Kalcium Flashcards
Nämn några funktioner för Kalcium
- Strukturella funktioner → bygger upp ben, tänder, bindväv
- Excitations-kontraktions-kopplingen i muskler
- Excitations-sekretions-kopplingen (neurotransmittorer, hormon)
- Stabilitet av retbara (exciterbara) membran
- Potentialer i hjärtmuskulatur och glatt muskulatur
- Enzymatisk aktivitet → fungerar som en second messenger i många intracellulära kaskader
- Koagulation av blod
Hos en frisk individ är totala koncentrationen av kalcium i plasma
2.00 - 2.5 mmol/L
Vilka tre former av Ca2+ finns i plasman?
- Fritt joniserat Ca2+ → utgör 44%
- I komplex med anjoner (t.ex. PO43 ̅ eller citrat) → utgör 11 %
- Bundet till plasmaproteiner (främst albumin) → 45 %
Vilken form av Ca2+ är den viktigaste när det gäller reglering samt kalciums biologiska effekter?
Den joniserade formen av kalcium (Ca2+)
Hur skulle blodets pH påverka andelen joniserade form av Ca2+?
Andelen joniserad form av kalcium (Ca2+) beror till stor del på blodets pH:
- Alkalos (minskad [H+]) → mer Ca2+ binder till plasmaproteiner → ↓ andel fritt Ca2+
- Acidos (ökad [H+]) → mindre Ca2+ binder till plasmaproteiner → ↑ andel fritt Ca2+
Vad innebär Kalciumbalans. När kan positiva respektive negativ balans av kalcium förekomma?
- Kalciumbalans : Intaget av kalcium ska vara lika stort som förlusten
- En positiv balans (intag> förlust) förekommer hos:
- Yngre som fortfarande växer
- Gravida
- Personer som behöver benläkning
• En negativ balans (förlust> intag) förkommer hos:
- Äldre
- långvarig viktlöshet
- Individer som är sängliggande en längre tid
Varför är kvinnor mer känsliga för frakturer än män?
Den högsta mängden kalcium (peak bone mass) i livet är lägre för kvinnor än män och de är därför kvinnor är mer känsliga för frakturer - de når frakturnivåer av kalcium tidigare
Hur kan man öka Ca2+ i blodet?
- Högre intag/absorption från mag-tarmkanalen
- En lägre förlust från njurarna
- Ta från inlagrad kalcium (last defense) från ben
Hur mycket absorberas kalcium från kosten i olika delar av MTK? Vilka är dessa delar av MTK? Genom vilka transport mekanismer sker det?
• Varje dag absorberas ca 500 mg kalcium från kosten i MTK:
- Lågt upptag av i duodenum → upptaget är en aktiv process som kan stimuleras av calcitriol
- Högre upptag i distala jejunum och ileum → upptaget är en passiv process som inte kan regleras av några hormoner
Absorption av Ca2+ kan påverkas av olika faktorer. Vilka?
- Hormonellt → calcitriol stimulerar absorptionshastighet i duodenum
- pH → ju lägre pH, desto snabbare upptag
- Fria fettsyror → ju fetare innehåll i tarmlumen, desto sämre absorption
Calcitriol
- 1,25-DHCC, hormonellt aktiva metaboliten av vitamin D
- är ett steroidhormon som deriveras från vitamin D
- Normala plasmanivåer är 0.03 ng/ml
- binder till kärnreceptorer som reglerar transkription av RNA ( receptorer finns i i tarmen, ben och njure)
Effekter av Calcitriol
Calcitriol har 3 effekter i kroppen som tillsammans bidrar till ökad [Ca2+]:
- Ökat upptag av Ca2+ och PO43 ̅ från tarmen
- Underlättar reabsorption av Ca2+ i njuren
- Ökad syntetisk aktivitet av osteoblaster, vilket krävs för mineralisering av benmatrix
Brist på calcitriol hos vuxna och barn kan leda till
En brist på vitamin D och därmed calcitriol kommer leda till:
• rakit → hos barn
- ha mjuka ben, som ger “böjda ben”
- Epifysens brosk blir även förstorat och man får en del osteoid
• osteomalaci → hos vuxna
Med vilken mekanism ökar calcitriol kalciumabsorption i duodenum?
• Brush border –upptag apikalt genom epithelial cell
- sker genom TRPV6- och TRPV5-kanaler
• Inuti epitelcellen
- Ca2+ binder till proteinet calbindin-D9k i cytoplasman så ett det bildas en slags buffert ( hindrar excitabilitet)
• Basolateralt membran - leverans till blod
- ↑ uttryck av NCX1
- ↑ uttryck av Ca2+ ATPaset (PMCA1b)
Varför kan man inte öka Ca2+ absorption genom att öka Ca2+-intaget?
• Om Ca2+-intaget är högt → aktiva transportmekanismerna i enterocyter blir mättade. Samtidigt börjar nivåerna av calcitriol minska. Totalt sett minskar Ca2+-absorptionen vid höga intag.
Syntes av calcitriol
- Vid infallande solljus omvandlas 7-dehydrokolesterol i huden till vitamin D3 (cholecalciferol) som har 1 OH-grupp.
- Vitamin D3 transporteras till levern där den omvandlas till 25-OH-D3 (25hydroxycholecalciferol).
- 25-OH-D3 transporteras till njuren → omvandlas till calcitriol (1,25-dihydroxy-cholecalciferol) alternativt den inaktiva formen 24,25-dihydroxycholecalciferol.
- Aktivt calcitriol produceras bara när kalcium är lågt eller fosfat är högt.
25-OH-D3 transporteras till ….. från …… för att sedan omvandlas till …… Reaktionen katalyseras av enzymet …..
till njuren från levern för att omvandlas till calcitriol rekationen katalyseras av 1⍺-hydroxylas
Hur många procent ungefär av Ca2+ reabsorberas i njuren olika delar? Vad är det som reglerar dessa?
• I njurarna kommer 98-99% av filtrerat kalcium reabsorberas:
- 60 % i proximala tubuli →aktiv transport mekanism
- 25 % sker i TAL
- 15 % distala tubuli & samlingsrören → involverar TRP5
→ PTH reglerar uttryck av TRP5 i den distala tubuli
• Glomerulusfiltrationen av kalcium regleras ej och ökar vid höga cirkulerande kalciumkoncentrationer.
Parathyroid hormone (PTH)
- utsöndras av huvudcellerna i paratyreoideakörtlar
- Normala plasmanivåer är 10-55 pg/ml
- halveringstid är <10 min
- Peptidhormon. 84 aminosyror.
- finns två receptorer - PTHR1 och PTHR2
- Sekretionshastigheten av PTH ökar då serumkalcium minskar
PTHs primära fysiologiska roll
↑ blodkalcium och ↓ blodfosfat
- avgörande för homeostas och essentiellt för liv
Hur påverkar PTH serumkalcium?
Direkta effekter:
- Ökad nedbrytning av ben → Ca2+ frisätts
- Ökad reabsorption av Ca2+ i njuren
Indirekta effekter:
- Ökar tarmens absorption av kalcium genom att stimulera calcitriolbildning i njuren.
- Detta sker genom att PTH ökar uttrycket av 1-α-hydroxylas som konverterar D-vitamin till calcitriol → calcitriol ökar kalciumnivåerna
Det finns två “pooler” av kalcium i ben. Vilka?
- En som snabbt släpper ut kalcium i blod
* En som är dedikerad till remodellering av ben
Hur påverkar PTH koncentrationer remodellering och demineralisering av ben?
• Vid låg PTH koncentrationer:
- sker remodellering (kalciumomsättning)
• Vid hög PTH koncentrationer:
- demineralisering ske (kalciumförlust)
Celltyper i ben
- Osteoblaster- lägger grunden för ben.
- Osteoclaster- står för benresorption,
- Bone lining cells”- skyddar benen
Hur påverkar PTH osteoklaster?
- Osteoklaster har inga PTH-receptorer utan påverkas indirekt av PTH
- PTH-receptorer finns istället på osteoblaster
- Så här påverkar PTH osteoklaster indirket:
- osteoblaster producerar vid PTH-stimulering RANKL (RANK-ligand)
- RANKL binder till RANK (som är en receptor) som finns på osteoklastprekursorceller
- Celler aktiveras, fuserar och bildar osteoklaster. RANKL leder alltså till bennedbrytning.
Calcitonin
- peptidhormon som produceras av parafollikulära celler (C-celler) i tyreoidea
- inte alls lika viktig som PTH
- öka upptaget av Ca2+ i ben efter en måltid
- Inhiberar osteoklaster → minskad [Ca2+] i plasma
- Frisättning av calcitonin stimuleras av ökad [Ca2+] samt hormon från mag-tarm-kanalen som frisätts efter en måltid (gastrin, CCK, sekretin)
Vilka hormoner är viktiga för kalciumhomeostas? Vilken av dess är den viktigaste?
- PTH (+)
- är den viktigaste för att reglera kalciumnivåerna
- ökar ca2+ serumnivåerna - Vitamin D (calcitriol) (+)
- ökar ca2+ serumnivåerna - Calcitonin (-)
- finns också men är inte alls lika viktig
- minskar ca2+ serumnivåerna
Vad händer vid Tyro-paratyreoidektomi (bortopererad tyreoidea & paratyreoidea) eller vid endast bortagning av en av dessa?
• Borttagning av båda → leder till en förlust av kalciumkontroll
• Borttagning av paratyreoidea → man sakna PTH
vilket innebär att man får en långsam återhämtning av kalciumnivåer vid avlägsnande av kalcium
• Borttagning av tyreoidea → man sakna calcitonin
vilket innebär en långsam återhämtning till normala kalciumnivåer när kalcium infuseras
Hyperkalcemi orsaker och symptom
Orsaker
- Hyperparathyroidism
- Vissa maligniteter
- Excessiv D-vitaminaktivitet
Symptom
- Njurstenar - kalcium avlämnas i mjukvävnad
- Försämrad njurfunktion: kalcium är njurtoxiskt, man blir - törstig och får stora volymer utspädd urin
- CNS - trötthet, depression
- Muskelvärk och smärta
- Benerosion om det finns för mycket PTH (som vid hyperparathyroidism)
- Gastro-intestinala besvär: yrsel, kräkningar, förstoppning
Hypokalcemi orsaker och symptom
Orsaker
- Hypoparathyroidism
- Vitamin D-brist
- Renal sjukdom
Symptom
- Ökad excitabilitet hos nervvävnad (“pins and needles”, tetanus, epilepsi och hjärtarytmier)
- Chvosteks tecken - ansiktsmuskulatur
- Trousseaus tecken - handledsspasmer
Vilka andra hormoner är involverade i kalciumbalansen
- Glukokortikoider
- PTH-related peptide (PTHrP)
- Östrogener
Hur är glukokortikoider involverade i kalciumbalansen?
- minskar plasmanivåer av kalcium (likt calcitonin) genom att inhibera osteoblastbildning och aktivitet
- Lång tids användning av glukokortikoider kan ge osteoporos genom att minska benbildning och öka benresorption
- I tarmarna kommer kalcium och fosfats absorption minska
- I njuren kommer kalcium- och fosfatutsöndringen att öka
Hur är PTHrP involverad i kalciumbalansen?
- PTHrP liknar PTH strukturellt och har liknande effekter som PTH har
- PTH-relaterad peptid identifierades som en tumörprodukt som kan aktivera PTH-receptorer och leda till hyperkalcemi ( orsakar 80% av cancer-relaterade hyperkalcemier)
- tsk från PTH som binder två typer av receptorer binder PTHrP endast PTH1R ( finns i njuren & ben)
Hur är östrogener involverad i kalciumbalansen?
- Östrogener konserverar benmassa hos både män och kvinnor
- Östrogener minskar benresorption genom att ha en direkt effekt på osteoklaster
- Östrogener förhindrar även osteoporos. Mekanismen verkar vara att hämma cytokiners stimulering av av osteoklaster (t.ex. IL-6)
Totala mängden fosfor i kroppen är …… varav …. % finns i ……..
500-800 g varav 90% finns i ben och kontinuerligt omsätts
Finns två hormoner som påverkar reabsorption av fosfat i njuren. Vilka?
- PTH
2. FGF23 produceras av ben
Hur påverkar PTH och FGF23 reabsorption av fosfat i njuren
I njurens proximala tubuli:
- Båda hämmar reabsorption av fosfat genom att hämma NaPi co-transportörer
Vilka två hormoner påverkar absorption av fosfat i tunntarmen?
- calcitriol
2. FGF23
Hur påverkar calcitriol och FGF23 absorption av fosfat i tunntarmen?
I duodenum och andra delar av tunntarmen:
- calcitriol stimulerar en NaPi co-co-transportör
- FGF23 kommer inhibera bildning av calcitriol och ger således mindre absorption
FGF23
- bildas från ben och kommer ge en negativ fosfatbalans
- bildas av skeletala osteocyter och osteoblaster
- FGF23 minskar nivåerna av calcitriol genom att inhibera 1-α-hydroxylas
- produceras i tumörer som kan minska ca2+ och fosfat
α-Klotho
- α-Klotho kommer förstärka FGF23s effekt (vid dess receptor)
- α-Klotho är ett påstått anti-åldrande protein
- Möss som saknar detta protein kommer åldras snabbare, ha lägre benmineraldensitet, kalcifieringar och högt serumkalcium
- α-Klotho kommer stabilisera membranlokalisering av protein som är viktiga för kalcium och fosfat (re)absorption.
