סידן: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

סִידָן הוא יסוד כימי עם סמל היסוד Ca ומספר האטום 20. הוא שייך לקבוצת מתכות האדמה האלקליין והוא היסוד החמישי בשכיחותו בכדור הארץ. סִידָן מייצג מינרל חיוני (חיוני) לבני אדם ומתרחש באורגניזם אך ורק כקטיון דו-ערכי (Ca2 +).

קליטה

אוכל מאוגד סידן תחילה יש לשחרר את מיצי העיכול במערכת העיכול (דרכי העיכול) כדי להיספג (להילקח) אחר כך במערכת העיכול. מעי דק, בעיקר ב תריסריון (תריסריון) וג'חנון פרוקסימלי (ג'ג'ונום עליון). קליטה מתרחש בתא (מסה הובלה דרך תאי האפיתל של המעי) על ידי מנגנון פעיל בעקבות קינטיקה של רוויה בצריכת סידן נמוכה ונורמלית ובנוסף באופן תאיים (הובלה המונית דרך החללים הבין-תאי של תאי האפיתל במעי) על ידי דיפוזיה פסיבית לאורך שיפוע אלקטרוכימי בצריכות גבוהות. מעיים פסיביים קליטה, המתרחשת בכל מערכת העיכול כולל מעי גס (המעי הגס), אינו יעיל כמעט בהשוואה למנגנון הספיגה הפעיל, ולכן הכמות הכוללת הנספגת עולה במונחים מוחלטים עם עליית סידן מנה, אך פוחת באופן יחסי. בעוד סידן פעיל בין תאיים קליטה מוסדר על ידי הורמון יותרת התריס (PTH, הורמון פפטיד המסונתז ב בלוטת התריס) ו קלציטריול (צורה פעילה פיזיולוגית של ויטמין D3, 1,25-דיהידרוקסילכולקלציפרול, 1,25- (OH) 2-D3) בהתאמה), דיפוזיה פסיבית פסיבית נותרת ללא השפעה על הורמונים רשום. ויסות ספיגת הסידן הטרנס-אפיטל על ידי PTH ו- קלציטריול, בהתאמה, נדון בפירוט רב יותר להלן. באנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל), סידן נקשר לחלבון ספציפי המחייב סידן (תחבורה) הנקרא קלבינדין, המעביר סידן דרך האנטרוציטים לבזולטרלי (הרחק מהמעי) קרום תא. 1,25- (OH) 2-D3 מוביל לגירוי בתיווך קולטן של ביטוי תאיים (בתוך התא) של קלבינדין. סידן נכנס לזרם הדם באמצעות Ca2 + -ATPase טרנסממברני (מערכת תחבורה הפועלת תחת אנרגיה ו אדנוזין צריכת טריפוספט (ATP), בהתאמה) ונושא חילופי Ca2 + / 3 Na + (טרנספורטר סידן המונע על ידי שיפוע Na +). קצב ספיגת הסידן תלוי במגוון גורמים ומשתנה בין 15% ל -60%. לאחר ינקות, ספיגת הסידן מציגה את היעילות הגבוהה ביותר בגיל ההתבגרות (~ 60%), ואז יורדת ל 15-20% בבגרות. הגורמים הבאים מעכבים את ספיגת הסידן, כולל היווצרות מורכבת:

הגורמים הבאים מקדמים את ספיגת הסידן:

  • ספיגה סימולטנית של סידן עם אוכל
  • חלוקה למספר מנות אישיות ביום
  • 1,25-דיהידרוקסילכולקלציפרול (1,25- (OH) 2-D3) - מגרה סינתזת קלבינדין תאית.
  • סוכרים הניתנים לספיגה בקלות, כגון לקטוז (חלב סוכר).
  • חומצה לקטית
  • חומצת לימון
  • חומצות אמינו
  • קזאין פוספופפטידים
  • פחמימות שאינן נספגות, כגון אינולין, פרוקטוליגוסכרידים ולקטולוז, אשר מותססים חיידקית לחומצות שומן קצרות שרשרת במעי הגס (המעי הדק התחתון) ובמעי הגס (המעי הגס) → כתוצאה מירידה בחומציות של לומן במעי מובילה שחרור מוגבר של סידן מאוגד, ומשאיר יותר סידן חופשי זמין לספיגה פסיבית

במהלך הֵרָיוֹן, ספיגת הסידן מוגברת - בתיווך PTH ו- קלציטריול, בהתאמה - כדי להתאים את ההעברה היומית של סידן על פני השטח שליה (שליה) ל עוּבָּר (ילד שטרם נולד), הממוצע הוא 250 מ"ג בשליש השלישי (השליש השלישי של הֵרָיוֹן). בנוסף לעלייה במעי (מעיספיגת סידן, הדרישה הנוספת של האישה ההרה מתמלאת על ידי שחרור סידן מוגבר מהשלד לאחר השליש הראשון. בהשוואה לנשים בהריון, הפסדי סידן עם חלב, אשר נע בין 250 ל -350 מ"ג ליום, מפוצה עבור נשים מיניקות על ידי גיוס סידן מוגבר מעצם בלבד, וכתוצאה מכך 5% עצם מסה אובדן לאחר שישה חודשי הנקה. עם זאת, בתוך 6-12 חודשים לאחר הגמילה, שיקום העצם מתרחש ללא קשר ל מנהל של סידן תוספים-נניח שצריכת סידן מספקת.

הובלה והפצה בגוף

תכולת הסידן בגוף האדם היא בערך 25-30 גרם (0.8% ממשקל הגוף) בלידה וכ- 900-1,300 גרם (עד 1.7% ממשקל הגוף) בבגרות. כ- 99% מכלל הסידן בגוף הוא חוץ-תאי (מחוץ לתאים) במערכת השלד, כולל השיניים, שם הוא מאוחסן בעיקר בצורה קשורה כסידן לא מומס. פוספט או הידרוקסיפטיט (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2). בעצם, סידן מהווה כ- 39% מכלל תכולת המינרלים. רק מעט פחות מ -1% מכלל הגוף מסה של סידן ממוקם ברקמות גוף אחרות (~ 7 גרם) נוזלי גוף (~ 1 גרם). לפיכך, תכולת הסידן התאי נמוכה פי 10,000 מתכולת הסידן החוץ-תאית. כדי לשמור על ריכוז שיפוע בין הסידן החוץ-תאי לתוך-תאי, קרום תא הוא חדיר במידה רבה (אטום) לסידן בתנאי מנוחה. בנוסף קיימות מערכות משאבת טרנסמברנה או מערכות הובלה, כגון Ca2 + -ATPases (Ca2 + מובילים הפועלים בצריכת ATP) ונשאי Ca2 + / 3 Na + (מובילי Ca2 + המונעים על ידי שיפוע Na +), המובילים סידן מחוץ לתא. בקרומים של הרשתית האנדופלזמית (ER, מערכת ערוצים מסועפת עשירה של חללים מישוריים בתאים האאוקריוטים) נמצאים Ca2 + -ATPases ספציפיים, מה שמכונה SERCAs (sarco- / endiclasmatic reticulum Ca2 + -ATPases), אשר שניהם יכולים לשאוב סידן מהציטוזול לתוך ה- ER - אחסון תוך תאי - ולהעביר את המינרל בחזרה לציטוזול לתפקודים תאיים לאחר גירוי התא עם גירויים מתאימים לגיוס סידן. ניתן להבחין בשלושה שברים שונים של סידן דם. סידן מיונן וחופשי מהווה את השבר הגדול ביותר עם כ -50%, ואחריו חלבון (אלבומין-, סידן קשור (גלובולין)) (40-45%) וסידן מורכב בליגנדים בעלי משקל מולקולרי נמוך, כגון ציטראט, פוספט, סולפט וביקרבונט (5-10%). הן מחסור בחלבונים והן תזוזות ה- pH משפיעים על היחס בין שברי הסידן זה לזה. לדוגמה, חומצה (דם pH <7.35) מוביל להפחתה ו אלקלוזיס (דם pH> 7.45) לעלייה קשירת חלבון של סידן בסרום, וכתוצאה מכך עלייה או ירידה מקבילה בשיעור הסידן המיונן החופשי בסרום - בכ- 0.21 mmol / l Ca2 + ליחידת pH. שבר הסידן החופשי המיונן (1.1-1.3 ממול / ליטר) מייצג את הצורה הפעילה ביולוגית ונשלט על ידי הומאוסטטי. הורמון יותרת התריס, 1,25- (OH) 2-D3, ו- קלציטונין (הורמון פפטיד המסונתז בתאי C של בלוטת התריס) (ראה להלן). לפיכך, סידן בסרום הכולל ריכוז נשמר קבוע בטווח צר יחסית (2.25-2.75 mmol / l).

הַפרָשָׁה

סידן מופרש בעיקר בשתן ובצואה (צואה) ובזיעה מעט. הכליה (כליהכמות הסידן המסולקת בתנאים רגילים נמוכה מ -4 מ"ג לק"ג משקל גוף ליום או פחות מ -300 מ"ג ליום אצל גברים ופחות מ -250 מ"ג ליום אצל נשים. הפרשת סידן כליה נובעת מסינון גלומרולרי וספיגה מחודשת של הצינור. (ספיגה מחדש על ידי צינורות הכליה), המתרחשת בצורה פסיבית בצינור הפרוקסימלי (החלק העיקרי של צינוריות הכליה) ובאופן פעיל בצינור הדיסטלי (החלק האמצעי של צינוריות הכליה) - בשליטת PTH, 1,25- (OH) 2 -D3 ו- קלציטונין - ומהווה יותר מ- 98% מהסכום המסונן. זה ממחיש כי ה- כליה ממלא תפקיד מכריע בהומאוסטזיס של סידן, או בשמירה על רמת סידן קבועה בסרום. הגורמים הבאים מקדמים הפרשת סידן בכליות:

  • עלייה בצריכת הסידן דרך הפה, למשל באמצעות תוספי תזונה (למשל, תזונתיים תוספים).
  • קפאין - בשנת קָפֶה, ירוק ו תה שחור, וכו '
  • נתרן - כמרכיב של מלח שולחן (נתרן כלוריד, NaCl); על כל 2 גרם תזונה נתרן, 30-40 מ"ג סידן הולך לאיבוד בשתן.
  • צריכת חלבונים מוגברת - חלבון מן החי וגם מהצומח; 1 גרם חלבון מגביר את הפרשת הסידן בכליות ב-0.5-1.5 מ"ג
  • צריכת פוספט מוגברת - בנקניקיות, גבינה מעובדת, משקאות קלים וכו '; יחס סידן פוספט ב דיאטה של 1: 1.0-1.2 נחשב אופטימלי
  • צריכת אלכוהול מוגברת
  • כרוני חומצה (pH בדם <7.35)

היפרקלציאוריה אידיופטית (סידן בשתן גבוה מבחינה פיזיולוגית ריכוז,> 4 מ"ג סידן / ק"ג משקל גוף ליום) נובע מחריגה גנטית עם ביטוי משתנה בו הסיבה אינה ידועה - סופגת (משפיעה על המעי), כלייתית (משפיעה על הכליות) או תזונתית. אנשים עם hypercalciuria אידיופטית, הנמצאים בסיכון מוגבר לאורוליטיאזיס (היווצרות כליה אבנים) בהשוואה לאנשים בריאים, מראים רגישות גבוהה יותר למלח (מילים נרדפות: רגישות למלח; רגישות למלח; רגישות למלח) בהשוואה לאנשים בסיכון רגיל אבנים בכליות. הגבלת מלוחים וחלבונים מובילה לנורמליזציה של הפרשת סידן כלייתית בחולים עם יתר לחץ דם. סידן המופרש (מופרש) למערכת העיכול נתון לספיגה חוזרת של המעי (ספיגה חוזרת). 85% הנותרים (15-18 מ"ג ליום) הולכים לאיבוד עם צואה (צואה). אובדן סידן עם זיעה מוערך בכ- 224-4 מ"ג ליום, כאשר הפסדי חובה נעים בין 96 ל- 3 מ"ג ליום.

ויסות הורמונלי של הומאוסטזיס סידן

מכיוון שסידן ממלא תפקיד מרכזי במספר פונקציות חיוניות באורגניזם האנושי, שמירה על ריכוז סידן חופשי מיונן חוץ-תאי חיונית. סידן חופשי מיונן במינון קשור זה בזה לתאי הסידן השונים - עצם, מעי דק, כליות - ונשמרת קבועה במגבלות צרות על ידי מערכת רגולטורית הורמונלית מורכבת. ההורמונים הבאים מעורבים בוויסות מטבוליזם הסידן:

  • הורמון יותרת התריס
  • קלציטריול (1,25-דיהידרוקסילכולקלציפרול, 1,25- (OH) 2-D3)
  • קלציטונין

אל האני הורמונים המפורטים משפיעים על ספיגת הסידן במעי, הפרשת סידן בכליות ושחרור או ספיגת סידן לעצם. במקרה של חריגות קלות בריכוז הסידן החופשי מחוץ לתא, בדרך כלל מספיקים מנגנוני הפיצוי במעי ובכליות. רק כאשר מנגנוני ויסות אלה נכשלים משתחרר סידן מהשלד, וכתוצאה מכך אובדן מסת העצם הקשור להחלשת היציבות המכנית של העצם. שינויים בריכוז הסידן החוץ תאי מורגשים על ידי קרום ספציפי חלבונים נקראים חיישני סידן, השייכים למשפחת-העל של קולטנים חדירים קרום חדירים פי 7. קולטנים ספציפיים לסידן באים לידי ביטוי בעיקר על ידי תאי פרתירואיד, המשחררים PTH באופן תלוי סידן, על ידי תאי C של בלוטת התריס, המופרשים קלציטונין באופן תלוי סידן, ועל ידי תאי כליה, המסנתזים את 1,25- (OH) 2-D3 הפעיל באופן תלוי סידן. בנוסף, ניתן לאתר חיישני סידן גם במספר סוגי תאים אחרים, כמו אוסטאוקלסטים (תאים המפנים עצם) ואנטרוציטים (תאי אפיתל במעי). ההנחה היא כי באמצעות הקולטנים הרגישים לסידן אפנון תלוי סידן (עלייה) של השפעת ה- הורמונים PTH, קלציטריול וקלציטונין מתרחש ברמה של תאי המטרה - עצם, מעי דק, תאי כליה. ריכוז סידן ללא תאיים נמוך - הורמון יותרת התריס וקלציטריול.

כאשר רמות הסידן בסרום יורדות - כתוצאה מצריכה לא מספקת או מאובדן מוגבר - PTH מסונתז יותר ויותר (נוצר) בתאי הפרתירואיד ומופרש (מופרש) לזרם הדם. PTH מגיע לכליה, שם הוא מגרה את הביטוי של 1-אלפא-הידרוקסילאז וכך הסינתזה של 1,25- (OH) 2-D3, הצורה הפעילה הביולוגית של ויטמין D. בעצם, PTH ו- 1,25- (OH) 2-D3 מעוררים את פעילות האוסטאוקלסטים, אשר עוֹפֶרֶת לספיגה (פירוק) של חומר העצם. לאחר מכן סידן משתחרר מעצם ומשוחרר לחלל החוץ תאי. מכיוון שסידן מאוחסן במערכת השלד בצורה של הידרוקסיפטיט (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), יוני פוספט מגויסים מעצם בו זמנית - מתאם קרוב (קשר) של חילוף החומרים של סידן ופוספט. בקרום גבול המברשת של המעי הדק הפרוקסימלי, קלציטריול מקדם ספיגת סידן בין-תאית פעילה והן ספיגה חוזרת של פוספט והובלת סידן ופוספט לחלל החוץ-תאי. בכליה, PTH מגביר ספיגה חוזרת של סידן בצינוריות תוך עיכוב ספיגה חוזרת של פוספט צינורי. לבסוף, יש הפרשת כליות מוגברת של פוספט, שהגבירה את הצטברותם בגלל התגייסות של סידן פוספט מהעצם וספיגה חוזרת מהמעי. הירידה ברמת הפוספט בסרום מצד אחד מונעת משקעים של סידן פוספט ברקמות ומצד שני מעוררת שחרור סידן מעצם - לטובת ריכוז סידן בסרום. התוצאה של ההשפעות של PTH ושל קלציטריול על תנועות סידן בין-מחלקות ברמות סידן בסרום נמוכות היא עלייה ונורמליזציה של ריכוז סידן חופשי מחוץ לתאים, בהתאמה. רמות גבוהות של 1,25- (OH) 2-D3 בסרום עוֹפֶרֶת לעיכוב של סינתזת PTH והתפשטות (גדילה והתפשטות) של תאי פרתירואיד - משוב שלילי. מנגנון זה מתקדם דרך קולטני ויטמין D3 של תאי פרתירואיד. אם קלציטריול תופס את הקולטנים הללו ספציפיים לעצמו, הויטמין יכול להשפיע על חילוף החומרים של איבר היעד. ריכוז סידן ללא תאיים גבוה - קלציטונין

עלייה בסידן המיונן החוץ-תאי גורמת לתאי C בבלוטת התריס לסנתז ולהפריש (להפריש) יותר קלציטונין. קלציטונין מעכב את פעילות האוסטיאוקלסטים על העצם ובכך פירוק רקמת העצם, מה שמקדם את שקיעת הסידן בשלד. יחד עם זאת, הורמון הפפטיד מגרה את הפרשת הסידן בכליות. באמצעות מנגנונים אלה, קלציטונין מוביל לירידה בריכוז הסידן בסרום. קלציטונין מייצג אנטגוניסט ישיר (יריב) ל- PTH. לפיכך, כאשר מוגבר הסידן החופשי מחוץ לתאים, הסינתזה וההפרשה של PTH מה- בלוטת התריס וייצור הכליות 1,25- (OH) 2-D3 המושרה על ידי PTH מופחת. התוצאה היא ירידה בגיוס של סידן פוספט מהעצם, הפחתה של ספיגת סידן במעי וירידה בספיגת סידן מחדש בצינוריות, ובכך מוגברת הפרשת סידן בכליות. התוצאה, עולה בקנה אחד עם מנגנון פעולה של קלציטונין, היא ירידה בריכוז סידן ללא תאים ונורמליזציה של רמות הסידן בסרום.

מאזן סידן

סִידָן לאזן תלוי בגיל. בשלב הצמיחה ב ילדות והתבגרות, בהנחה שצריכת סידן מספקת, יש סידן חיובי לאזן, עם יותר סידן הנספג בגוף מאשר מוסר בכליות ובמעיים. הפעילות המוגברת של אוסטאובלסטים (תאים היוצרים עצם) מובילה לאגירת סידן מוגברת בחומר העצם ובכך לאגירת סידן מוגברת. מסת או שיא המינרלים העצם המרבית צפיפות עצם נרכש בעיקר בגיל ההתבגרות ובבגרות הצעירה. לפיכך, לבנות ונשים בהתאמה יש כ- 90% מכלל תכולת המינרלים השלדיים עד גיל 16.9 ± 1.3 שנים וכ- 99% עד גיל 26.2 ± 3.7 שנים. אצל בנים וגברים, בהתאמה, ניתן לראות עיכוב של כ -1.5 שנים. ככלל, שיא מסת העצם מגיעה לגיל 30. בערך תכולת המינרלים העצמית מאפיינת באופן לא מספיק את העצם בפועל. כוח. במקום זאת, הוא נקבע על ידי גורמים כמו פעילות גופנית, מסת שריר, מבנה גוף וגודל. מגיל 30 יש סידן בשיווי משקל לאזן במשך מספר עשורים של חיים, כאשר כמות הסידן הנספגת בגוף מתואמת עם כמות הסידן המופרשת בכליה ובצואה. לדוגמא, עם צריכת סידן של 1,000 מ"ג, נספג כ- 200 מ"ג וכ- 200 מ"ג מסולק על ידי הכליות, ואילו 250-500 מ"ג משתחרר מעצם ונספג מחדש כחלק מתהליכי שיפוץ. כדי למנוע שמאזן הסידן יהפוך לשלילי, יש להקפיד על צריכת סידן תזונתית מספקת. למרות מטבוליזם מאוזן של סידן, צפיפות עצם פוחת ברציפות מגיל 30. אצל אנשים בריאים, אובדן מסת המינרלים העצם הוא כ -1% בשנה. הגורם לאובדן מסת העצם עם העלייה בגיל הוא הפעילות המוגברת של אוסטאוקלסטים (תאים משפילי עצם), המלווה בפירוק מוגבר של רקמת העצם ושחרור סידן מוגבר מעצם. לבסוף, יותר סידן מופרש בשתן ובצואה מאשר נספג במעי הדק ובעצם. לכן לקשישים מאזן סידן שלילי. בפרט, מסת העצם פוחתת בהדרגה אצל נשים לאחר גיל המעבר (גיל המעבר; גיל המעבר אצל נשים) בגלל מצב האסטרוגן שהשתנה. כתוצאה ממחקרים ניתן היה לראות התרחשות של אובדן עצם וחומר מינרלי אצל נשים בירך הירך צוואר מגיל 37 ובעמוד השדרה מגיל 48. לכן נשים לאחר גיל המעבר נמצאות בסיכון מוגבר להתפתחות אוסטאופורוזיס (אובדן עצם). ככל ש"מסת העצם בשיא "נמוכה יותר, כך הסיכון ללהיות גבוה יותר אוסטאופורוזיס. מחקרים בקרב נשים לאחר גיל המעבר הראו שרמת צריכת הסידן דרך הפה קשורה קשר הדוק לסיכון לשברים בירך. סִידָן מנהל של 800-1,000 מ"ג ליום הביא להפחתת פעילות האוסטאוקלסט אצל הנבדקים, אשר עצרו את ספיגת העצם או אובדן מסת העצם והפחיתו שֶׁבֶר שכיחות.