Odpad Iontů Vápníku do Moči: Příčiny a Mechanizmy

Vápník (kalcium) patří k nejvýznamnějším extracelulárním iontům. Zprostředkovává účinek hormonů, humorálních látek, cytokinů a dalších mediátorů na metabolismus buňky. Kalcium vytváří strukturu kostí a zubů, podílí se na regulaci neuromuskulární činnosti, koagulaci, srdeční aktivitě. V těle tvoří vápník okolo 1,5 % celkové tělesné hmotnosti, přičemž jej více jak 99 % zastoupen v kosti.

Regulace Hladiny Vápníku v Těle

V těle dospělého člověka je přibližně 1 - 1,5 kg vápenatých iontů, naprostá většina (99 %) tohoto množství se nachází v kostech, kde je uložen v podobě kostního minerálu hydroxyapatitu. Pouze 1 % vápníku je v buňkách a nepatrné množství (0,1 %) v plazmě a v extracelulárním prostoru. Normální hladina vápenatých iontů v plazmě je 2,25 - 2,75 mmol/l. Vápenaté ionty společně s dalšími ionty (Na+, K+, H+, Mg2+) určuje nervosvalovou dráždivost.

Vliv Kalcémie na Nervosvalovou Dráždivost

Mírou nervosvalové dráždivosti je intenzita podnětu schopného vychýlit hodnotu klidového membránového potenciálu (KMP) na úroveň prahového potenciálu (PP), kdy dojde ke genezi akčního potenciálu (PP). V případě změn plazmatické koncentrace ionizovaného kalcia se nemění hodnota klidového membránového potenciálu. Při hypokalcémii se PP přesunuje do negativnějších hodnot, tedy blíže hlubokému negativnímu KMP, a nervosvalová dráždivost roste, protože k vyvolání vzruchu postačuje podnět s nižší než obvyklou intenzitou, tzn. Při hyperkalcémii se PP stává méně negativní, tím se vzdaluje od negativního KMP, a podnět k vyvolání vzruchu pak musí mít nadprahovou intenzitu - tzn. že se nervosvalová dráždivost snižuje.

Metabolismus Vápníku v Kostech

Naprostá většina celotělového vápníku je uložena právě v kostech. Kost ovšem není statický orgán, jehož vývoj by končil uzávěrem růstových chrupavek. Po celý lidský život vykazuje nebývalý metabolický obrat, stále se v ní střídá novotvorba a odbourávání. Mluvíme o remodelačním cyklu. Jeho konstantní fází je i fáze mineralizace osteoidu, kdy se vápník zabudovává do organické matrix, a fáze resorpce, kdy se vápník činností osteoklastů uvolňuje z vazby v hydroxyapatitu.

Vápník a Svalová Kontrakce

Ionty vápníku se aktivně účastní svalového stahu. Vápenaté ionty se při depolarizaci buněčné membrány dostávají do cytoplazmy myocytu jednak z okolí buňky, jednak z intracelulárních zásobních organel. Jejich cílovou strukturou je troponin (v kosterní svalovině anebo v myokardu), anebo kalmodulin (v hladké svalovině), Výsledný komplex pak zajišťuje vzájemnou interakci aktinových a myosinových vláken, a tím i kontrakci.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Akční Potenciál Srdečního Svalstva

Buňky srdečního svalu v zásadě mají třífázový akční potenciál - na rozdíl od dvoufázového akčního potenciálu ostatní svaloviny a nervů. Navíc je zde tzv. fáze plateau, kdy se po uzavření natriových kanálů vlivem již otevřených kaliových kanálů pozitivita membránového akčního potenciálu o něco sníží (na hodnoty lehce nad 0 mV), ale pak zůstává po značnou dobu (200 - 300 ms) neměnná. Příčinou jsou dva protichůdné iontové proudy: (a) Depolarizující proud kalciových iontů, kterým do buňky proudí ionty Ca2+ po svém koncentračním gradientu; (b) Proti němu působící repolarizující proud draselných iontů, kterým z buňky po svém koncentračním gradientu utíkají K+ ionty.

Po dobu trvání fáze plateau zůstává kardiomyocyt absolutně refrakterní, tj. neodpovídá na žádný další přicházející vzruch. Fáze plateau, na které se ionty vápníku podílejí, tak chrání myokard před tetanickou křečí a současně poskytuje dostatek času pro vyvinutí takového stahu, který vypudí krev z příslušného srdečního oddílu. Změny kalcémie pak můžeme pozorovat ve změnách délky trvání fáze plateau.

Kalciový Signál

Vápenaté ionty slouží jako 2. posel v buněčných kaskádách kontrolujících aktivitu mnoha buněčných procesů. Klasickou ukázkou je řetězec začínající stimulací receptorů spřažených s G proteiny, které po navázání ligandu aktivují fosfolipázu C. Fosfolipáza C štěpí fosfatidylinositolbisfosfát (PIP2) na inositoltrisfosfát (IP3) a diacylglycerol (DAG). IP3 pak přes své receptory otevírá zásobárny kalciových iontů v endoplazmatickém retikulu. Vzestup intracelulární koncentrace Ca2+ pak zajišťuje změnu aktivity řady enzymů a jiné pochody jako například uvolňování hormonů, proliferaci buněk, otevření/uzavření iontových kanálů, svalové kontrakce a jiné.

Vápník a Koagulace Krve

Vápenaté ionty jsou počítány mezi plazmatické koagulační faktory (v klasické hematologické škále těchto faktorů mají číslo IV). Účastní se reakcí zevní, vnitřní i společné části koagulační kaskády. Naopak vyvázání Ca2+ ze vzorku krve (např. pomocí EDTA) zabraňuje vzniku krevní sraženiny.

Další Role Vápníku v Organismu

• Tvorba mateřského mléka by se stěží obešla bez dostatečného příjmu dostatečného množství iontů vápníku kojící matkou.
• Drobné krystalky uhličitanu vápenatého nacházíme jako tzv. otolity ve vnitřním uchu, konkrétně v utrikulu a sakulu, které představují statickou část tohoto čidla a registrují působení gravitace. Tlak otolitů na stereocilie při gravitačním zrychlení pak dle jeho směru dráždí, nebo tlumí vláskové buňky, a to vede ke změně frekvence akčních potenciálů v VIII. hlavovém nervu.
• Ve všech těchto orgánech, a také v příštítných tělíscích a v jiných tkáních, se ionty kalcia vážou na receptor rozpoznávající kalcium (CaSR, calcium sensing receptor). Kromě vápenatých iontů váže i jiné dvojmocné ionty (např. Mg2+ nebo aminokyseliny).

Hormonální Regulace Kalcémie

Na regulaci hladiny vápníku se podílejí tři hlavní hormony:

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

1. Parathormon (PTH): vytvářený v příštítných tělíscích, který kalcémii zvyšuje.
   • (a) tím, že stimuluje kostní resorpci.
   • (b) tím, že zvyšuje zpětné vstřebávání vápníku v ledvinných tubulech.
   • (c) nepřímým účinkem, když zvyšuje vstřebávání Ca2+ z GIT stimulací tvorby kalcitriolu v ledvinách.
2. Kalcitriol (1,25 - dihydroxycholekalciferol): vytvářený v ledvinách hydroxylací kalcidiolu. Za fyziologických koncentrací podporuje mineralizaci skeletu, při vyšších hladinách ale podporou kostní resorpce zvyšuje i uvolňování Ca2+ z kostí.
3. Kalcitonin: vylučovaný parafolikulárními buňkami štítné žlázy kalcémii snižuje sníženým uvolňování Ca2+ z kostí, protože inhibuje aktivitu osteoklastů. V ledvinách zvyšuje vylučování iontů kalcia útlumem jeho zpětné tubulární reabsorpce. V GIT blokuje vstřebávání iontů vápníku, ale ne za fyziologických okolností.

Příjem a Vstřebávání Vápníku

Vápenaté ionty přicházejí do našeho organismu obsaženy v pevné stravě nebo tekutinách. Mezi potraviny bohaté na obsah vápníku patří na prvním místě mléko a mléčné výrobky, dále pak luštěniny, chleba a některé minerální vody. Denní přívod iontů vápníku činí okolo 1000 mg, z toho se asi polovina tj. 500 mg, vstřebá v GIT do těla, druhá polovina odchází nevstřebána stolicí. Místem resorpce je tenké střevo.

Faktory Ovlivňující Vstřebávání Vápníku

• Věk.
• Dietní vlivy. Vstřebávání iontů vápníku mohou negativně ovlivňovat i určité složky ve stravě, které tyto ionty buď pevně váží (oxaláty, fosfáty) nebo s nimi kompetují o stejné transportní mechanismy (hořčík, zinek). Naopak jiné složky potravy nebo střevního obsahu mohou resorpci podporovat (např. vitamín C, glukóza, žlučové kyseliny, kyselé pH v trávenině aj.
• Motilita střeva. Tak jako v případě jiných nutrietů i pro vápenaté ionty platí, že zvýšená střevní peristaltika snižuje míru resorpce.

Vylučování Vápníku Ledvinami

Přes glomerulární filtr prochází jen ionizovaná a komplexně vázaná frakce vápenatých iontů, což představuje asi 60 % plazmatického kalcia. Denně se tak do primární moči dostává okolo 250 mmol Ca2+. Z toho se v tubulech resorbuje zpět 98 - 99 %, takže do finální moči se pak dostávají pouhá 1 - 2 %, tedy asi 2,5 - 5 mmol Ca2+/den.

Resorpce Vápníku v Tubulech

• Proximální tubulus. Zde se do těla vrací 70 % iontů vápníku obsažených v ultrafiltrátu.
• Henleova klička. Místem resorpce je tlustá část vzestupného raménka. Míra resorpce odpovídá asi 20 % množství profiltrovaných vápenatých iontů. Resorpce se děje pasivně - opět přes paracelulární zkraty. Jejím motorem je elektrický gradient, protože intraluminálně je oproti bazolaterálnímu prostoru pozitivní náboj (asi + 15 mV), na jehož tvorbě se jak podílí Na+/K+-pumpa, tak recirkulace K+ iontů přes kaliový kanál ROMK (renal outer medulla K+ channel) na luminální membráně. Transport je usnadněn proteinem claudin-16/paracellin-1, který je lokalizován v těsných spojeních (tight junction) mezi tubulárními buňkami a který kromě iontů Ca2+ využívají i další bivalentní kationty.
• Distální tubulus. Zde je transcelulární gradient pro ionty vápníku nepříznivý, protože lumen je ve vztahu k intersticiálnímu prostoru negativně nabito, a zadržuje tak kationty. Transport proto musí být a je aktivní a děje se výhradně transcelulární cestou.

Faktory Ovlivňující Vylučování Vápníku Močí

• Provázanost resorpce sodíku a vápníku: Z výše uvedeného můžeme vypozorovat provázanost mezi tubulární resorpcí iontů sodíku a vápníku, která je přímo úměrná, tedy zvýšení resorpce Na+ zvyšuje i resorpci Ca2+, a naopak.
• Změny objemu extracelulárního oddílu tělesných tekutin (ECV) a velikost glomerulární filtrace (GF): Vysvětlení je jednoduché - v proximálním tubulu a v Henleově kličce je resorpce iontů vápníku přímo úměrně vázána na resorpci Na+. Při hypervolémii (zvýšení ECV) se zvýší GF a zvýší se i průtok primární moče proximálním tubulem a Henleovou kličkou, což vede ke zmenšení zpětné resorpce Na+, a tím i Ca2+.
• Plazmatické koncentrace iontů kalcia: Hyperkalcémie vede k hyperkalciurii a hypokalcémie k hypokalciurii.
• Příjem fosfátů: Při zvýšeném dietním příjmu P se resorpce Ca2+ v tubulech zvyšuje, protože zvýšený přívod fosforečnanů a zvýšení fosfatémie zvyšují sekreci PTH, který stimuluje zpětnou tubulární resorpci Ca2+.
• Stav acidobazické rovnováhy: Acidóza zvyšuje vylučování iontů vápníku močí. Jednak vyvolává vyplavování vápenatých iontů z kostí, což zvyšuje nálož Ca2+ v ultrafiltrátu, jednak zřejmě snižuje resorpci Ca2+ v distálním tubulu při zvýšené sekreci H+ v tomto oddíle (mechanismus je nejasný).
• Diuretika: Kličková diuretika, jako je furosemid, vedou k hyperkalciurii, protože zablokování Na+-K+-2Cl--kontransportéru v tlusté části Henleovy kličky, a tím i recirkulace K+ iontů přes ROMK, snižuje pozitivitu elektrického gradientu, který „tlačí“ vápenaté ionty přes paracelulární štěrbiny. Naopak thiazidová diuretika blokující Na+-Cl-- kontransportér v první části distálního tubulu vedou k hypokalciurii. Vysvětlení by mohlo spočívat v tom, že snížení intracelulární koncentrace Na+ zvyšuje aktivitu 3Na+/Ca2+ výměníku na bazolaterální membráně, který tak doplní chybějící Na+ v buňce výměnou za Ca2+.
• Fyzická aktivita/inaktivita: Při tělesné zátěži je krev vlivem vazodilatace ve svalech odvedena od ledvin, což snižuje GF, a tím i vylučování iontů vápníku.
• Těhotenství.

Hypokalcémie

Hypokalcémie je snížená plazmatická koncentrace iontů vápníku pod dolní mez normy tj. pod 2,25 mmol/l. Je obvykle projevem negativní bilance kalcia tj. ztráty iontů vápníku z těla převažují nad jejich přísunem. Problém může být jak na straně příjmu, tak na straně ztrát. Klinickým projevem hypokalcémie je tetanický syndrom. Rozvíjí se jako následek vzestupu nervosvalové dráždivosti z poklesu ionizovaného kalcia. Tetanický syndrom se může objevit i za situace, kdy celková kalcémie zůstává normální, ale je snížena pouze její ionizované frakce (jako např. při alkalóze).

Příčiny Hypokalcémie

Příčiny hypokalcémie si rozdělíme z patofyziologického úhlu pohledu, tedy podle mechanismu, kterým je narušena homeostáza iontů vápníku.

1. Absolutně snížený přívod iontů vápníku ve stravě: V podmínkách našich zeměpisných šířek do této kategorie patří rigidní vegetariáni, kteří odmítají nejen maso a vejce, ale i mléko a mléčné výrobky. Dále mají nedostatečný příjem vápníku staří lidé, kteří z úsporných důvodů žijí na „čaji a rohlících“.
2. Zvýšená potřeba iontů vápníku (= relativně snížený přívod iontů vápníku): Příkladem jsou děti, jejichž kosti budující organismus musí mít pro zdárný vývoj zajištěnu pozitivní bilanci iontů kalcia. Stejně tak těhotná a kojící žena potřebuje zvýšený přívod iontů vápníku.
3. Snížené vstřebávání iontů vápníku ze střeva z nehormonálních příčin:
   • přítomnost látek bránících vstřebávání iontů vápníku, jako je například přítomnost fosfátů (Coca-Cola, tavené sýry) anebo oxalátů (kakao, špenát).
4. Deficit vitamínu D a jeho účinků (= snížené vstřebávání Ca2+ ze střeva z hormonálních příčin): Nedostatek vitamínu D, popř. jeho aktivního metabolitu kalcitriolu, vede ke snížené tvorbě vazebného (calcium binding) proteinu v enterocytech, a tím k nedostatečné resorpci iontů vápníku ze střeva.
   • Nedostatek vitamínu D ve stravě. Typicky u kojených dětí, protože mateřské mléko, ač jinak dokonalé ve svém složení, neobsahuje dostatek tohoto vitamínu.
   • Nedostatečným vstřebáváním vitamínu D z GIT v rámci malabsorpčních syndromů.
   • Současně s první nebo druhou možností ovšem také musí být přítomna nedostatečná tvorba vitamínu D v kůži způsobená nedostatečným slunečním osvitem v zimních měsících - u malých dětí, u jedinců tmavé pleti, u osob používajících příliš „dokonalé“ opalovací krémy.
5. Poruchy aktivace a účinnosti vitamínu D v organismu: Vitamín D prochází dvojí hydroxylaci, první v játrech a druhou v ledvinách, která jeho účinnost zvyšuje o tři řády. Proto je jeho tvorba anebo účinnost snížená u jaterního anebo renálního selhání. Některá antikonvulzíva (fenytoin, fenobarbital) inhibují aktivitu 25-hydroxylázy v játrech. Do skupiny „renálních“ rachitid můžeme zařadit i některé vrozené stavy.
   • Prvním je vitamín D-dependentní křivice typu I. Jde o autozomálně recesivně (AR) sníženou aktivitu renální 1α-hydroxylázy, a tím i sníženou přeměnu kalcidiolu na kalcitriol.
   • Vitamín D-dependentní křivice typu II je rovněž AR onemocnění, při němž jsou cílové tkáně (především kost a ledviny) rezistentní na účinek kalcitriolu. U části pacientů byl prokázán konkrétní defekt receptoru pro vitamín D.
   • Oba tyto vrozené stavy jsou léčitelné vysokými dávkami vitamínu D (proto „vitamín D-dependentní“) - na rozdíl od vitamín D-rezistentní rachitidy neboli familiální hypofosfatemické rachitidy, což je gonosomálně dominantně dědičná choroba s postižením resorpce fosfátů v proximálním tubulu.
   • Účinky vitamínu D blokují endogenní anebo exogenní glukokortikoidy.
6. Deficit parathormonu a jeho účinků (= snížená mobilizace iontů vápníku z kostí a současně zvýšené ztráty iontů vápníku ledvinami):
   • primární hypoparathyreózu, kdy je nedostatečná sekrece PTH z důvodů vrozených anebo získaných.
7. Zvýšené renální ztráty = hyperkalciurie: Příčinou mohou být vrozené nebo získané poruchy tubulů. Patří sem například Fanconiho syndrom, kdy je vrozené postižení funkce proximálního tubulu, nebo Bartterův syndrom s poškozením funkce Henleovy kličky. Z toxických příčin jmenujme poškození tubulů těžkými kovy anebo některými nefrotoxickými léky.
8. Rychlý přesun iontů vápníku mimo plazmu: Příkladem je hypokalcémie při syndromu hladové kosti po odstranění hyperfunkčního adenomu příštítných tělísek. Tento biologicky benigní nádor po dobu své existence vedl k dlouhotrvající hyperkalcémii, která utlumila nepostižený zdravý parenchym příštítných tělísek. Po odstranění adenomu vzniká hypokalcémie z nedostatečné sekrece PTH potencovaná zvýšeným vychytáváním iontů kalcia kostmi po odstranění tumoru.
9. Hyperfosfatémie: vede k precipitaci kalciumfosfátu a jeho přesunu do tkání.
10. Hypokalcémie: ze zvýšené sekvestrace vápenatých iontů při akutní hemoragicko-nekrotické formě pankreatitidy, kdy lipázy uvolněné z poškozené slinivky štěpí tukovou tkáň v okolí slinivky a uvolněné mastné kyseliny reagují s ionty vápníku za vzniku nerozpustných vápenatých mýdel.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

tags: #odpad #iontu #do #moci #kalcium #příčiny

Oblíbené příspěvky:

• Drtiče větví: HECHT 6173 a VARES SHARK 2,2
• Výklad přírody dle Epikura
• Skautské environmentální aktivity
• Tipy pro Třídění Odpadu
• Okno do minulosti Valašska