleyho kličce a distálním tubulu 9% Ca 2+ se resorbuje v poslední části distálního tubulu a ve sběrném kanálku hormonálně řízeno v závislosti na kalcémii PTH
METABOLIZMUS VÁPNÍKU KOSTI rezervoár vápníku 2 zásobárny: rychlá menší, je v rovnováze s kalcémií, vyrovnává kalcémii do 0,5-1h, brání větším výkyvům kalcémie pomalá větší, obtížně dostupná, může být mobilizována účinkem hormonů PTH, vit.d, kalcitonin ovlivňují činnost osteoblastů a osteoklastů obměna vápníku v kostech novorozenců je 100%/rok, u dospělých 18%/rok
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU kalcémie je udržována ve velmi úzkém rozmezí hodnot variabilita 1-2%/den, týden nehormonální regulace rychlé, krátkodobé Ca 2+ vázáno na proteiny rychle směnitelná zásoba v kostech hormonální regulace pomalejší, dlouhodobé vitamin D parathormon (PTH) kalcitonin
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU VITAMIN D skupina vitaminů rozpustných v tucích D 3 (cholekalciferol) vzniká v kůži ze 7-dehydrocholesterolu působením UV záření D 3 je transportován v plazmě vázán na globulin játra -D 3 je přeměněn na 25-hydroxycholekalciferol (kalcidiol) anebo skladován ledviny - v proximálních tubulech ledvin je kalcidiol dle potřeby přeměněn na: 1, 25-dihydroxycholekalciferol = kalcitriol enzym 1αhydroxyláza, aktivní forma 24,25-dihydroxycholekalciferol - inaktivní metabolit
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU VITAMIN D hlavní místo účinku je střevo zvýšená absorbce vápníku: kalbindinu v kartáčovém lemu enterocytů transportuje kalcium dovnitř (po 2dnech, zůstává několik týdnů) indukce Ca 2+ -ATPázy ledviny zvýšená resorpce vápníku a fosfátu kost závisí od koncentrace vit. D, nízké koncentrace stimulují mineralizaci kostí, vysoké koncentrace (nad normál), způsobují resorpci kostní hmoty jiné tkáně: regulace růstu, tvorba růstových faktorů
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU VITAMIN D kalcitriol zvyšuje plazmatickou hladinu kalcia kalcémie zpětně reguluje syntézu kalcitriolu
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU PTH parathormon příštítná tělíska, polypeptid, 84 amk hlavní hormon, reguluje homeostázu kalcia na 3 úrovních: střevo ledviny kost
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU PTH ve střevě zvyšuje nepřímo vstřebávání vápníku stimuluje 1α-hydroxylázu v ledvinách, vzniká více kalcitriolu v ledvinách zvyšuje zpětnou resorpci Ca 2+ v distálním tubulu a sběrném kanálku, opačný účinek na fosfáty v kostech zvyšuje činnost osteoblastů, osteocytů a osteoklastů resorpce kosti vápník se uvolňuje z kosti
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU PTH a KOSTI odpověď ve 2 fázích rychlá (hodiny), pomalá (týdny) rychlá: aktivace již existujících bb. osteocyty a osteoblasty, receptor pro PTH odbourávání kostní matrix (osteolýza) aktivace Ca 2+ pumpy (Ca 2+ z kostní tekutiny do ECT; osteocytický membránový systém) pomalá: aktivace již existujících osteoklastů, stimulace proliferace nových osteoklastů resorpce kostní matrix; osteoklasty nemají receptory pro PTH signál od osteoblastů
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU PTH zvyšuje plazmatickou hladinu kalcia kalcémie zpětně reguluje syntézu PTH receptor pro Ca 2+ v příštítných tělíscích kalcitriol - v příštítných tělíscích snižuje mrna pro PTH
REGULACE HOMEOSTÁZY VÁPNÍKU KALCITONIN parafolikulární bb. (C bb.) štítné žlázy, 32 amk hypokalcemický hormon působí v kostech a ledvinách kosti: zvyšuje ukládání vápníku a fosfátu do kosti tvorba kostní matrix a) snížení osteolýzy, b) inaktivace osteoklastů ledviny zvyšuje exkreci vápníku a fosfátu význam hlavně u dětí velký obrat vápníku v kostech vysoká rychlost remodelace kosti u těhotných a kojících matek chrání kosti matky před nadměrnými ztrátami vápníku z kostí syndrom z nedostatku kalcitoninu nebyl popsán
FAMILIÁRNÍ HYPERKALCÉMIE A HYPOKALCÉMIE mutace receptoru pro Ca 2+ v příštítných tělíscích inaktivační familiární benigní hypokalciurická hyperkalcémie mírně zvýšená kalcémie aktivační familiární hyperkalciurická hypokalcémie
HYPERKALCÉMIE PŘI MALIGNITÁCH běžná metabolická komplikace maligních nádorů kostní metastázy osteolytická hyperkalcémie 20% PTHrP (140 amk, v prsech ale i jiné tkáně) vývoj chrupavky, růstový faktor pro vývoj kůže, vlasových folikulů a prsů; produkován tumory prsu, ledvin, ovarií, kůže 80% - humorální hyperkalcémie
KOSTNÍ NEMOCI osteoporóza ztrácí se rovnoměrně organická i anorganická složka kosti osteomalacie, křivice nedostatek minerální složky na jednotku kostní matrix dospělí/děti osteogenesis imperfecta nemoc křehkých kostí mutace genu pro kolagen
KOSTNÍ NEMOCI OSTEOPORÓZA převažuje resorpce kosti nad tvorbou zvýšený výskyt zlomenin Collesova fraktura (distální předloktí), krček femuru, obratle oblasti s vysokým obsahem trabekulární kosti, metabolicky aktivnější, ubývají rychleji estrogeny chrání kost před nadměrnou resorpcí inhibují osteoklasty, aktivují osteoblasty (mají receptory) po menopauze zvýšené riziko osteoporózy, malé dávky jako prevence osteoporózy zvýšený příjem vápníku, mírné cvičení další příčiny: imobilita, hyperkortisolismus (Cushingův sy)
DĚKUJI ZA POZORNOST