Kalcium és vas anyagcsere

A spenót gátolja a kalcium felszívódását! Kép: Daniella Segura „Spenót”. Engedély: CC BY 2.0

anyagcsere

Kalcium anyagcsere

Kalcium

A kalcium az emberekben leggyakrabban előforduló ásványi anyag; minden ember körülbelül 1-1,5 kg testet hordoz. Ennek körülbelül 99% -a kalcium-foszfát formájában a csontokban tárolódik. Ez tárolóként szolgál a szérum Ca 2+ szintjének ingadozásainak kompenzálására. A szérumban található Ca 2+ 46% -ban kötődik a fehérjékhez és körülbelül 6% a foszfáthoz. Csak a fennmaradó 48% biológiailag hatékony, ezért a szérum fehérje koncentrációját mindig figyelembe kell venni a szérum Ca 2+ értékelésekor.

A Ca 2+ szint nagyon pontos szabályozás alatt áll, mivel még a kis ingadozások is nagy hatással lehetnek a test sejtjeinek ingerlékenységére. Még a Ca 2+ szint kismértékű növekedése is stabilizálja a sejtmembránt, azaz. H. a gerjesztési küszöb növekszik. Ezzel szemben az izgalmi küszöböt alacsony Ca 2+ szintek csökkenthetik olyan mértékben, hogy tetanikus görcsök fordulnak elő.

A normális érték 2,5 és 2,6 mmol/l vér között van, bár a betegség csak 2,2 mmol/l alatt és 2,65 mmol/l fölött feltételezhető. Egy felnőtt napi napi igénye körülbelül 0,8 g/nap, a terhes nők vagy gyermekeké kétszer akkora. Az abszorbeált kalciumnak csak 30% -a szívódik fel a belekben, míg a többi a székletben ürül.

Parathormon

Számos hormon vesz részt a kalcium-anyagcsere szabályozásában, amelyek közül az első a mellékpajzsmirigy-hormon (PTH). A négy párosított mellékpajzsmirigyben (hámtestekben) alakul ki, és növeli a Ca 2+ szérumszintet (megjegyzés: a mellékpajzsmirigy hormon biztosítja a Ca 2+ -ot).

A PTH ezt egyrészt úgy éri el, hogy aktiválja a csontban lévő oszteoklasztokat, amelyek a csontból kalciumot és foszfátot mozgósítanak. Másrészt a PTH növeli a Ca 2+ visszaszívódását a vesében, miközben csökkenti a foszfát visszaszívódását.

E két meglehetősen közvetlen szabályozás mellett a PTH másutt is beavatkozik a kalcium-anyagcserébe. Növeli az 1α-hidroxiláz enzim aktivitását, amely katalizálja a 25 (OH) -D3 -vitamin végső hidroxilezését 1a, 25 (OH) 2-D3-vitaminná, amely a vitamin (kalcitriol) aktív formája. . A kalcitriol ezután elősegíti a Ca 2+ felszívódását a belekben.

A Ca 2+ és a kalcitriol egyaránt gátolják a PTH képződését negatív visszacsatolás formájában.

Kalcitonin

A kalcitonint a pajzsmirigy úgynevezett C-sejtjei készítik. Alapvetően a kalcitonin a PTH antagonistája. Ennek eredményeként gátolja az oszteoklaszt aktivitását a csontban, és ennek következtében csökkenti a Ca 2+ és a foszfát felszabadulását. Ugyanakkor csökkenti a Ca 2+ és a foszfát visszaszívódását a vesékben.

Ugyanakkor ugyanabban az irányban működik a kalcitriol képződése szempontjából a vesékben, a kalcitonin ezt is növeli.
A kalcitonin felszabadulásának ingere a szérum Ca 2+ szintjének rövid növekedése. Ha a Ca 2+ szintet hosszú távon növelik, a kalcitonin szekréciója ismét normalizálódik. Összességében a kalcitonin jelentősége a Ca 2+ háztartásban meglehetősen alacsony, mivel a Ca 2+ szint a pajzsmirigy eltávolítása után is változatlan marad.

Kalciferolok

A kalcium-anyagcserében az utolsó hormon a kalcitriol (D-vitamin hormon, 1,25 dihidroxi-kolekalciferol), amelyet a szervezet maga szintetizál a koleszterinből a D-vitaminnal. A szintézis lépései a májban (koleszterin-7-dehidrokoleszterin), a bőrben (7-dehidrokoleszterin-kolekalciferol), ismét a májban (kolekalciferol-25-hidroxi-kolekalciferol) és végül a vesékben (25-hidroxi-kolekalciferol-1,25-dihidroxi-koleszkalcer ) tól től.

A kalcitriolnak is nevezett végtermék lipofil jellegű, ezért cinkujj-doménnel rendelkező intracelluláris receptorokon keresztül hat. Közvetíti az oszteoblasztok aktivitásának növekedését a csontokban, ami kalcium és foszfát beépülését eredményezi. A vesékben a kolekalciferol aktív formája növeli a kalcium és a foszfát visszaszívódását. Ezenkívül a kalcitriol növeli a Ca 2+ és a foszfát felszívódását a bélben, ez a Ca 2+ -ATPáz és a Ca 2+ -kötő kalbindin fehérje génjeinek indukcióján keresztül történik.

A kalcitriol képződését egy klasszikus visszacsatolási mechanizmus szabályozza. A megemelkedett Ca 2+ szérumszint gátolja a kalcitriol képződést, míg a csökkent Ca 2+ szérum szint elősegíti a kalcitriol képződést. Ezenkívül maga a végtermék is gátolja annak kialakulását (negatív visszacsatolás). Ezek az előírások mind az 1α-hidroxilázt megtámadják. A kalcitriol szintén gátolja a PTH felszabadulását.

Összességében elmondható, hogy a kalcitriol növeli a szérum Ca 2+ és foszfát szintjét, bár a csont nagyobb valószínűséggel épül fel, mintsem lebomlik.

Vas anyagcsere

Funkció és eloszlás

A vas az emberi testben talán a legismertebb és az egyik legfontosabb nyomelem. Egy felnőtt vaskartalma 3-5 g között van, amelynek körülbelül 70% -a hemoglobinban és myoglobinban kötődik, 20% pedig depóban (ferritin, hemosiderin). A fennmaradó 10% -ot a nem hem enzimek teszik ki (majdnem 10%), és kevesebb, mint 1% -ot a hem enzimek, a vas-kén klaszterek és a szállító vas (transzferrin).

Az átlagos napi szükséglet 10 mg. A jelenlegi vasigénytől függően a szájon át adott vasnak csak 10 és 40% -a szívódik fel másodlagosan egy H + -Fe2 + társtranszporter (DMT1) útján. Fontos, hogy csak kétértékű vas képes felszívódni, ezért a C-vitaminnak vagy a vas-reduktáznak Fe3 + -t Fe2 + -vá kell átalakítania.

Miután a nyálkahártya sejtek bazolaterális oldalán lévő vas a ferroportin (IREG) útján a vérbe került, kötődik az apotranszferrinhez (apotranszferrin + vas = transzferrin). A két fent említett tárolási forma vashoz áll rendelkezésre, amely nem szükséges. A ferritinben (apoferritin + vas) történő tároláshoz azonban a Fe2 + -ot újra Fe3 + -vá kell oxidálni. Ez a máj, a csontvelő és a lép sejtjeinek citoszoljában történik a ceruloplazminon keresztül. A vas második tárolási formája a vas-hidroxid a hemosziderinben.

A vas metabolizmusának szabályozása elsősorban a transzferrin receptor (TfR), az apoferritin és a δ-aminolevulinsav (δ-ALA) szintáz transzlációjának szintjén megy végbe. Az Iron Response Binding Element Binding Protein (IRE-BP) alapja, amely intracelluláris vasérzékelőként szolgál és befolyásolja az említett fehérjék transzlációját.

Az alacsony vaskoncentráció miatt az IRE-BP kötődik a három fehérje mRNS-jének vas-válasz eleméhez (IRE). A TfR mRNS lebontása gátolt, így több vas képes felszívódni. Ugyanakkor az apoferritin és a δ-ALA szintáz mRNS transzlációja gátolt, aminek eredményeként kevesebb vas tárolódik ferritin formájában és beépül a hemoglobinba.

A megemelkedett vasszint biztosítja, hogy az IRE-BP megköti a vasat 4Fe-4S klaszterek formájában, és így elveszíti mRNS-kötő képességét. A TfR mRNS lebomlik, miközben az apoferritin és a δ-ALA szintáz mRNS transzlációját elősegítik.

Az emberi szervezetben a vas legfontosabb funkciója az oxigén szállítása a hemoglobinban és a mioglobinban. Ezenkívül a vas fontos szerepet játszik az immunrendszerben és az idegrendszerben, valamint a bőrben, a hajban, a körmökben és az anyagcserében.

A hemmolekula szintézise

A hemoglobin szintézise főleg a csontvelőben és az eritrociták különböző progenitor sejtjeiben zajlik. A hem a hemoglobin porfirin, míg a „-globin” a fehérje része. A hemoglobin molekula négy globin láncból (2α és 2ß lánc) és négy hem vagy porfirin molekulából áll. A porfirin alapstruktúrája egy négy pirrolgyűrűből álló gyűrű, a porfirinogén, amelyet tovább módosítanak, amíg a porfirin végül kialakul.

A lépések részletesen:

  1. A szukcinil-CoA és a glicin reagálva δ-aminolevulinsavat (δ-ALS) képez, a katalizáló enzim a δ-ALA szintáz, amelynek dekarboxilezéséhez piridoxal-foszfátra (PALP, B6-vitamin) van szükség. A δ-ALA-szintáz a hem-bioszintézis kulcsfontosságú enzimje, amelyet végterméke gátol, amely mind alloszterikus inhibitorként, mind gén szinten működik. Ez az első reakció a mitokondriumban megy végbe, ahonnan a kapott δ-ALS most eljut a citoszolba.
  1. A δ-ALS dehidratáz két ALS molekula kondenzációját katalizálja porfobilinogén képződésére.
  1. A következőkben porfobilinogén és uroporfirinogén III képződik négy molekulából.
  1. A kapott uroporfirinogént III dekarboxilezzük Koproporfirinogén III-ra.
  1. A koproporfirinogén III most visszamegy a mitokondriumba, és ott protoporfirinogén IX-vé alakul át.
  1. A protoporfirinogén IX immár oxidálódik protoporfirinné IX.
  1. Az utolsó lépésben a ferrochelatáz enzim beépíti a kétértékű vasiont.

Hém bontás

Az eritrociták élettartama körülbelül 120 nap, ezt követően a testnek el kell dobnia a felhalmozódó hemoglobint. A globin részt aminosavakra bontják, amelyek bejutnak az anyagcserébe.

A hem lebontása a lép mononukleáris fagocita rendszerében (MPS) kezdődik, ahol a hem gyűrűjét a citokróm P450-függő hem oxigenáz bontja le. Oxigénre és NADPH/H + -ra van szükség.

Ennek a reakciónak a terméke a zöld biliverdin, amelyet a biliverdin reduktáz a NADPH/H + segítségével narancssárga bilirubinná redukál, valamint a szén-monoxid (CO) és a vas, amely ismét beépül a hemoglobinba.

A kapott bilirubin, kötődve az albuminhoz (közvetett bilirubin), a májba szállul, ahol kétszeresen párosul aktivált glükuronsavval (UDP-glükuronsav). A felelős enzim a glükuronil-transzferáz; a bilirubin-diglukuronid termelődik. Ez a közvetlen, vízben oldódó bilirubin az epével ürül.