Кальций в организме человека¶

Кальций — химический элемент 2-й группы периодической таблицы, щёлочноземельный металл; в организме человека является основной структурной составляющей костей и зубов, а также ключевым внутриклеточным сигналом, участвующим в сокращении мышц, передаче нервных импульсов, свёртывании крови и регуляции обмена веществ. Содержание кальция в теле взрослого человека составляет около 1000—1300 г, из которых 99 % находится в костной ткани и зубной эмали в форме гидроксиапатита, а остальные 1 % распределён в мягких тканях, межклеточной жидкости и крови.

¶Роль в организме

¶Структурная функция

Основная доля кальция входит в состав минеральной матрицы костей. Гидроксиапатит — кристаллическое соединение Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ — обеспечивает прочность и жёсткость скелета. Костная ткань при этом является динамическим резервуаром: в ходе непрерывного костного ремоделирования остеокласты разрушают старую кость с высвобождением кальция в кровь, а остеобласты включают его обратно в новую ткань. В норме эти процессы сбалансированы.

¶Физиологические функции ионизированного кальция

Ионизированный кальций в плазме крови (норма — 2,25—2,6 ммоль/л) выполняет ряд критических функций:

• Мышечное сокращение. Связывание кальция с тропонином С в мышечных волокнах запускает актин-миозиновое взаимодействие и сокращение мышцы.
• Нервная передача. Кальций участвует в высвобождении нейромедиаторов из пресинаптических терминалей.
• Свёртывание крови. Является кофактором IV фактора свёртывания, без которого каскад образования тромбина не запускается.
• Секреция. Необходим для экзоцитоза гормонов и ферментов в железах.
• Сигнальная функция. Кальций — универсальный вторичный посредник: изменения его концентрации в цитоплазме регулируют десятки ферментов, в том числе протеинкиназы.

¶Обмен кальция

¶Регуляция

Уровень кальция в крови контролируется тремя гормонами:

¶Всасывание и выведение

Кальций всасывается в тонкой кишке; эффективность зависит от активной формы витамина D, кислотности желудочного сока, содержания лактозы и фитатов. Выводится кальций преимущественно с калом (несвободная фракция), а также с мочой и потом. В норме почки реабсорбируют около 98 % фильтрованного кальция.

¶Суточная потребность

Рекомендуемая норма потребления для взрослых в России составляет 1000 мг в сутки (для подростков 1300 мг, для беременных и кормящих — 1000—1300 мг, для пожилых женщин — 1200 мг). Основные пищевые источники:

• молочные продукты (молоко, кефир, твёрдые сыры — до 1200 мг на 100 г в некоторых сортах);
• рыба с костями (сардины, лосось консервированный);
• бобовые, орехи, семена кунжута;
• зелень (петрушка, укроп, листовая капуста);
• обогащённые продукты (соевые напитки, соки с добавлением кальция).

Биодоступность кальция из молочных продуктов составляет около 30—35 %, из растительных источников — существенно ниже из-за фитатов и оксалатов.

¶Дефицит

Дефицит кальция (гипокальциемия) проявляется судорогами икроножных мышц, парестезиями, ломкостью ногтей, сухостью кожи. Хронический недостаток в детском возрасте приводит к рахиту, у взрослых — к остеопении и повышенному риску переломов. Наиболее уязвимы:

• женщины в постменопаузе (снижение эстрогена усиливает костную резорбцию);
• пожилые люди (снижение синтеза витамина D в коже);
• люди с лактазной недостаточностью, исключающей молочные продукты;
• пациенты, получающие длительную терапию глюкокортикоидами.

¶Избыток

Гиперкальциемия (уровень выше 2,75 ммоль/л) сопровождается тошнотой, запорами, полиурией, сонливостью. Хронический избыток повышает риск мочекаменной болезни и может способствовать кальцификации сосудов. Верхний допустимый уровень потребления — 2500 мг в сутки для взрослых и 1300 мг для подростков до 18 лет. Избыток чаще возникает на фоне первичного гиперпаратиреоза или при неконтролируемом приёме добавок.

¶Взаимодействие с другими веществами

• Витамин D₃ — повышает всасывание кальция в 2—3 раза.
• Магний — дефицит магния нарушает действие паратгормона.
• Фосфор — избыток фосфатов снижает доступность кальция.
• Витамин K₂ — участвует в карбоксилировании остеокальцина, белка, фиксирующего кальций в кости.
• Щелавелочные средства и некоторые антибиотики — образуют с кальцием нерастворимые комплексы, снижая всасывание лекарств.

¶Кальций в медицине

Определение уровня кальция в сыворотке (общего и ионизированного) — рутинный биохимический анализ, назначаемый при подозрении на нарушения паращитовидных желёз, почечной недостаточности, онкологических заболеваниях. Для оценки плотности костной ткани используется денситометрия. Препараты кальция (карбонат, цитрат, глюконат) назначают при гипокальциемии, остеопорозе и в составе комплексной терапии аллергических реакций.

¶Интересные факты

Природный кальций состоит из четырёх стабильных изотопов: ⁴⁰Ca (96,94 %), ⁴²Ca, ⁴³Ca и ⁴⁴Ca. Изотоп ⁴⁰Ca является продуктом распада радиоактивного ⁴⁰K, что лежит в основе калий-аргонового метода датирования горных пород. Элемент открыт в 1808 году английским химиком Гемфри Дэви электролизом расплава извести, название происходит от латинского calx — «известь».

¶Источники

• Институт медицины (США). Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D. — 2011.
• ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии». Рекомендуемые величины потребления пищевых веществ для населения России. — М., 2021.
• Шилов В. Н. Микроэлементы в клинической практике. — М.: МЕДпресс-информ.
• Mahan L. K., Raymond J. L. Krause's Food & the Nutrition Care Process. — Elsevier, 2017.