Паратгормон и кальцитонин. Химическая природа. Механизм действия на молекулярном уровне. Влияние на. Действие паратгормона Действие паратгормона на кишечник
К гормонам белковой природы относится также паратиреоидный гормон (паратгормон), точнее, группа паратгормонов, различающихся последовательностью аминокислот. Они синтезируются паращитовидными железами. Еще в 1909 г. было показано, что удаление паращитовидных желез вызывает у животных тетанические судороги на фоне резкого падения концентрации кальция в плазме крови; введение солей кальция предотвращало гибель животных. Однако только в 1925 г. из паращитовидных желез был выделен активный экстракт, вызывающий гормональный эффект – повышение содержания кальция в крови. Чистый гормон был получен в 1970 г. из паращитовидных желез крупного рогатого скота; тогда же была определена его первичная структура. Выяснено, что паратгормон синтезируется в виде предшественника (115 аминокислотных остатков) пропаратгормона, однако первичным продуктом гена оказался препропаратгормон, содержащий дополнительно сигнальную последовательность из 25 аминокислотных остатков. Молекула паратгормона быка содержит 84 аминокислотных остатка и состоит из одной полипептидной цепи.
Выяснено, что паратгормон участвует в регуляции концентрации катионов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты в крови. Как известно, концентрация кальция в сыворотке крови относится к химическим константам, суточные колебания ее не превышают 3–5% (в норме 2,2–2,6 ммоль/л). Биологически активной формой считается ионизированный кальций, концентрация его колеблется в пределах 1,1–1,3 ммоль/л. Ионы кальция оказались эссенциальными факторами, не заменимыми другими катионами для ряда жизненно важных физиологических процессов: мышечное сокращение, нервно-мышечное возбуждение, свертывание крови, проницаемость клеточных мембран, активность ряда ферментов и т.д. Поэтому любые изменения этих процессов, обусловленные длительным недостатком кальция в пище или нарушением его всасывания в кишечнике, приводят к усилению синтеза паратгормона, который способствует вымыванию солей кальция (в виде цитратов и фосфатов) из костной ткани и соответственно к деструкции минеральных и органических компонентов костей.
Другой орган-мишень паратгормона – это почка. Паратгормон уменьшает реабсорбцию фосфата в дистальных канальцах почки и повышает канальцевую реабсорбцию кальция.
Следует указать, что в регуляции концентрации Са 2+ во внеклеточной жидкости основную роль играют три гормона: паратгормон, кальцитонин, синтезируемый в щитовидной железе, и кальцитриол – производное D 3 . Все три гормона регулируют уровень Са 2+ , но механизмы их действия различны. Так, главная роль кальцитриола заключается в стимулировании всасывания Са 2+ и фосфата в кишечнике, причем против концентрационного градиента, в то время как паратгормон способствует выходу их из костной ткани в кровь, всасыванию кальция в почках и выделению фосфатов с мочой.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Биохимия
Федеральное агентство по образованию.. бузулукский гуманитарно технологический институт.. филиал государственного образовательного учреждения..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Предмет биохимии
Биологическая химия- это наука, изучающая химический состав органов и тканей организмов и химические процессы и превращения, лежащие в основе их жизнедеятельности.
Современная биохи
История развития биохимии
Можно выделить основные этапы развития биохимической науки.
1. “Протобиохимия”. Концепции процессов жизнедеятельности и их природы, развиваемые в древности, античности, в период средневеко
Методы изучения
Основным объектом биохимии является изучение обмена веществ и энергии. Совокупность процессов, неразрывно связанных с жизнедеятельностью, принято называть обменом веществ.
Обмен вещ
Значимость биохимии как науки
Сейчас уже невозможно представить ни одну науку, которая бы не обходилась без достижений биохимии. Значение биологической химии нельзя не учитывать. Она имеет как научное, так и практическое значен
Элементарный состав белков
В настоящее время установлено, что в живой природе не существует небелковых организмов. Белки наиболее важная часть веществ, входящих в состав организма. Впервые белки были обнаруже
Аминокислотный состав белков
Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Аминокислоты мог
Общие химические свойства
Аминокислоты могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы -COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой -NH2
Электрофильно-нуклеофильные свойства
1) Реакция ацилирование – взаимодействие со спиртами:
NаОН
NH3+– CRH – COO- + СН3ОН + НС1 ͛
Внутримолекулярное дезаминирование
Ок-ль
NH3+– 0CH – COO- аспартатаммиаклиаза -ООС –-1С – Н
| ||
Н – С-2Н – СОО-
Биологические функции белков
Функции белков чрезвычайно многообразны. Каждый данный белок как вещество с определенным химическим строением выполняет одну узкоспециализированную функцию и лишь в нескольких отдельных случаях – н
Структуры белка
Получены доказательства предположения К. Линдерстрёма-Ланга о существовании 4 уровней структурной организации белковой молекулы: первичной, вторичной, третичной и четвертичной струк
Определение С-концевой аминокислоты боргидридом натрия
Видно, что в указанных условиях только одна, а именно С-концевая, аминокислота будет превращаться в α-аминоспирт, легко идентифицируемый методом хроматографии. Таким образом, при помощи указан
Физико-химические свойства белков
Наиболее характерными физико-химическими свойствами белков являются высокая вязкость растворов, незначительная диффузия, способность к набуханию в больших пределах, оптическая актив
Химия нуклеиновых кислот
В наше время трудно назвать область естествознания, которую не интересовала бы проблема структуры и функций нуклеиновых кислот. Несмотря на огромный прогресс, достигнутый в последние десятилетия пр
Методы выделения нуклеиновых кислот
При изучении химического состава и строения нуклеиновых кислот перед исследователем всегда стоит задача выделения их из биологических объектов. Нуклеиновые кислоты являются составной частью сложных
Химический состав нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) относятся к сложным высокомолекулярным соединениям, состоят из небольшого числа индивидуальных химических компонентов более простого строения. Так, п
Структура нуклеиновых кислот
Для понимания ряда особенностей структуры ДНК особое значение имели закономерности состава и количественного содержания азотистых оснований, установленные впервые Э. Чаргаффом. Оказалось, что азоти
Первичная структура нуклеиновых кислот
Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают порядок, последовательность расположения мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК и РНК. Такая цепь стабилизируется 3",5"-фос
Вторичная структура нуклеиновых кислот
В соответствии с моделью Дж. Уотсона и Ф. Крика, предложенной в 1953г. на основании ряда аналитических данных, а также рентгеноструктурного анализа молекула ДНК состоит из двух цепей, образуя право
Третичная структура нуклеиновых кислот
Выделить нативную молекулу ДНК из большинства источников, в частности хромосом, чрезвычайно трудно из-за высокой чувствительности молекулы ДНК к нуклеазам тканей и гидродинамической деструкции.
Транспортные РНК
На долю тРНК приходится около 10–15% от общего количества клеточной РНК. К настоящему времени открыто более 60 различных тРНК. Для каждой аминокислоты в клетке имеется, по крайней мере, одна специф
Матричная РНК
В ряде лабораторий (в частности, в лаборатории С. Бреннера) были получены данные о возможности существования в клетках в соединении с рибосомами короткоживущей РНК, названной информ
Характеристика ферментов, их свойств
В основе всех жизненных процессов лежат тысячи химических реакций. Они идут в организме без применения высокой температуры и давления, т.е. в мягких условиях. Вещества, которые окисляются в клетках
Отличительные признаки ферментативного и химического катализа
В принципе клетка использует те же самые химические реакции, что и химик в своей лаборатории. Однако на условия протекания реакций в клетке накладываются жесткие ограничения. В лаборатории для уско
Пространственное строение
Причиной всех этих уникальных свойств ферментов является их пространственное строение. Все ферменты представляют собой глобулярные белки, намного превосходящие по размерам субстрат. Именно это обст
Функции коферментов и простетических групп
5.4.1 Коферменты и витамины. Коферменты – это органические вещества, предшественниками которых являются витамины. Некоторые из них непрочно связаны с белком (НАД, НSКоА, и др). есть фермент
Механизм действия ферментов
Структура и функции ферментов, а также механизм их действия почти ежегодно подробно обсуждаются на многих международных симпозиумах и конгрессах. Важное место отводится рассмотрению структуры всей
Уравнения Михаэлиса-Ментен и Лайнуивера-Бэрка
Одним из характерных проявлений жизни является удивительная способность живых организмов кинетически регулировать химические реакции, подавляя стремление к достижению термодинамического равновесия.
Факторы, определяющие активность ферментов. Зависимость скорости реакции от времени
В этом разделе кратко рассмотрены общие факторы, в частности зависимость скорости ферментативной реакции от времени, влияние концентраций субстрата и фермента на скорость реакций, катализируемых фе
Влияние концентраций субстрата и фермента на скорость ферментативной реакции
Из приведенного ранее материала вытекает важное заключение: одним из наиболее существенных факторов, определяющих скорость ферментативной реакции, является концентрация субстрата (и
Активирование и ингибирование ферментов
Скорость ферментативной реакции, как и активность фермента, в значительной степени определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции, а вторые торм
Молекулярный механизм действия металлов в энзиматическом катализе, или роль металлов в активировании ферментами
В ряде случаев ионы металлов (Со2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+) выполняют функции простетических групп ферментов, или служат акцепторами и дон
Применение ферментов
Обладая высокой степенью избирательности, ферменты используются живыми организмами для осуществления с высокой скоростью огромного разнообразия химических реакций; они сохраняют сво
Химия липидов
Липиды представляют собой обширную группу соединений, существенно различающихся по своей химической структуре и функциям. Поэтому трудно дать единое определение, которое подошло бы для всех соедине
Жирные кислоты
Жирные кислоты – алифатические карбоновые кислоты – в организме могут находиться в свободном состоянии (следовые количества в клетках и тканях) либо выполнять роль строительных блоков для большинст
Глицериды (ацилглицеролы)
Глицериды(ацилглицерины, или ацилглицеролы) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Если жирными кислотами этерифицир
Фосфолипиды
Фосфолипидыпредставляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. В состав фосфолипидов входят также азотс
Сфинголипиды (сфингофосфолипиды)
Сфингомиелины.Это наиболее распространенные сфинголипиды. В основном они находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань. Сф
Стероиды
Все рассмотренные липиды принято называть омыляемыми, поскольку при их щелочном гидролизе образуются мыла. Однако имеются липиды, которые не гидролизуются с освобождением жирных кис
Химия углеводов
Впервые термин «углеводы» был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К.Г. Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали, что все углеводы имеют общую формулу C
Биологическая роль углеводов
Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими химическими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека и животных углеводы выполняют важные функции: энер
Моносахариды
Моносахариды можно рассматривать как производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную (альдегидную или кетонную) группу. Если карбонильная группа находится в конце цепи, то
Основные реакции моносахаридов, продукты реакций и их свойства
Реакции полуацетального гидроксила.Уже отмечалось, что моносахариды как в кристаллическом состоянии, так и в растворе в основном существуют в полуацетальных формах.
Олигосахариды
Олигосахариды– углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды,
Полисахариды
Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, связанных друг с другом гликозидными связями и образующих линейные или разветвленные цепи. Наиболее часто встречающимся мон
Гетерополисахариды
Полисахариды, в структуре которых характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев, носят название гетерополисахаридов.
Принято считать, что, поскольку гетерополи
Витамины группы А
Витамин А (ретинол; антиксерофтальмический витамин) хорошо изучен. Известны три витамина группы А: А1, А2 и цис-форма витамина А1, названная
Витамины группы D
Витамин D (кальциферол; антирахитический витамин) существует в виде нескольких соединений, различающихся как по химическому строению, так и по биологической активности. Для человека
Витамины группы К
К витаминам группы К, согласно номенклатуре биологической химии, относятся 2 типа хинонов с боковыми цепями, представленными изопреноидными звеньями (цепями): витамины К1
Витамины группы Е
В начале 20-х годов Г. Эванс показал, что в смешанной пище содержится вещество, которое абсолютно необходимо для нормального размножения животных. Так, у крыс, содержащихся на синте
Витамины, растворимые в воде
Условно можно считать, что отличительной особенностью витаминов, растворимых в воде, является участие большинства из них в построении молекул коферментов (см. табл. 12), представляющих собой низком
Витамин РР
Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин) получил также название антипеллагрического витамина (от итал. preventive pellagra – предотвращающий пеллагру), поскольку его от
Биотин (витамин Н)
В 1916 г. в опытах на животных было показано токсичное действие сырого яичного белка; употребление печени или дрожжей снимало этот эффект. Фактор, предотвращающий развитие токсикоза
Фолиевая кислота
Фолиевая (птероилглутаминовая) кислота (фолацин) в зависимости от вида животных или штамма бактерий, нуждающихся для нормального роста в присутствии этого пищевого фактора, называла
Витамин С
Витамин С (аскорбиновая кислота; антискорбутный витамин) получил название антискорбутного, антицинготного фактора, предохраняющего от развития цинги – болезни, принимавшей в средние
Витамин Р
Витамин Р (рутин, цитрин; витамин проницаемости) выделен в 1936 г. А. Сент-Дьердьи из кожуры лимона. Под термином «витамин Р», повышающим резистентность капилляров (от лат. permeabi
Общее понятие о гормонах
Учение о гормонах выделено в самостоятельную науку – эндокринологию. Современная эндокринология изучает химическую структуру гормонов, образующихся в железах внутренней секреции, з
Гормоны гипоталамуса
Гипоталамус служит местом непосредственного взаимодействия высших отделов ЦНС и эндокринной системы. Природа связей, существующих между ЦНС и эндокринной системой, стала проясняться в последние дес
Гормоны гипофиза
В гипофизе синтезируется ряд биологически активных гормонов белковой и пептидной природы, оказывающих стимулирующий эффект на различные физиологические и биохимические процессы в тканях-мишенях (та
Вазопрессин и окситоцин
Гормоны вазопрессин и окситоцин синтезируются рибосомальным путем. Химическое строение обоих гормонов было расшифровано классическими работами В. дю Виньо и сотр., впервые выделивши
Меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ, меланотропины)
Меланотропины синтезируются и секретируются в кровь промежуточной долей гипофиза. Выделены и расшифрованы первичные структуры двух типов гормонов – α- и β-меланоцитстимули
Адренокортикотропный гормон (АКТГ, кортикотропин)
Еще в 1926 г. было установлено, что гипофиз оказывает стимулирующее влияние на надпочечники, повышая секрецию гормонов коркового вещества. АКТГ, помимо основного действия – стимуляц
Соматотропный гормон (СТГ, гормон роста, соматотропин)
Гормон роста был открыт в экстрактах передней доли гипофиза еще в 1921 г., однако в химически чистом виде получен только в 1956–1957 гг. СТГ синтезируется в ацидофильных клетках пер
Лактотропный гормон (пролактин, лютеотропный гормон)
Пролактин считается одним из наиболее «древних» гормонов гипофиза, поскольку его удается обнаружить в гипофизе низших наземных животных, у которых отсутствуют молочные железы, а так
Тиреотропный гормон (ТТГ, тиротропин)
В отличие от рассмотренных пептидных гормонов гипофиза, представленных в основном одной полипептидной цепью, тиротропин является сложным гликопротеином и содержит, кроме того, по дв
Гонадотропные гормоны (гонадотропины)
К гонадотропинам относятся фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин) и лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютропин), или гормон, стимулирующий интерстициальные клетки. Оба гормона с
Липотропные гормоны (ЛТГ, липотропины)
Среди гормонов передней доли гипофиза, структура и функция которых выяснены в последнее десятилетие, следует отметить липотропины, в частности β- и γ-ЛТГ. Наиболее подробн
Гормоны щитовидной железы
Щитовидная железа играет исключительно важную роль в обмене веществ. Об этом свидетельствуют резкое изменение основного обмена, наблюдаемое при нарушениях деятельности щитовидной железы, а также ря
Гормоны поджелудочной железы
Поджелудочная железа относится к железам со смешанной секрецией. Внешнесекреторная функция ее заключается в синтезе ряда ключевых ферментов пищеварения, в частности амилазы, липазы, трипсина, химо-
Гормоны надпочечников
Надпочечники состоят из двух индивидуальных в морфологическом и функциональном отношениях частей – мозгового и коркового вещества. Мозговое вещество относится к хромаффинной, или адреналовой, систе
Половые гормоны
Половые гормоны синтезируются в основном в половых железах женщин (яичники) и мужчин (семенники); некоторое количество половых гормонов образуется, кроме того, в плаценте и корковом веществе надпоч
Молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала
Несмотря на огромное разнообразие гормонов и гормоноподобных веществ, в основе биологического действия большинства гормонов лежат удивительно сходные, почти одинаковые фундаментальн
Понятие метаболизма
Жизнедеятельность организма обеспечивается тесной связью с внешней средой, которая поставляет кислород и питательные вещества и постоянным превращением этих веществ в клетках организма. Продукты ра
Биологическое окисление
При биологическом окислении от органической молекулы под действием соответствующего фермента отщепляются два атома водорода. В ряде случаев при этом между ферментами и окисленной мо
Переваривание и всасывание
Переваривание углеводов начинается уже в ротовой полости под воздействием слюны, содержащей ферменты амилазу и мальтазу, которые обеспечивают распад углеводов до глюкозы.
В полости желудка
Непрямой прямой
глюкоза (6 атомов углерода)
↓
глюкозо–6- фосфат (6 атомов углерода)
Анаэробный распад
Анаэробный распад начинается с распада глюкозы – гликолиз или с распада гликогена – гликогенолиз. Этот путь распада происходит в основном в мышцах. Сущность этого проц
Изомеризация 3-фосфоглицерата
фосфоизомераза
2 О = С – СН – СН2ОФ2О = С – СН – СН2ОН
| | | |
О- ОН О- ОФ
Аэробный распад
Пируват, образующийся при анаэробном пути распада углеводов, под действием пируватдегидрогеназы (НАД+ и кофермент НSКоА) декарбрксилируется с образованием ацетил коэнзима А.
&nb
Строение и синтез гликогена
Гликоген представляет собой разветвленный полисахарид, мономером которого является глюкоза. Остатки глюкозы соединены в линейных участках 1-4 гликозидными связями, а в местах развет
Регуляция синтеза и его нарушения
Распад гликогена происходит в основном в период между приемами пищи и ускоряется во время физической работы. Этот процесс происходит путем последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюко
Глюконеогенез
Глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Главными субстратами глюконеогенеза являются пируват, лактат, глицерин, аминокислоты. Важнейшей функцией глюконеогенеза
Обмен липидов
Липиды – это разнообразная по строению группа органических веществ, у которых общее свойство – гидрофобность. Жиры – триглицериды – являются самой компактной и энергоемкой формой хранения энергии.
Превращение триглицеридов и окисление глицерина
Переваривание жиров – это гидролиз жиров под действием фермента панкреатической липазы.
Поступивший в клетки нейтральный жир под действием тканевых липаз гидролизуется на глицерин и жирные
Окисление жирных кислот
Жирными кислотами называют как предельные, так и непредельные высшие карбоновые кислоты, углеводородняая цепь которых содержит более 12 углеродных атомов. В организме окисление жирных кислот – чрез
Биосинтез жирных кислот
Наряду с распадом жирных кислот в организме идет и их образование. Биосинтез жирных кислот – процесс многостадийный, циклический.
І стадия. 1) Конденсация СО2.
Превращения глицерофосфатидов
В клетках под действием специфических ферментов фосфолипаз глицерофосфатиды гидролизуются на составные компоненты:
Глицерофосфатиды гидролизуются фосфолипазами на глицерин, жирные кислоты
Значение белков в организме
Белки – это ферменты, гормоны и др. синтез которых из неорганических веществ возможен лишь в организме растений. В животных организмах белок синтезируется из аминокислот, часть которых образуется в
Переваривание и всасывание белка
В полости рта белки не расщепляются, так как отсутствуют протеолитические ферменты. В желудке белки расщепляются под действием желудочного сока, которого в сутки выделяется 2,5 л. В
Биосинтез белка
Биосинтез белка имеет важнейшее научное и клиническое значение. Отличие одного индивидуального белка от другого определяется природой и последовательностью чередования аминокислот, входящих в его с
Дезаминирование аминокислот
Дезаминирование – расщепление аминокислот под действием дезаминаз (оксидаз) с выделением азота в виде аммиака.
1. Прямое дезаминирование характерно для α-аминокислот (
Переаминирование (трансаминирование) аминокислот
Трансаминирование – реакция переноса аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту. Не подвергаются прераминированию только Лиз иТре.
R R" R R"
Декарбоксилирование аминокислот
Декарбоксилирование протекает под действием декарбоксилаз с отщеплением от аминокислоты углекислого газа и образованием аминов.
Обмен сложных белков
16.1 Обмен нуклеопротеидов
Нуклеопротеиды и их производные выполняют в организме многообразные функции, участвуя:
- в синтезе нуклеиновых кислот
Обмен гемоглобина
Из различных хромопротеинов наибольшее значение имеет гемоглобин. Поступающий с пищей гемоглобин в желудочно-кишечном тракте распадается на составные части – глобин и гем. Глобин как белок, гидроли
Конечные продукты распада аминокислот
В организме человека подвергается распаду около 70 г аминокислот в сутки, при этом в результате реакций дезаминирования и окисления биогенных аминов освобождается большое количество
Синтез мочевины, орнитиновый цикл
Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины. Последняя выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обм
Обмен отдельных аминокислот
Главная часть аминокислот идет на синтез белка, остальная часть подвергается превращениям и принимает участие в образовании многих веществ, имеющих большое значение для организма.
Углеродн
Взаимосвязь обмена белков, жиров и углеводов. Обмен воды и минеральных солей
Живой организм и его функционирование находятся в постоянной зависимости от окружающей среды. Интенсивность обмена с внешней средой и скорость внутриклеточных процессов обмена вещес
Взаимосвязь обмена углеводов и жиров
Конечными продуктами обмена веществ являются СО2, Н2О и мочевина. Углекислый газ, образующийся при декарбоксилировании углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот поступает в
Взаимосвязь обмена углеводов и белков
При распаде белков образуются аминокислоты, большая часть которых называется гликогенными и служит источником веществ, необходимых для синтеза углеводов.
Вначале аминокислоты подвергаются
Взаимосвязь обмена белков и жиров
О взаимосвязи этого вида обмена веществ известно мало. Возможно, что превращения аминокислот в жирные кислоты происходит через образование вначале углеводов, хотя некоторые аминокислоты называемые
Понятие о гомеостазе
Организм – термодинамическая открытая система, поэтому это позволяет ему сохранять устойчивость, уровень работоспособности, а также относительное постоянство внутренней среды, которое называется го
Водный обмен и его регуляция
Вода – составная часть организма. Все реакции обмена веществ протекают в водной среде, в которой существуют клетки, и связь между ними поддерживаются через жидкость. Основная часть биологической жи
Минеральный обмен
Минеральные вещества – это незаменимые вещества для организма, хотя и не обладают питательной ценностью и не являются источником энергии. Их значение определяется тем, что они входят в состав всех
Паратгормон синтезируется паращитовидными железами. По химическому строению он является одноцепочечным полипептидом, который состоит из 84 аминокислотных остатков, лишен цистеина и имеет молекулярную массу 9500.
Синонимы: паратиреоидный гормон, паратирин, ПТГ.
Повышение уровня паратгормона в крови может свидетельствовать о наличии первичного или вторичного гиперпаратиреоза синдрома Золингера – Эллисона, флюороза, повреждений спинного мозга.
Биологическим предшественником гормона паратгормона является пропаратгормон, который имеет 6 дополнительных аминокислот на NH 2 -конце. Пропаратгормон производится в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме главных клеток паращитовидных желез и превращается в паратгормон вследствие протеолитического расщепления в комплексе Гольджи.
Функции паратиреоидного гормона в организме
ПТГ оказывает на костную ткань как анаболическое, так и катаболическое действие. Его физиологическая роль заключается в воздействии на популяцию остеоцитов и остеобластов, в результате чего угнетается формирование костной ткани. Остеобласты и остеоциты под влиянием ПТГ выделяют инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины, которые стимулируют метаболизм остеокластов. Последние, в свою очередь, секретируют коллагеназу и щелочную фосфатазу, разрушающие костный матрикс. Биологическое действие осуществляется за счет связывания со специфическими рецепторами паратгормона (ПТГ-рецепторами), расположенными на поверхности клеток. Рецепторы паратгормона располагаются на остеоцитах и остеобластах, однако на остеокластах отсутствуют.
Паратиреоидный гормон опосредованно увеличивает экскрецию фосфатов почками, канальцевую реабсорбцию катионов кальция, путем индукции выработки кальцитриола повышает абсорбцию кальция в тонком кишечнике. В результате действия ПТГ снижается уровень фосфатов в крови, повышается концентрация кальция в крови и снижается в костях. В проксимальных извитых канальцах ПТГ стимулирует синтез активных форм витамина D. Кроме того, к функциям паратгормона относятся увеличение глюконеогенеза в почках и печени, усиление липолиза в адипоцитах (клетках жировой ткани).
Концентрация паратгормона в организме колеблется на протяжении суток, что связано с биоритмами человека и физиологическими особенностями обмена кальция. При этом максимальный уровень ПТГ в крови отмечается в 15 часов, а минимальный – примерно в 7 часов утра.
Патологические состояния, при которых паратгормон повышен, у женщин встречаются чаще, чем у мужчин.
Основным регулятором секреции паратгормона по принципу обратной связи является уровень внеклеточного кальция (стимулирующее действие на секрецию паратгормона приводит к снижению концентрации катионов кальция в крови). Продолжительный дефицит кальция приводит к гипертрофии и пролиферации паратиреоцитов. Снижение концентрации ионизированного магния также стимулирует секрецию паратгормона, однако менее выражено, чем в случае с кальцием. Высокий уровень магния угнетает продукцию гормона (например, при почечной недостаточности). Также ингибирующее действие на секрецию ПТГ оказывает витамин D 3 .
При нарушении выделения паратиреоидного гормона происходит потеря кальция почками, вымывание его из костей и нарушение всасывания в кишечнике.
При повышении концентрации паратгормона активизируются остеокласты, и резорбция костной ткани усиливается. Указанное действие ПТГ опосредуется через остеобласты, продуцирующие медиаторы, стимулирующие дифференциацию и пролиферацию остеокластов. В случае длительно повышенного ПТГ резорбция костной ткани преобладает над ее образованием, что служит причиной развития остеопении. При избыточной выработке паратгормона наблюдается снижение плотности костной ткани (развитие остеопороза), что повышает риск переломов. Уровень сывороточного кальция у таких пациентов повышен, так как под воздействием паратиреоидного гормона кальций вымывается в кровь. Отмечается склонность к камнеобразованию в почках . Кальциноз кровеносных сосудов и нарушения кровообращения могут приводить к развитию язвенных поражений желудочно-кишечного тракта.
Снижение концентрации паратиреоидного гормона указывает на первичный или вторичный гипопаратиреоз, а также на синдром Ди Георга, активный остеолиз.
Паратгормон служит маркером нарушения функции паращитовидных желез, а также регуляции обмена кальция и фосфора в организме. К основным медиаторам кальциевого гомеостаза относятся ПТГ, кальцитонин и витамин D, мишенями которых являются тонкий кишечник, почки и костная ткань.
Анализ на паратгормон
При подозрении на патологию паращитовидных желез и нарушенный обмен ПТГ проводится исследование концентрации данного гормона в крови.
Обычно анализ назначается при следующих состояниях:
- повышение или снижение уровня кальция в крови;
- остеопороз;
- кистозные изменения костей;
- частые переломы костей, псевдопереломы длинных костей;
- склеротические изменения в позвонках;
- мочекаменная болезнь с формированием в почках кальциево-фосфатных камней;
- подозрение на новообразования паращитовидных желез;
- подозрение на множественную эндокринную неоплазию 1 и 2 типа;
- подозрение на нейрофиброматоз .
Для анализа производится забор крови из вены натощак в утреннее время. После последнего приема пищи должно пройти не менее 8 часов. Перед забором при необходимости следует согласовать с врачом прием препаратов кальция. За трое суток до сдачи анализа необходимо исключить чрезмерные физические нагрузки и отказаться от употребления спиртных напитков. Накануне исследования из рациона исключают жирную пищу, в день сдачи анализа не курят. За полчаса до забора крови пациенту необходимо обеспечить состояние полного покоя.
Норма паратгормона в крови составляет 18,5–88 пг/мл.
Некоторые лекарственные препараты искажают результаты анализа. Повышенная концентрация гормона в крови наблюдается в случае применения эстрогенов, противосудорожных препаратов, фосфатов, лития, кортизола, рифампицина , изониазида . Сниженные значения данного показателя отмечаются под влиянием сульфата магния , витамина D, преднизолона , тиазидов, гентамицина , пропранолола , дилтиазема , оральных контрацептивов.
Коррекция незначительного повышения концентрации паратгормона производится посредством медикаментозной терапии, диеты и обильного питьевого режима.
Состояния, при которых паратгормон повышен или понижен
Повышение уровня паратгормона в крови может свидетельствовать о наличии первичного или вторичного гиперпаратиреоза (на фоне онкологического процесса, рахита , неспецифического язвенного колита , болезни Крона , хронической почечной недостаточности, гипервитаминоза D), синдрома Золлингера – Эллисона , флюороза , повреждений спинного мозга. Патологические состояния, при которых паратгормон повышен, у женщин встречаются чаще, чем у мужчин.
Признаки повышения ПТГ: постоянная жажда, частые позывы к мочеиспусканию, мышечная слабость, боль в мышцах при движении, деформация скелета, частые переломы, ослабление здоровых зубов, отставание в росте у детей.
Снижение концентрации паратиреоидного гормона указывает на первичный или вторичный гипопаратиреоз (может быть обусловлен дефицитом магния, оперативными вмешательствами на щитовидной железе, саркоидозом, дефицитом витамина D), а также на синдром Ди Георга, активный процесс разрушения костной ткани (остеолиз).
Симптомы низкой концентрации паратгормона: мышечные судороги, спазмы в кишечнике, трахее, бронхах, озноб или сильный жар, тахикардия, боль в сердце, нарушения сна, ухудшение памяти, депрессивные состояния.
Коррекция уровня паратгормона
Коррекция незначительного повышения концентрации паратгормона производится посредством медикаментозной терапии, диеты и обильного питьевого режима. Для лечения вторичного гиперпаратиреоза применяются препараты кальция и витамин D.
В рацион включают продукты, богатые кальцием, а также полиненасыщенными жирными кислотами (растительные масла, рыбий жир) и сложные углеводы (преимущественно в виде овощей).
При повышенном уровне паратгормона снизить его концентрацию можно путем ограничения употребления поваренной соли, а также соленых, копченых, маринованных блюд и мяса.
При избыточном количестве паратгормона может потребоваться хирургическая резекция одной или нескольких паращитовидных желез. При злокачественном поражении паращитовидные железы подлежат полному удалению (паратиреоидэктомия) с последующей заместительной гормональной терапией.
Концентрация паратгормона в организме колеблется на протяжении суток, что связано с биоритмами человека и физиологическими особенностями обмена кальция.
В случае недостаточности ПТГ назначается заместительная гормональная терапия продолжительностью от нескольких месяцев до нескольких лет, а иногда пожизненно. Длительность курса зависит от причины, обусловившей дефицит паратгормона.
При повышении или снижении концентрации паратгормона самолечение недопустимо, так как это ухудшает ситуацию и может привести к неблагоприятным, в том числе угрожающим жизни, последствиям. Курс лечения должен проходить под наблюдением эндокринолога с систематическим контролем содержания ПТГ и микроэлементов в крови пациента.
Видео с YouTube по теме статьи:
Референтная концентрация (норма) паратгормона в сыворотке крови у взрослых - 8-24 нг/л (РИА, N-концевой ПТГ); интактной молекулы ПТГ - 10-65 нг/л.
Паратгормон - полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков, образуется и секретируется паращитовидными железами в виде высокомолекулярного прогормона. Прогормон после выхода из клеток подвергается протеолизу с образованием паратгормона. Продукцию, секрецию и гидролитическое расщепление паратиреоидного гормона регулирует концентрация кальция в крови. Снижение её приводит к стимуляции синтеза и высвобождению гормона, а понижение вызывает обратный эффект. Паратгормон повышает концентрацию кальция и фосфатов в крови. Паратиреоидный гормон действует на остеобласты, вызывая повышение деминерализации костной ткани. Активен не только сам гормон, но и его аминоконцевой пептид (1-34 аминокислоты). Он образуется при гидролизе паратиреоидного гормона в гепатоцитах и почках в тем большем количестве, чем ниже концентрация кальция в крови. В остеокластах активизируются ферменты, разрушающие промежуточное вещество кости, а в клетках проксимальных канальцев почек ингибируется обратная реабсорбция фосфатов. В кишечнике усиливается всасывание кальция.
Кальций является одним из необходимых элементов в жизнедеятельности млекопитающих. Он участвует в выполнении ряда важных внеклеточных и внутриклеточных функций.
Концентрация внеклеточного и внутриклеточного кальция жестко регулируется направленным транспортом через клеточную мембрану и мембрану внутриклеточных органелл. Такой избирательный транспорт приводит к огромной разнице в концентрациях внеклеточного и внутриклеточного кальция (более чем в 1000 раз). Столь значительная разница делает кальций удобным внутриклеточным мессенжером. Так, в скелетных мышцах временное повышение цитозольной концентрации кальция приводит к его взаимодействию с кальций-связывающими белками - тропонином С и кальмодулином, инициируя мышечное сокращение. Процесс возбуждения и сокращения в миокардиоцитах и гладкой мускулатуре также является кальций-зависимым. Кроме того, внутриклеточная концентрация кальция регулирует ряд других клеточных процессов путем активации протеинкиназ и фосфорилирования ферментов. Кальций вовлечен в действие и других клеточных мессенжеров - циклического аденозин-монофосфата (цАМФ) и инозитол-1,4,5-трифосфата и таким образом опосредует клеточный ответ на множество гормонов, среди которых эпинефрии, глюкагон, вазонрессин, холецистокинин.
Всего в организме человека находится около 27 000 ммоль (приблизительно 1 кг) кальция в форме гидроксиапатита в костях и только 70 ммоль во внутриклеточной и внеклеточной жидкости. Внеклеточный кальций представлен тремя формами: неионизированный (или связанный с белками, в основном с альбумином) - около 45-50 %, ионизированный (двухвалентные катионы) - около 45 % , и в составе кальций-анионных комплексов - около 5 % . Поэтому на общую концентрацию кальция существенно влияет содержание альбумина в крови (при определении концентрации общего кальция всегда рекомендуют корректировать этот показатель в зависимости от содержания альбумина в сыворотке). Физиологические эффекты кальция вызываются ионизированным кальцием (Са++).
Концентрация ионизированного кальция в крови поддерживается в очень узком диапазоне - 1,0-1,3 мМоль/л путем регуляции потока Са++ в и из скелета, а также через эпителий почечных канальцев и кишечника. Причем, как видно на схеме, такую устойчивую концентрацию Са++ во внеклеточной жидкости удается поддерживать, несмотря на значительные количества поступающего с пищей, мобилизующегося из костей и фильтрующегося почками кальция (например из 10 г Са++ в первичном почечном фильтрате реабсорбируется обратно в кровь 9,8 г).
Гомеостаз кальция представляет собой очень сложный сбалансированный и многокомпонентный механизм, основными звеньями которого являются кальциевые рецепторы на клеточных мембранах, распознающие минимальные колебания уровня кальция и запускающие клеточные механизмы контроля (например снижение кальция приводит к увеличению секреции паратгормона и уменьшению секреции кальцитонина), и эффекторные органы и ткани (кости, почки, кишечник), реагирующие на кальцийтропные гормоны путем соответствующего изменения транспорта Са++.
Метаболизм кальция теснейшим образом взаимосвязан с метаболизмом фосфора (в основном фосфата - -РО4), а их концентрации в крови находятся в обратной зависимости. Эта взаимосвязь особенно актуальна для неорганических соединений фосфата кальция, которые представляют непосредственную опасность для организма вследствие их нерастворимости в крови. Так, произведение концентраций общего кальция и общего фосфата крови поддерживается в очень строгом диапазоне, не превышающем в норме 4 (при измерении в ммоль/л), так как при значении этого показателя выше 5 начинается активная преципитация солей фосфата кальция, вызывающая повреждение сосудов (и быстрое развитие атеросклероза), кальцификацию мягких тканей и блокаду мелких артерий.
Основными гормональными медиаторами кальциевого гомеостаза выступают паратгормон, витамин D и кальцитонин.
Паратгормон, вырабатываемый секреторными клетками околощитовидных желез, играет центральную роль в кальциевом гомеостазе. Его координированные действия на кости, почки и кишечник приводят к увеличению транспорта кальция во внеклеточную жидкость и повышению концентрации кальция в крови.
Паратгормон представляет собой 84-аминокислотный белок массой 9500 Da, кодируемый геном, расположенным на коротком плече 11-й хромосомы. Он образуется в виде 115-аминокислотного пре-про-паратгормона, который попадая в эндоплазматический ретикулюм, теряет 25-аминокислотный участок. Промежуточный про-паратгормон траспортируется в аппарат Гольджи, где от него отщепляется гексапептидный N-концевой фрагмент и формируется конечная молекула гормона. Паратгормон имеет чрезвычайно короткий период полураспада в циркулирующей крови (2-3 мин), в результате чего он расщепляется на С-концевой и N-концевой фрагменты. Только N-концевой фрагмент (1-34 амнокислотные остатки) сохраняет физиологическую активность. Непосредственным регулятором синтеза и секреции паратгормона выступает концентрация Са++ в крови. Паратгормон соединяется со специфическими рецепторами клеток-мишеней: почечных и костных клеток, фибробластов. хондроцитов, миоцитов сосудов, жировых клеток и плацентарных трофобластов.
Действие паратгормона на почки
В дистальном нефроне расположены как рецепторы паратгормона, так и кальциевые рецепторы, что позволяет внеклеточному Са++ оказывать не только прямой (через кальциевые рецепторы), но и опосредованный, (через модуляцию уровня паратгормона в крови) эффект на почечный компонент кальциевого гомеостаза. Внутриклеточным медиатором действия паратгормона выступает ц-АМФ, экскреция которого с мочой является биохимическим маркером активности околощитовидных желез. Почечные эффекты действия паратгормона включают:
- увеличение реабсорбции Са++ в дистальных канальцах (в то же время при избыточном выделении паратгормона экскреция Са++ с мочой возрастает из-за увеличения фильтрации кальция вследствие гиперкальциемии);
- увеличение экскреции фосфата (действуя на проксимальные и дистальные канальцы, паратгормон ингибирует Na-зависимый транспорт фосфата);
- увеличение экскреции бикарбоната из-за угнетения его реабсорбции в проксимальных канальцах, что приводит к ощелачиванию мочи (а при избыточной секреции паратгормона - к определенной форме тубулярного ацидоза вследствие интенсивного выведения из канальцев щелочного аниона);
- увеличение клиренса свободной воды и, тем самым, объема мочи;
- увеличение активности витамин D-la-гидроксилазы, синтезирующей активную форму витамина D3, которая катализирует механизм всасывания кальция в кишечнике, таким образом влияя на дигестивную составляющую обмена кальция.
Соответственно с выше изложенным при первичном гиперпаратиреозе вследствие избыточного действия паратгормона его почечные эффекты будут проявляться в виде гиперкальцийурии, гипофосфатемии, гиперхлоремического ацидоза, полиурии, полидипсии и увеличенной экскреции нефрогенной фракции цАМФ.
Действие паратгормона на кости
Паратгормон оказыает как анаболический, так и катаболический эффекты на костную ткань, которые могут быть разграничены как ранняя фаза действия (мобилизация Са++ из костей для быстрого восстановления баланса с внеклеточной жидкостью) и поздняя фаза, во время которой стимулируется синтез костных ферментов (таких как лизосомальные энзимы), промотирующих резорбцию и ремоделирование костной ткани. Первичной точкой приложения паратгормона в костях являются остеобласты, так как остеокласты, по-видимому, не имеют рецепторов паратгормона. Под действием паратгормона остеобласты вырабатывают разнообразные медиаторы, среди которых особое место занимают провоспалительный цитокин интерлейкин-6 и фактор дифференцировки остеокластов, оказывающие мощное стимулирующее действие на дифференциацию и пролиферацию остеокластов. Остеобласты могут также тормозить функцию остеокластов, вырабатывая остеопротегерин. Таким образом, резорбция костей остеокластами стимулируется опосредованно через остеобласты. При этом увеличивается высвобождение щелочной фосфатазы и экскреция с мочой гидроксипролина - маркера разрушения костного матрикса.
Уникальное двойственное действие паратгормона на костную ткань было открыто еще в 30-е годы XX века, когда удалось установить не только резорбтивное, но и анаболическое действие его на костную ткань. Однако лишь 50 лет спустя на основе экспериментальных исследований с рекомбинантным паратгормоном стало известно, что длительное постоянное влияние избытка паратгормона оказывает остеорезорбтивное действие, а пульсовое интермиттирующее поступление его в кровь стимулирует ремоделирование костной ткани . На сегодняшний день только препарат синтетического паратгормона (teriparatide) обладает лечебным эффектом в отношении остеопороза (а не просто приостанавливает его прогрессирование) из числа разрешенных к применению FDA США.
Действие паратгормона на кишечник
Пратгормон не оказывает прямого действия на желудочно-кишечную абсорбцию кальция. Эти эффекты его опосредуются через регуляцию синтеза активного (l,25(OH)2D3) витамина D в почках.
Другие эффекты паратгормона
В опытах in vitro были обнаружены и другие эффекты паратгормона, физиологическая роль которых еще не вполне понятна. Так, выяснена возможность изменения кровотока в сосудах кишечника, усиления липолиза в адипоцитах, увеличения глюконеогенеза в печени и почках.
Витамин D3, уже упомянутый выше, является вторым сильным гуморальным агентом в системе регуляции кальциевого гомеостаза. Его мощное однонаправленное действие, вызывающее повышение всасывания кальция в кишечнике и увеличение концентрации Са++ в крови, оправдывает другое название этого фактора - гормон D. Биосинтез витамина D представляет собой сложный многоэтапный процесс. В крови человека могут одновременно находиться около 30 метаболитов, дериватов или предшественников наиболее активной 1,25(ОН)2-дигидроксилированной формы гормона. Первым этапом синтеза является гидроксилирование в положении 25 углеродного атома стирольного кольца витамина D, который или поступает с пищей (эргокальциферол) или образуется в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей (холекальциферол). На втором этапе происходит повторное гидроксилирование молекулы в положении 1а специфическим ферментом проксимальных почечных канальцев - витамин D-la-гидроксилазой. Среди множества дериватов и изоформ витамина D лишь три обладают выраженной метаболической активностью - 24,25(OH)2D3, l,24,25(OH)3D3 и l,25(OH)2D3, однако только последний действует однонаправленно и в 100 раз сильнее остальных вариантов витамина. Действуя на специфические рецепторы ядра энтероцита, витамин Dg стимулирует синтез транспортного белка, осуществляющего перенос кальция и фосфата через клеточные мембраны в кровь. Обратная отрицательная связь концентрации 1,25(ОН)2 витамина Dg и активности lа-гидроксилазы обеспечивает ауторегуляцию, не допускающую переизбытка активного витамина D4.
Существует также умеренный остеорезорбтивный эффект витамина D, который проявляется исключительно в присутствии паратгормона. Витамин Dg оказывает также тормозящее дозозависимое обратимое действие на синтез паратгормона околощитовидными железами.
Кальцитонин является третьим из основных компонентов гормональной регуляции обмена кальция, однако действие его намного слабее предыдущих двух агентов. Кальцитонин представляет собой 32 аминокислотный белок, который секретируется парафолликулярными С-клетками щитовидной железы в ответ на повышение концентрации внеклеточного Са++. Его гипокальциемическое действие осуществляется через ингибирование активности остеокластов и увеличение экскреции кальция с мочой. До сих пор физиологическая роль кальцитонина у человека окончательно не установлена, так как оказываемый им эффект на кальциевый обмен является незначительным и перекрывается другими механизмами. Полное отсутствие кальцитонина после тотальной тиреоидэктомии не сопровождается физиологическими отклонениями и не требует заместительной терапии. Значительный избыток этого гормона, например, у больных медуллярным раком щитовидной железы, не приводит к существенным нарушениям кальциевого гомеостаза.
Регуляция секреции паратгормона в норме
Основным регулятором скорости секреции паратгормона является внеклеточный кальций. Даже небольшое снижение концентрации Са++ в крови вызывает мгновенное увеличение секреции паратгормона. Этот процесс зависит от выраженности и длительности гипокальциемии. Первичное кратковременное снижение концентрации Са++ приводит к высвобождению накопленного в секреторных гранулах паратгормона в течение первых нескольких секунд. Через 15-30 мин длительности гипокальциемии увеличивается также истинный синтез паратгормона. Если стимул продолжает действовать, то в течение первых 3-12 часов (у крыс) наблюдается умеренное повышение концентрации матричной РНК гена паратгормона. Продолжительная гипокальциемия стимулирует гипертрофию и пролиферацию паратиреоцитов, обнаруживаемую через несколько дней-недель.
Кальций действует на околощитовидные железы (и другие эффекторные органы) через специфические кальциевые рецепторы. Впервые предположил существование подобных структур Brown в 1991г., а позднее рецептор был выделен, клонирован, изучены его функции и распределение. Это первый из рецепторов, обнаруженных у человека, который распознает непосредственно ион, а не органическую молекулу.
Человеческий Са++-рецептор кодируется геном на хромосоме 3ql3-21 и состоит из 1078 аминокислот. Молекула белка-рецептора состоит из большого N-концевого внеклеточного отрезка, центрального (мембранного) ядра и короткого С-концевого внутрицитоплазматического хвоста.
Открытие рецептора позволило объяснить происхождение семейной гипокальциурической гиперкальциемии (обнаружено уже более 30 различных мутаций гена рецептора у носителей этой болезни). Активирующие Са++-рецептор мутации, приводящие к семейному гипопаратиреозу, также были установлены недавно.
Са++-рецептор широко экспрессирован в организме, причем не только на органах, участвующих в метаболизме кальция (околощитовидные железы, почки, С-клетки щитовидной железы, клетки костной ткани), но и на других органах (гипофиз, плацента, кератиноциты, молочные железы, гастрин-секретирующие клетки).
Недавно обнаружен другой мембранный кальциевый рецептор, расположенный на паратиреоцитах, плаценте, проксимальных почечных канальцах, роль которого еще требует дальнейшего изучения кальциевого рецептора.
Среди других модуляторов секреции паратгормона следует отметить магний. Ионизированный магний обладает действием на секрецию паратгормона, подобным действию кальция, но гораздо менее выраженным. Высокий уровень Mg++ в крови (может встречаться при почечной недостаточности) приводит к угнетению секреции паратгормона. В то же время гипомагнезиемия вызывает не увеличение секреции паратгормона, как следовало бы ожидать, а парадоксальное ее снижение, что, очевидно, связано с внутриклеточным угнетением синтеза паратгормона при недостатке ионов магния.
Витамин D, как уже говорилось, также непосредственно влияет на синтез паратгормона через генетические транскрипционные механизмы. Кроме того, 1,25-(ОН) D супрессирует секрецию паратгормона при низком сывороточном кальции и увеличивает внутриклеточную деградацию его молекулы.
Другие гормоны человека оказывают определенное модулирующее действие на синтез и секрецию паратгормона. Так, катехоламины, действуя в основном через 6-адренэргические рецепторы, усиливают секрецию паратгормона. Это особенно выражено при гипокальциемии. Антагонисты 6-адренорецепторов в норме снижают концентрацию паратгормона в крови, однако при гиперпаратиреозе этот эффект оказывается минимальным в силу изменения чувствительности паратиреоцитов.
Глюкокортикоиды, эстрогены и прогестерон стимулируют секрецию паратгормона. Кроме того, эстрогены могут модулировать чувствительность паратиреоцитов к Са++, влияют стимулирующе на транскрипцию гена паратгормона и его синтез.
Секреция паратгормона регулируется также ритмом его высвобождения в кровь. Так, помимо стабильной тонической секреции установлено пульсовой выброс его, занимающий в общей сложности 25 % всего объема. При остро возникающей гипокальциемии или гиперкальциемии первой реагирует именно пульсовая составляющая секреции, а затем, после первых 30 минут, реагирует и тоническая секреция.
За обмен кальция и фосфатов в организме отвечают три гормона – кальцитриол, кальцитонин и паратиреоидный гормон.
Кальцитриол
Строение
Представляет собой производное витамина D и относится к стероидам.
Синтез
Образующийся в коже под действием ультрафиолета и поступающие с пищей холекальциферол (витамин D 3) и эргокальциферол (витамин D 2) гидроксилируются в гепатоцитах по С 25 и в эпителии проксимальных канальцев почек по С 1 . В результате формируется 1,25-диоксихолекальциферол (кальцитриол ).
Активность 1α-гидроксилазы обнаружена во многих клетках и значение этого заключается в активации 25-оксихолекальциферола для собственных нужд клетки (аутокринное и паракринное действие).
Регуляция синтеза и секреции
Активируют : Гипокальциемия повышает гидроксилирование витамина D по С 1 в почках через увеличение секреции паратгормона, стимулирующего этот процесс.
Уменьшают : Избыток кальцитриола подавляет гидроксилирование по С 1 в почках.
Механизм действия
Цитозольный.
Мишени и эффекты
Паратиреоидный гормон
Строение
Представляет собой пептид из 84 аминокислот с молекулярной массой 9,5 кДа.
Синтез
Идет в паращитовидных железах. Реакции синтеза гормона высоко активны.
Регуляция синтеза и секреции
Активирует образование гормона гипокальциемия.
Уменьшают высокие концентрации кальция через активацию кальций-чувствительной протеазы , гидролизующей один из предшественников гормона.
Механизм действия
Аденилатциклазный.
Мишени и эффекты
Эффект паратиреоидного гормона заключается в увеличении концентрации кальция и снижении концентрации фосфатов в крови.
Это достигается тремя способами:
Костная ткань
- при высоком уровне гормона активируются остеокласты и происходит деструкция костной ткани,
- при низких концентрациях активируется перестройка кости и остеогенез.
Почки
- увеличивается реабсорбция кальция и магния,
- уменьшается реабсорбция фосфатов, аминокислот, карбонатов, натрия, хлоридов, сульфатов.
- также гормон стимулирует образование кальцитриола (гидроксилирование по С 1).
Кишечник
- при участии кальцитриола усиливается всасывание кальция и фосфатов.
Гипофункция
Возникает при случайном удалении железы при операциях на щитовидной железе или при аутоиммунной деструкции ткани желез. Возникающая гипокальциемия и гиперфосфатемия проявляется в виде высокой нервно-мышечной возбудимости, судорог, тетании. При резком снижении кальция возникает дыхательный паралич, ларингоспазм.
Гиперфункция
Первичный гиперпаратиреоз возникает при аденоме желез. Нарастающая гиперкальциемия вызывает повреждение почек, мочекаменную болезнь.
Вторичный гиперпаратиреоз является результатом почечной недостаточности, при которой происходит нарушение образования кальцитриола, снижение концентрации кальция в крови и компенсаторное возрастание синтеза паратиреоидного гормона.
Кальцитонин
Строение
Представляет собой пептид, включающий 32 аминокислоты с молекулярной массой 3,6 кДа.
Синтез
Осуществляется в парафолликулярных клетках щитовидной железы.
Регуляция синтеза и секреции
Активируют : ионы кальция, глюкагон.
Механизм действия
Аденилатциклазный
Мишени и эффекты
Эффект кальцитонина заключается в уменьшении концентрации кальция и фосфатов в крови:
- в костной ткани подавляет активность остеокластов, что улучшает вход кальция и фосфатов в кость,
- в почках подавляет реабсорбцию ионов Ca 2+ , фосфатов, Na + , K + , Mg 2+ .
Паратгормон (ПТГ) - одноцепочечный полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков (около 9,5 кД), действие которого направлено на повышение концентрации ионов кальция и снижение концентрации фосфатов в плазме крови.
Синтез и секреция ПТГ . ПТГ синтезируется в паращитовидных железах в виде предшественника - препрогормона, содержащего 115 аминокислотных остатков. Во время переноса в ЭР от препрогормона отщепляется сигнальный пептид, содержащий 25 аминокислотных остатков. Образующийся прогормон транспортируется в аппарат Гольджи, где происходит превращение предшественника в зрелый гормон, включающий 84 аминокислотных остатка (ПТГ 1-84). Паратгормон упаковывается и хранится в секреторных гранулах (везикулах). Интактный паратгормон может расщепляться на короткие пептиды: N-концевые, С-концевые и срединные фрагменты. N-концевые пептиды, содержащие 34 аминокислотных остатка, обладают полной биологической активностью и секретируются железами наряду со зрелым паратгормоном. Именно N-концевой пептид отвечает за связывание с рецепторами на клетках-мишенях. Роль С-концевого фрагмента точно не установлена. Скорость распада гормона уменьшается при низкой концентрации ионов кальция и увеличивается, если концентрация ионов кальция высока. Секреция ПТГ регулируется уровнем ионов кальция в плазме: гормон секретируется в ответ на снижение концентрации кальция в крови.
Роль паратгормона в регуляции обмена кальция и фосфатов. Органы-мишени для ПТГ - кости и почки. В клетках почек и костной ткани локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы. Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов. В костной ткани рецепторы ПТГ локализованы на остеобластах и остеоцитах, но не обнаружены на остеокластах. При связывании паратгормона с рецепторами клеток-мишеней остеобласты начинают усиленно секретировать инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины. Эти вещества стимулируют метаболическую активность остеокластов. В частности, ускоряется образование ферментов, таких как щелочная фосфатаза и коллагеназа, которые воздействуют на компоненты костного матрикса, вызывают его распад, в результате чего происходит мобилизация Са 2+ и фосфатов из кости во внеклеточную жидкость. В почках ПТГ стимулирует реабсорбцию кальция в дистальных извитых канальцах и тем самым снижает экскрецию кальция с мочой, уменьшает реабсорбцию фосфатов.Кроме того, паратгормон индуцирует синтез кальцитриола (1,25(OH) 2 D 3), который усиливает всасывание кальция в кишечнике. Таким образом, паратгормон восстанавливает нормальный уровень ионов кальция во внеклеточной жидкости как путём прямого воздействия на кости и почки, так и действуя опосредованно (через стимуляцию синтеза кальцитриола) на слизистую оболочку кишечника, увеличивая в этом случае эффективность всасывания Са 2+ в кишечнике. Снижая реабсорбцию фосфатов из почек, паратгормон способствует уменьшению концентрации фосфатов во внеклеточной жидкости.
Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са 2+ и уменьшается при понижении концентрации Са 2+ в крови. Кальцитонин - антагонист паратгормона. Он ингибирует высвобождение Са 2+ из кости, снижая активность остеокластов. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию ионов кальция в почках, тем самым стимулируя их экскрецию почками с мочой. Скорость секреции кальцитонина у женщин сильно зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза.
Гиперпаратиреоз. При первичном гиперпаратиреозе нарушается механизм подавления секреции паратгормона в ответ на гиперкальциемию. Это заболевание встречается с частотой 1:1000. Причинами могут быть опухоль околощитовидной железы (80%) или диффузная гиперплазия желёз, в некоторых случаях рак паращитовидной железы (менее 2%). Избыточная секреция паратгормона приводит к повышению мобилизации кальция и фосфатов из костной ткани, усилению реабсорбции кальция и выведению фосфатов в почках. Вследствие этого возникает гиперкальциемия, которая может приводить к снижению нервно-мышечной возбудимости и мышечной гипотонии. У больных появляются общая и мышечная слабость, быстрая утомляемость и боли в отдельных группах мышц, увеличивается риск переломов позвоночника, бедренных костей и костей предплечья. Увеличение концентрации фосфата и ионов кальция в почечных канальцах может служить причиной образования в почках камней и приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии. Вторичный гиперпаратиреоз встречается при хронической почечной недостаточности и дефиците витамина D 3 и сопровождается гипокальциемией, связанной в основном с нарушением всасывания кальция в кишечнике из-за угнетения образования кальцитриола поражёнными почками. В этом случае секреция паратгормона увеличивается. Однако повышенный уровень паратгормона не может нормализовать концентрацию ионов кальция в плазме крови вследствие нарушения синтеза кальцитриола и снижения всасывания кальция в кишечнике. Наряду с гипокальциемией, нередко наблюдают гиперфостатемию. У больных развивается повреждение скелета (остеопороз) вследствие повышения мобилизации кальция из костной ткани. В некоторых случаях (при развитии аденомы или гиперплазии околощитовидных желёз) автономная гиперсекреция паратгормона компенсирует гипокальциемию и приводит к гиперкальциемии (третичный гиперпаратиреоз ).
Гипопаратиреоз . Основной симптом гипопаратиреоза, обусловленный недостаточностью паращитовидных желёз, - гипокальциемия. Понижение концентрации ионов кальция в крови может вызвать неврологические, офтальмологические нарушения и нарушения ССС, а также поражения соединительной ткани. У больного гипопарати-реозом отмечают повышение нервно-мышечной проводимости, приступы тонических судорог, судороги дыхательных мышц и диафрагмы, ларингоспазм.
126. Строение, биосинтез и механизм действия кальцитриола. Причины и проявление рахита
Загрузка...
