КАЛЬЦИЙ [ calcium ]

      Кальций - Ca, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 20, атомная масса 40,08; серебряно-белый лёгкий металл.
     Природный элемент представляет смесь шести стабильных изотопов: ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca и ⁴⁸Ca, первый из которых наиболее распространён (≈96, 97%). Химически очень активен.
     В живом веществе кальций - главный элемент из металлов. Ионы кальция принимают участие в осуществлении многих физических процессов в организме. Главные из них: поддержание структурно-функциональной целостности мембран, участие в действии ферментов, гормонов, нейромедиаторов, участие в возбуждении, в свертывании крови, в секреции, в поддержание структурно-функциональной целостности костей. Нормальное протекание этих процессов возможно при поддержании стабильной концентрации кальция в плазме крови. Такая стабильность (стационарность, устойчивость во времени) распределения вероятностей значений концентрации кальция в плазме крови обеспечивается особой стратегией управления - прогнозированием (Трифонов Е.В., 1978, …,…) в системах управления концентрацией кальция в плазме крови.
     Количество кальция в организме человека составляет в среднем около 1 кг. Большая его часть, ≈99% кальция, локализовано в костях, где вместе с фосфатом он образует кристаллы гидроксиапатита, составляющие неорганический структурный компонент скелета. Костная ткань это динамическая управляемая структура, адаптирующаяся к разным механическим нагрузкам. В состоянии равновесия процессы образования и резорбции костной ткани уравновешены.
     Большая часть кальция кости не может свободно транспортироваться во внеклеточную жидкость. Вместе с тем, кости содержат разновидность кальция, подлежащего обмену. Концентрация такого кальция находится в динамическом равновесии с концентрацией ионов кальция во внеклеточных жидкостях. Небольшие количества подлежащего обмену кальция содержатся в клетках любых тканей. Особенно много его в клетках, обладающих высокой проницаемостью, таких как печеночные клетки и клетки желудочно-кишечного тракта. Однако, больше всего подлежащего обмену кальция находится именно в костной ткани. Его доля в кости составляет ≈0,4-1,0% от общего количества кальция в кости. Подлежащий обмену кальций депонирован в костной ткани в форме быстро мобилизуемых солей, таких как CaHP0₄ и других аморфных солей кальция.
     Итак, в дополнение к своей роли механической опоры, кости служат огромным резервуаром кальция. Около 1% кальция костей скелета составляет подлежащий обмену кальций. Еще ≈1 % общего количества кальция костей находится в периостальном пространстве (надкостнице). Вместе эти два источника составляют динамичное депо ионов Са²⁺. Особенностью такого депо кальция является то, что это быстродействующий буферный механизм для подержания концентрации кальция в экстрацеллюлярной жидкости при чрезмерном изменении уровня концентрации от различных причин. Управляется этот буферный механизм посредством паратиреоидного гормона, гормона кальцитонина и кальцитриола (жирорастворимый витамин D₃, или 1,25-(OH)₂-D₃).
     В плазме крови кальций присутствует в трех формах:
     (1) в комплексе с органическими и неорганическими кислотами,
     (2) в связанной с белками форме,
     (3) в ионизированном виде. В состав комплексов с цитратом, фосфатом и другими анионами входит ≈6% общего кальция плазмы крови. Остальное количество распределяется почти поровну между связанной с белками (в первую очередь альбумином) формой и ионизированной (несвязанной) формой. Ионизированный кальций (Са²⁺) является биологически активной фракцией. Его нормальная концентрация ≈1,1 - 1,3 ммоль/л. Организм обладает очень высокой чувствительностью к отклонениям уровня Са²⁺ от указанных границ нормы. При снижении уровня концентрации Са²⁺ наступают нарастающие явления повышенной возбудимости вплоть до возникновения тетанических судорог. Заметное повышение уровня концентрации Са2+ в плазме может привести к смерти из-за паралича мышц и комы. Данные о влиянии изменения дисперсии распределения концентрации кальция на функции организма в литературе отсутствуют. Хотя, на основании вероятностной методологии (Трифонов Е.В., 1978, …, 2002, …) вполне определенно можно утверждать, что эти изменения не менее значимы для организма, чем описанные выше изменения уровня.
     Ион кальция и парный ему ион фосфата присутствуют в плазме крови в концентрациях, близких к пределу насыщенности, который является условием осаждения гидроксиапатита.. Связывание Са²⁺ с белками предупреждает возможность образования осадка и эктопической кальцификации. Изменения концентрации белков плазмы (прежде всего альбумина, хотя и глобулины связывают кальций) сопровождаются соответствующими сдвигами уровня содержания общего кальция в плазме крови. Например, при гипоальбуминемии падение уровня общего кальция в плазме составляет 0,8 мг% на каждый 1 г% снижения концентрации альбумина. Соответственно, при возрастании количества альбумина плазмы наблюдается противоположное явление. Связывание кальция с белками плазмы зависит от pH. В частности, ацидоз способствует переходу кальция в ионизированную форму, а алкалоз повышает связывание с белками, т. е. снижает концентрацию Са²⁺.
     Во всех экстрацеллюлярных жидкостях, в том числе и в плазме крови, во всех тканях тела присутствуют вещества, предотвращающие осаждение кальция. Одним их таких ингибиторов является пирофосфат.

		Схема. Потоки кальция в тканях здорового организма в условиях минерального гомеостаза = Calcium fluxes in a normal individual in a state of zero external mineral balance.    Перевести на русский язык Модификация: Gardner D.G., Shoback D.M., Eds. Greenspan's Basic & Clinical Endocrinology. 9th ed., Lange, 2011, 960 p., см.: Физиология человека: Литература. Иллюстрации.       Примечание: Calcium fluxes in a normal individual in a state of zero external mineral balance. The blue arrows denote unidirectional calcium fluxes; the pink arrows denote net fluxes.