Кальций (Ca)

Биологическая роль

Кальций — минерал, содержащийся в организме человека в большем, чем другие ионы, количестве. В среднем, в теле человека содержится около 1 кг кальция, причем 99% находится в скелете, 0,87 г – в мышцах и 0,41 г – в коже. Между костной тканью и тканевой жидкостью постоянно происходит обмен кальция. В организме кальций существует в свободной форме (ионизированной), связанной с протеинами, комплексированной с анионами (лактат, бикарбонат, цитрат и др.). Ионизированный кальций составляет около 50% от всего его количества в крови и является наиболее информативным показателем кальциевого обмена.

Взаимодействие в организме

В обычных физиологических условиях обмен кальция складывается из нескольких направлений:

• всасывание в тонкой кишке и поступление в кровоток (при участии кальций-связывающего белка);
• перенос с кровью и отложение в скелете (минерализация);
• высвобождение, мобилизация из кости в кровоток;
• поступление в мягкие ткани (нервная, мышечная и др.) и выход из них в кровоток;
• секреция из крови в просвет кишечника и удаление с экскрементами (основной путь выведения кальция из организма);
• секреция с мочой и обратная реабсорбция в почечных канальцах (с мочой выделяется не более 20–30% кальция, выводимого из организма).

Фосфорно-кальциевый обмен в организме регулируется многокомпонентной гормональной системой, важнейшими составляющими которой являются: витамин D и его активная форма 1,25-диоксивитамин D (кальцитриол), паратиреоидный гормон, тиреокальцитонин, а также гормон роста, половые гормоны, пролактин, инсулин и др. Благодаря взаимодействию этих регуляторов удается поддерживать постоянство соотношения Са:Р в крови, что необходимо для правильного формирования скелета. Фосфорно-кальциевый обмен в организме регулируется многокомпонентной гормональной системой, важнейшими составляющими которой являются: витамин D и его активная форма 1,25-диоксивитамин D (кальцитриол), паратиреоидный гормон, тиреокальцитонин, а также гормон роста, половые гормоны, пролактин, инсулин и др. Благодаря взаимодействию этих регуляторов удается поддерживать постоянство соотношения Са:Р в крови, что необходимо для правильного формирования скелета.

Заболевания, вызываемые дефицитом минерала кальция (Са)

Недостаточное поступление в организм кальция может иметь серьезные последствия, одно из самых опасных - снижение плотности и прочности костной ткани и развитие остеопороза, что приводит к повышению риска переломов. В Российской Федерации 14 млн человек (10% населения страны) страдают остеопорозом, еще 20 млн имеют остеопению. К другим неприятным последствиям дефицита кальция относятся ухудшение состояния зубов, волос и ногтей, появление судорог в мышцах и нарушение их сократимости (снижение тонуса), возможны нарушения процессов свертывания крови и работы иммунной системы. Особо опасно недостаточное потребление кальция в детском возрасте – это может приводить к задержке роста и развития ребенка, деформации (искривлению) конечностей и позвоночника и формированию неправильной осанки. В настоящее время низкая минеральная плотность костной ткани регистрируется у 29-59%, а замедление темпов созревания скелета и недостаточная минерализация костной ткани - у 70% школьников.

Помимо обеспечения организма достаточным количеством кальция, необходимо принимать во внимание, что на его усвоение оказывает существенное влияние множество факторов. Ключевым фактором, влияющим на всасывание кальция, является витамин Д - он обеспечивает активный транспорт кальция через стенку тонкой кишки. Показано, что при отсутствии витамина Д путем пассивного всасывания абсорбируется только 10-15% кальция, принятого с пищей. Важную роль в усвоении кальция играет фосфор. Всасыванию кальция также способствуют белковая пища, лимонная кислота и лактоза.

Затрудняют всасывание кальция и нарушают его утилизацию избыточное содержание в пище фитиновой кислоты (которой богаты злаки), неорганических фосфатов, жирных и щавелевой кислот. К нарушению всасывания кальция также могут приводить воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта.

При избыточном потреблении животных жиров, при переваривании которых высвобождаются насыщенные жирные кислоты, кальций способен связываться с кислотами в нерастворимые соли и в значительном количестве выводиться с калом. Этим объясняется остеомаляция у людей с нарушением всасывания жиров. Желчные кислоты, способствуя всасыванию жирных кислот, улучшают утилизацию кальция.

Источники кальция

Лучшими пищевыми источниками кальция являются молоко и молочные продукты, которые удовлетворяют физиологическую потребность в этом нутриенте на 50–60%. 500 мл коровьего молока полностью обеспечивают суточную потребность человека в кальции. Недостаток молочных продуктов в ежедневном рационе питания детей неизбежно ведет к дефициту кальция, способствует постепенному развитию обменных нарушений.

Содержание кальция в мясе, рыбе, хлебе, крупах и овощах незначительно и не может покрыть потребность человека при обычном уровне потребления.

Нормы физиологической потребности

Суточная потребность в кальции изменяется с возрастом, достигая максимальных значений в подростковом и пожилом возрасте. Это связано с тем, что в период с 11 до 18 лет происходит интенсивный рост скелета, требующий больших затрат кальция, а после 60 лет усвоение кальция снижается, а процессы резорбции костей (вымывания кальция) начинают преобладать над процессами формирования костной ткани. У женщин снижение плотности и прочности костной ткани может начинаться уже после 40-50 лет - в связи с угасанием функции яичников. Продуцируемые яичниками женские половые гормоны играют важную роль в поддержании положительного кальциевого баланса. Поэтому менопаузальный остеопороз является в настоящее время весьма актуальной проблемой, а применение препаратов кальция в комбинации с витамином Д (обеспечивающим лучшее усвоение кальция) является неотъемлемым компонентом схем профилактики и терапии менопаузального остеопороза.

В ряде случаев потребность в кальции может возрастать. Например, при тяжелой физической работе и высокой температуре окружающей среды потеря кальция с потом может достигать 30% всех потерь элемента (в норме с калом до 70-80% и мочой). Также расход кальция существенно возрастает при беременности и лактации.

Рекомендуемая суточная норма потребления кальция (Методические рекомендации «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», МР 2.3.1.0253-21):

Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для детей и подростков Российской Федерации

Токсичность

Неблагоприятные эффекты от приема пищевых добавок кальция, обеспечивающих его поступление до 2400 мг/сут, не описаны. Возможно нарушение всасывания железа. Ежедневное потребление более чем 2400 мг кальция может нарушать функцию почек, способствовать образованию камней. Добавка кальция не приводит к повышенному риску формирования камней у здоровых взрослых, но может способствовать этому у пациентов с абсорбтивной или почечной гиперкальциурией, первичным гиперпаратиреозом и саркоидозом.

Физиологическая роль кальция в организме

Кальцию присущ ряд важнейших функций в организме:

• формирование костей, дентина и эмали зубов;
• участие в процессах сократимости мышц с регуляцией трансмембранного потенциала клетки, нервной и нервно-мышечной проводимости
• обеспечение оптимальных условий коагуляции крови с контролем каскада ее свертывания;
• регуляция проницаемости стенок сосудов;
• поддержание кислотно-щелочного баланса организма;
• активация ряда ферментов и функции некоторых эндокринных желез (например, усиление действия вазопрессина — гормона, регулирующего тонус сосудов);
• противовоспалительное, антистрессовое, десенсибилизирующее, противоаллергическое действие;
• участие в формировании кратковременной памяти и обучающих навыков;
• активация апоптоза и транскрипционного аппарата клеток.

Большинство функций с участием кальция реализуется на внутриклеточном уровне, поэтому его содержание в сыворотке крови и внеклеточных жидкостях связано с его количеством в мембранах и органеллах клетки. Столь широкие физиологические функции кальция предопределяют значительные нарушения роста, развития, адаптации организма к условиям внешней среды, возникающие как при недостаточном, так и при избыточном поступлении иона в организм.