wprowadzenie

zaburzenia stężenia wapnia w surowicy są częstymi zdarzeniami w praktyce klinicznej. Jeszcze częściej występują zaburzenia równowagi wapnia, które występują w wielu różnych chorobach lub stanach patologicznych. Jednak o ile łatwo jest zmierzyć stężenie wapnia w surowicy, o wiele trudniej jest zmierzyć równowagę wapnia i zawartość wapnia w organizmie; dlatego wielu klinicystów ma pokusę oceny stanu równowagi wapnia na podstawie wartości stężenia wapnia w surowicy. Jak wyjaśniono w tym przeglądzie, nie tylko nie można przewidzieć równowagi wapnia w oparciu o wapń w surowicy, ale może to prowadzić do nieodpowiednich, a czasami szkodliwych decyzji dla pacjenta.

metabolizm wapnia u zdrowych osób dorosłych

organizm zdrowej osoby dorosłej zawiera ∼25 000 mmol (∼1 kg) wapnia, z czego >99% stanowi składnik mineralny kości, a 1% (∼20 mmol) znajduje się w ECF. Układ homeostatyczny wapnia kieruje nie tyle całkowitą zawartość wapnia w organizmie, co raczej stężenie wapnia ECF. U danej zdrowej osoby wartość ta jest niezwykle stabilna w czasie, nigdy nie odbiegając o > 2% od wartości zadanej. W normalnych warunkach zarówno stężenie wapnia w ECF, jak i zawartość wapnia w organizmie są utrzymywane na ustalonych wartościach; jednak w warunkach patologicznych utrzymanie stężenia wapnia w ECF może wymagać zmiany równowagi wapnia i zawartości wapnia w organizmie.

strumienie wapnia u normalnych dorosłych

trzy narządy mogą tworzyć ruch wapnia do lub z ECF: jelita, kości i nerki. Jednak wchłanianie wapnia w jelitach po posiłku nie przyczynia się do utrzymania stężenia wapnia w surowicy krwi w ustalonym punkcie. Wręcz przeciwnie, indukuje przemijające zwiększenie stężenia wapnia w surowicy. Niemniej jednak odpowiednie spożycie wapnia w diecie i normalne wchłanianie wapnia w jelitach są niezbędne do utrzymania prawidłowej równowagi wapnia i prawidłowych zapasów kości. W zachodniej diecie utrata kału z powodu niewchłoniętego płynu jelitowego wapnia nigdy nie spada poniżej ∼150 mg (3,75 mmol) na dobę, a utrata moczu nigdy nie spada poniżej ∼100 mg (2,5 mmol) na dobę. Ze względu na tak znaczące obowiązkowe straty, minimalne zapotrzebowanie na wapń w diecie, oparte na badaniach równowagi u zdrowych osób, wynosi ∼600 mg (15 mmol) dziennie .

stężenie wapnia w ECF na czczo zależy od ilości wapnia uwalnianego z kości, która odpowiada obowiązkowej utracie wapnia w moczu. Gdy spożycie wapnia w diecie jest niewystarczające (<600 mg/dobę u młodych dorosłych) i (lub) nieprawidłowe wchłanianie wapnia w jelitach, stężenie wapnia w surowicy może być utrzymywane na stałym poziomie tylko kosztem stopniowego wyczerpywania zapasów wapnia w kościach. Na przykład, dzienne spożycie wapnia ≤400 mg (10 mmol) powoduje utratę 1-4 mmol (40-160 mg) wapnia z organizmu każdego dnia . Tak więc, chociaż wchłanianie wapnia w jelitach nie reguluje poziomu wapnia w surowicy, zapewnia wapń potrzebny do utrzymania masy wapnia w kościach w normalnym zakresie: wapń utracony na czczo jest zastępowany przez wchłanianie identycznej ilości wapnia ze światła jelita. W związku z tym u zdrowych osób, które zakończyły swój wzrost, z wyjątkiem kobiet w ciąży lub karmiących piersią, gdy spożycie wapnia w diecie i wchłanianie wapnia w jelitach są normalne, ilość wapnia wydalanego z moczem jest równa ilości netto wchłanianej przez jelita.

utrzymanie stężenia wapnia w surowicy w równowadze

Regulacja stężenia wapnia w surowicy obejmuje mechanizmy, które utrzymują poziom wapnia w punkcie zadanym i mechanizmy korygujące zmiany w stosunku do punktu zadanego.

kość i nerki to dwa narządy, które określają poziom wapnia w surowicy na czczo. Aby utrzymać stały poziom wapnia w surowicy w tym stanie, kość uwalnia ilość wapnia identyczną z ilością wydalaną z moczem w danym okresie czasu. Poziom równowagi wapnia (punkt zadany) to wartość, dla której netto napływ wapnia z puli kości do przedziału zewnątrzkomórkowego odpowiada odpływowi netto z przedziału zewnątrzkomórkowego do moczu. To dopasowanie jest przede wszystkim osiągane przez odpowiednie uwalnianie parathormonu (PTH), który zwiększa uwalnianie wapnia z tkanki kostnej i ogranicza utratę wapnia przez nerki poprzez wzmocnienie reabsorpcji kanalikowej przefiltrowanego wapnia w pętli wstępującej Henle ’ a i w kanaliku dystalnym .

co ważne, system ten zapewnia również skuteczny sposób korygowania odchyleń od wartości zadanej wapnia. W stanie na czczo stężenie wapnia w surowicy ma tendencję do zmniejszania się poniżej wartości zadanej, ponieważ wapń jest tracony w moczu. Gruczoły przytarczyc reagują natychmiast, uwalniając większe ilości PTH, co z kolei stymuluje uwalnianie wapnia z tkanki kostnej i wchłanianie zwrotne wapnia z kanalików nerkowych, umożliwiając powrót wapnia w surowicy do wyznaczonego punktu. Uwalnianie wapnia w kościach jest szybkie, o wyraźnej amplitudzie, ale o ograniczonej pojemności, ponieważ powinny być zaangażowane tylko powierzchowne warstwy kości. Cechy te są dobrze dostosowane do szybkiej korekty stężenia wapnia w surowicy . Uwalnianie wapnia różni się od przebudowy kości, która polega na ścisłym sprzężeniu między syntezą organicznej matrycy kostnej przez osteoblasty a zniszczeniem dojrzałej Kości przez osteoklasty: w skali całego szkieletu i w danym momencie w normalnych warunkach ilość nowo utworzonej kości jest równa ilości zniszczonej kości. Wynika z tego, że przebudowa kości nie powoduje netto napływu wapnia z puli kostnej do przedziału zewnątrzkomórkowego, a zatem nie przyczynia się do utrzymania stężenia wapnia w surowicy w ustalonym punkcie. Wreszcie, przebudowa kości jest powolnym procesem o ograniczonej amplitudzie, ale znacznej pojemności, ponieważ potencjalnie obejmuje cały szkielet.

odwrotnie, wzrost stężenia wapnia w surowicy zmniejsza wydzielanie PTH, prowadząc do zmniejszenia ilości wapnia uwalnianego z kości i wchłanianego ponownie w nerkach, a wreszcie do normalizacji stężenia wapnia w surowicy.

mechanizmy leżące u podstaw nieprawidłowości w stężeniu wapnia w surowicy

jak wskazano powyżej, wartość równowagi wapnia w ECF zależy od równowagi między ilością wapnia wchodzącego do ECF (głównie z kości) a ilością wapnia wychodzącego z ECF (w moczu). W związku z tym wzrost wartości wapnia w ECF może wynikać z (i) zmniejszenia zdolności nerek do wydalania wapnia do ECF, przy czym ilość wapnia wchodzącego do ECF jest prawidłowa lub nieznacznie zwiększona oraz (ii) zwiększenia napływu wapnia do ECF o wielkości wystarczającej do przeciążenia zdolności nerek do wydalania wymaganej ilości wapnia z moczem.

schematycznie, pierwszy stan jest typowy dla zaburzeń wapnia związanych z pierwotną zmianą wydzielania PTH (pierwotna nadczynność przytarczyc, rodzinna łagodna hiperkalcemia). W tym stanie głównym czynnikiem determinującym zmianę stężenia wapnia w ECF jest wzrost reabsorpcji wapnia w kanalikach nerkowych . Drugi warunek przedstawia, co występuje u pacjentów z hiperkalcemią związaną z nowotworami złośliwymi, u których zwiększone uwalnianie wapnia w tkance kostnej jest głównym wyznacznikiem hiperkalcemii. Zwiększenie resorpcji netto kości może być bardzo poważne i być odpowiedzialne za znaczne zwiększenie stężenia wapnia w surowicy. Zwykle stężenie wapnia w surowicy > 3.5 mmol / l wskazuje bardziej na nowotwór złośliwy niż na chorobę przytarczyc, przy czym ten ostatni stan jest zwykle odpowiedzialny za łagodną lub umiarkowaną hiperkalcemię.

stężenie wapnia w ECF nie zależy od równowagi wapnia

z tego, co opisano powyżej, wydaje się, że stężenie wapnia w ECF i równowaga wapnia (lub zawartość wapnia w organizmie) są w dużej mierze niezależnymi zmiennymi. Niezależność tę mogą wyjaśnić co najmniej dwa powody.

pierwszym z nich jest to, że przepływ wapnia w jelitach nie determinuje równowagi stężenia wapnia we krwi, ale jest bardzo ważnym wyznacznikiem równowagi wapnia i zawartości wapnia w ciele (kościach). W rzeczywistości każda wada w przepływie wapnia w jelitach netto do ECF jest związana z ujemnym bilansem wapnia, który, jeśli utrzyma się, może być odpowiedzialny za znaczną i wymierną utratę zawartości wapnia w kościach (a zatem w organizmie). Odwrotnie, wzrost spożycia wapnia i dopływu wapnia w jelitach może sprawić, że bilans wapnia będzie dodatni i wywrze działanie ochronne na zawartość kości mineralnej. W wielu randomizowanych badaniach klinicznych oceniano wpływ zwiększenia spożycia wapnia u pacjentów z osteoporozą po menopauzie (recenzja w ). Wynik tych badań jest jednoznaczny: zwiększenie spożycia wapnia jest w stanie utrzymać zawartość minerałów w kościach, co jest sprzeczne z tym, co obserwuje się u osób kontrolnych w tym samym wieku, u których zawartość minerałów w kościach stale spada. Innymi słowy, wzrost spożycia wapnia indukuje względnie dodatni bilans wapnia. Warto zauważyć, że dodatni bilans zachodzi bez wymiernej zmiany stężenia wapnia w ECF.

drugim powodem jest to, że przebudowa kości nie determinuje równowagi stężenia wapnia ECF, podczas gdy jest głównym wyznacznikiem zawartości wapnia w kościach (i ciele). Dobrym przykładem jest osteoporoza po menopauzie: stan ten charakteryzuje się między innymi zwiększeniem przebudowy kości wraz z utratą połączenia, przy czym resorpcja kości wzrasta bardziej niż tworzenie się Kości. W konsekwencji utrata wapnia szacowana na 20-40 mg na dobę (czyli 8-16 g rocznie) stanowi przyczynę osteoporozy. Jednak u kobiet po menopauzie nie występują stałe zmiany stężenia wapnia w ECF.

wiele innych warunków ilustruje niezależność między zmianami stężenia wapnia w ECF a równowagą wapnia (Tabela 1). Zgodnie z powyższym, wysokie lub niskie wartości stężenia wapnia w surowicy mogą współistnieć z ujemnymi, zerowymi lub dodatnimi wartościami bilansu wapnia. Stan równowagi wapnia jest wyraźnie nieprzewidywalny przez samo badanie stężenia wapnia w ECF.

ECF calcium concentration and calcium balance in patients with altered renal function

The sytuacja jest znacznie bardziej złożona u pacjentów ze zmniejszoną czynnością nerek z wielu powodów. Po pierwsze, spadek szybkości przesączania kłębuszkowego, który charakteryzuje niewydolność nerek, jest odpowiedzialny za zmniejszenie przefiltrowanego obciążenia wapnia, które ma tendencję do ograniczania zdolności do wydalania wapnia i ma tendencję do dodatniego bilansu wapnia. Jednakże, przewlekła niewydolność nerek jest również związana ze zmniejszeniem reabsorpcji wapnia w kanalikach nerkowych i wchłanianiem wapnia w jelitach, które powinny mieć odwrotny wpływ na równowagę wapnia. Ponadto przewlekła niewydolność nerek jest odpowiedzialna za postępującą wtórną nadczynność przytarczyc, co ma spodziewany wpływ na metabolizm kości. Wreszcie, u pacjentów z kwasicą metaboliczną buforowanie jonów wodorowych przez kość powoduje netto wypływ wapnia z kości i stopniowe zmniejszanie zapasów wapnia w szkieletach . Zintegrowana konsekwencja tych różnych zmian w równowadze wapnia jest wysoce nieprzewidywalna. Niestety, tylko w ograniczonej liczbie badań mierzono całkowity poziom wapnia w organizmie u pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek . Wydaje się być szeroko rozproszony, od niższych do wyższych wartości niż normalnie. Konsekwentnie, niskie wartości obserwowano u pacjentów z osteomalacją, podczas gdy normalne do wysokich wartości obserwowano u pacjentów z włókniakiem zapalenia kości. Co ciekawe, stężenie wapnia w surowicy krwi jest bardzo podobne u pacjentów z prawidłową, wysoką lub niską zawartością wapnia w organizmie . Ponadto u pacjentów z mocznicą, u których prowadzono prospektywną obserwację, zmiany w zawartości wapnia w kości (wywołane zmianą stężenia wapnia w dializacie, podaży wapnia i (lub) metabolitów witaminy D) nie były związane z konsekwentnymi modyfikacjami stężenia wapnia w surowicy. Dlatego też, w szczególnym stanie przewlekłej niewydolności nerek, stężenie wapnia w surowicy nie jest w stanie przewidzieć równowagi wapnia.

niezależnie od tego, istotne zmiany w bilansie wapnia mogą wystąpić w przypadku braku jawnej nieprawidłowości w stężeniu wapnia w surowicy. Na przykład u tych pacjentów, którzy mają bardzo ograniczoną zdolność do wydalania wapnia z moczem, spożycie dużych ilości wapnia powinno prowadzić do wysokiego wchłaniania wapnia w jelitach, promować dodatni bilans wapnia i sprzyjać odkładaniu soli wapnia w tkankach miękkich, zwłaszcza u pacjentów z adynamiczną chorobą kości, których kości nie są w stanie zaspokoić nadmiernej ilości wapnia . W związku z tym w kilku badaniach odnotowano pozytywny związek między przepisaną dawką soli wapnia a sztywnością ściany tętniczej lub występowaniem lub nasileniem zwapnienia tętnic . Dlatego niedawne zalecenie, aby dawka pierwiastkowego wapnia (w tym środków wiążących fosforany zawierające wapń) nie przekraczała 2 g dziennie, jest prawdopodobnie bezpieczne . U wielu pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek taka dawka pierwiastkowego wapnia nie jest wystarczająca do związania wymaganej ilości fosforanu. Zastosowanie spoiw fosforanowych innych niż wapniowe zapewnia dodatkowe środki do kontrolowania hiperfosfatemii bez wywoływania przeciążenia wapniem i zwapnień tętniczych .

wniosek

podobnie jak u pacjentów z prawidłową czynnością nerek, bilans wapnia może być dodatni, prawidłowy lub ujemny u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek, przy braku jawnych nieprawidłowości w stężeniu wapnia w surowicy. Dlatego samo uwzględnienie stężenia wapnia w surowicy nie pomaga w przewidywaniu równowagi wapnia u tych pacjentów.

Oświadczenie o konflikcie interesów. Brak deklaracji.