CHUYỂN hóa CALCI, p và XƯƠNG

SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ1.1.Trong xương Ca và P trong xương có thể được chia làm 2 phần - Trao đổi tự do với dịch ngoại bào, theo những quy luật về hóa động học, có tác dụng

CHUYỂN HÓA CALCI,

PHOSPHORE VÀ

XƯƠNG

Ths Bs Đoàn Phương Thảo

MỤC TIÊU

1. Liệt kê được các dạng của Ca và P trong cơ thể.

2. Mô tả nhập - xuất Ca và P trong cơ chế cân bằng

Ca và P.

3. Trình bày được sự hấp thu của Ca, P và liệt kê

được 7 yếu tố ảnh hưởng lên sự hấp thu của Ca ở ruột

4. Phân tích được quá trình chuyển hóa của Ca và P,

qua đó giải thích được một số bệnh lý liên quan.

5. Trình bày được cơ chế hoạt động của 3 loại

hormon điều hòa chuyển hóa Ca và P

NỘI DUNG

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

- Ca hiện diện trong cơ thể với số lượng lớn hơn bất kỳ một Cation nào khác

- Ở một người có cân nặng 50 kg, tổng lượng trung bình của Ca và P là :

Ca : 750 g ( 1,5 % trọng lượng cơ thể )

P : 500 g ( 1% trọng lượng cơ thể )

- Hầu hết Ca và P tập trung ở xương và răng, chỉ một phần nhỏ tồn tại trong dịch thể

Bảng 1 : Sự phân bố của Calci và

Phosphore trong cơ thể

Calci (%) Phosphore (%) Xương

Răng

Dịch thể

99 0,5 0,5

85 0,4 14,6

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

1.1.Trong xương

Ca và P trong xương có thể được chia làm 2 phần

- Trao đổi tự do với dịch ngoại bào, theo những quy luật về hóa động học, có tác dụng điều hòa nồng độ Ion Ca2+ và Phosphat(-).

- Phần còn lại tương đối ổn định ( hay gọi là phần trao đổi chậm), chịu ảnh hưởng của một vài yếu tố (VD hormon) là nơi xảy ra hai quá trình tiêu xương và tạo xương : nhằm mục đích

tổ chức lại cấu trúc và hình thái của xương, để đáp ứng các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát triển của cơ thể

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

Mặc dù chỉ hiện diện trong dịch thể với số lượng

không đáng kể ( 0,5% đối với Ca và 14,6 % đối với P) nhưng vai trò của hai yếu tố này cực kỳ quan trọng : Vai trò Calci trong dịch thể :

màng tế bào, khởi phát sự co của các sợi cơ,

hoạt hoá nhiều hệ Enzyme nội bào để từ đó gây

ra các đáp ứng sinh lý đặc hiệu của tế bào.

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

Vai trò Phosphore trong dịch thể :

 Là một trong những hệ đệm chính của dịch ngoại bào

 Góp phần tạo nên các cấu trúc vĩnh viễn của tế bào

(Phospholipid màng, Nucleotid nhân ) hoặc tạm thời trong quá trình chuyển hóa của các chất ( VD chuyển hóa

Glucoz theo con đường HDP hay HMP)

 Đặc biệt một số hợp chất có chứa P ( VD: ATP) là nguồn

dự trữ năng lượng quan trọng đối với cơ thể Năng lượng được giải phóng ra từ sự thủy phân liên kết Estephosphat của các hợp chất này (mà ta gọi là các liên kết Phosphat giàu năng lượng) cần thiết cho tế bào tiến hành các hoạt động sống, điển hình là quá trình vận chuyển chủ động các chất ngược với gradient điện hóa

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

1.2 Trong huyết tương

Ca và Phosphat vô cơ ( Pinoganic, Pi ) tồn tại dưới ba dạng chính :

- Dạng gắn với Protein ( Albumin và Globulin) : dạng này không qua được màng mao mạch và không có vai trò đáng kể

- Dạng kết hợp với các ion khác tạo thành hợp chất không phân ly ( Citrat Ca, Bicarbonat Ca, Na2HPO4,

MgHPO4 )

- Dạng ion Ca2+ và Phosphat- tự do, khuếch tán dễ dàng qua màng mao mạch và màng tế bào Dạng này thực sự đóng vai trò quan trọng đối với các quá trình

sống xảy ra trong cơ thể Riêng đối với Phosphore, còn

có thêm một dạng khác đó là hợp chất hữu cơ, 2/3

lượng Phosphore trong huyết tương tồn tại dưới dạng Phosphat hữu cơ ( P organic)

Sự phân bố của Ca và P trong huyết tương

83,10,50,4

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

Phần không Ion của Ca và Phosphat vô cơ hầu hết gắn với Protein

huyết tương Cân bằng giữa phần Ion ( Ca2+ và HPO42- ) và phần

phản ứng hai chiều, thí dụ trường hợp Calci :

Ca 2+ +Proteinat 2- - Ca Proteinat

Ta suy ra:

[ Ca 2+ ] x [ Proteinat 2- ] - = K [ Ca Proteinat ]

Ta thấy rằng :

- Khi [Protein]/huyết ↑, phần không Ion hóa của Ca(Caproteinat) ↑

- Mặt khác, nồng độ Ion Ca 2+ được duy trì không đổi do tác động của hormon tuyến cận giáp.

Như vậy, ta suy ra [Ca] toàn phần Ht ( BT là 10 mg%) phụ thuộc vào

[Protein] /Ht

Trong trường hợp suy dinh dưỡng,[Protein] / Ht giảm, [Ca] cũng giảm, nhưng [ion Ca 2+ ] vẫn không đổi và vẫn là 4,8 mg% hay 1,2 mmol/l

1 SỰ PHÂN BỐ CỦA Ca VÀ P TRONG CƠ THỂ

1.1 Ca:

tự do với Ca ở DNTB

+ 45% gắn kết với protein

+ 45% dưới dạng ion hóa ( phần có hoạt tính sinh lý)

+ 5 – 10% dạng phức hợp ( phosphat, citrat )

1.2 P:

14% ở mô mềm

1% ở DNTB

+ Hữu cơ : 70%

+ Vô cơ : tự do = 25%

kết hợp Protein = 5%

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

phát triển về thể chất cũng như trí tuệ của trẻ

- Calci hiện diện nhiều trong sữa, lòng đỏ trứng, các loại đậu, cải bắp, bông cải Trong thực tế, phosphore hiện diện trong tất cả các loại thức ăn Lượng Ca và P ăn vào hàng ngày có thể thay đổi tùy thuộc vào thói quen ăn uống của từng cá

nhân Ngay cả ở cùng một người, lượng Calci và Phosphore

ăn vào cũng có thể thay đổi từ ngày này sang ngày khác

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

- Calci cần thiết cho sự phát triển của trẻ em.

- Đối với một người bình thường trưởng thành,nhu

cầu Ca có thể thay đổi giữa người với người, giữa

dân tộc này và dân tộc khác

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

Nói chung:

Ca/ngày ( 20 mmol, 40 mEq).

- Ở phụ nữ có thai 3 tháng giữa, 3 tháng cuối hay cho con bú nhu cầu Ca cao hơn, thường khoảng 1,2 - 1,3 g /ngày

- Trẻ em, đặc biệt trẻ nhỏ, nhu cầu hàng

ngày nếu tính theo cân nặng sẽ cao hơn nhu cầu ở người trưởng thành ( trẻ nhũ nhi và sơ sinh : 0,4 - 0,6 g /ngày, trẻ lớn 0,7 - 1,4

g/ngày).

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

2 CÂN B NG CALCI VÀ PHOSPHORE Ằ

2.2 Xuất :

- Ca trong thức ăn chỉ được hấp thu một phần Trung bình lượng

Ca hấp thu bằng 40 - 50 % lượng Ca ăn vào ( tỉ lệ này có thể thay đổi từ 20 - 80 %).

- P được hấp thu dễ dàng hơn ( tỉ lệ 70 - 80 % lượng ăn vào).

- 20 % lượng Ca và 60 % lượng P ăn vào được bài tiết qua

đường tiểu, số còn lại bài tiết qua phân

Bảng 3 : Cân bằng xuất nhập của Calci và Phosphore

Calci (mmol/ngày) Phosphore (mmol/ngày)

Nước tiểu

16 4

16 22

3.CHUYỂN HÓA 3.1 Sự hấp thu của Calci và Phosphore ở đường tiêu hóa

3.1.1 Calci

các đoạn của ruột non Mạnh nhất ở tá tràng

và phần trên hổng tràng

chậm hơn 50 lần so với sự hấp thu Na+.

3.CHUYỂN HÓA

- tế bào biểu mô ruột luôn duy trì nồng độ Ca2+ trong bào tương rất thấp Ca2+ từ lòng ruột khuếch tán vào trong tế bào Sự khuếch tán này được hỗ trợ bởi một protein chuyên biệt , gọi là protein bờ bàn chải gắn kết Calci: đó là BBCaBP ( Brush border Calcium-binding protein )

- Bên trong tế bào, Ca2+ một lần nữa lại được gắn kết với một protein khác gọi là protein bào tương gắn kết Calci ( CCaBP :Cytoplasmic calcium -

binding protein )

3.CHUYỂN HÓA

- Tại màng tế bào phía tiếp xúc với dịch ngoại

bào, Calci được bơm ra ngoài nhờ các bơm

Calci ( Ca2+ ATPase và Ca2+-Na+ antiport ).

- Vitamine D ( 1,25 dihydroxy Cholecalciferol) tăng cường quá trình hấp thu Ca2+ thông qua tế bào biểu mô ruột Sau khi di chuyển qua màng tế

bào, Vitamin D kết hợp với thụ thể đặc hiệu của

nó trong bào tương , tạo thành một phức hợp và được chuyển đến nhân tế bào, kích thích quá

trình sinh tổng hợp các CCaBP và BBCaBP

- Có thể Vit D cũng tăng cường hoạt động của

bơm Calci

Hình 1 : Sự hấp thu chủ động Ca ++ ở tế bào biểu mô ruột

thích quá trình sinh tổng hợp các CCaBP Vitamin D cũng tăng cường họat động của bơm Ca

3.CHUYỂN HÓA

3.1.2 Phosphore

- So với Ca , P được hấp thu dễ dàng hơn, trừ khi chúng kết hợp với Ca tạo muối không hòa tan Ca3 (PO4)2

- Khi Ca đã được tăng cường hấp thu bởi Vitamine D thì

sự hấp thu P cũng trở nên thuận lợi hơn Do đó có thể nói : Vit D gây tăng hấp thu Phosphore, mặc dù sự tăng hấp thu này là gián tiếp.

- Thông qua cơ chế hấp thu trên, ta thấy rằng để cho Ca được hấp thu tốt, cần phải có các ĐIỀU KIỆN sau :

(1) Phải có sự hiện diện của Vit D Thiếu Vit D , Calci giảm hấp thu, dẫn đến trạng thái bệnh lý gây mất chất khoáng ở xương gọi là bệnh còi xương hay mềm xương ( Bệnh Ricket)

(2) Calci phải hiện diện trong lòng ruột dưới dạng Ion và với số lượng đầy đủ

3.CHUYỂN HÓA

3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng sự hấp thu

1 Lượng Ca ăn vào :

- Lượng Ca ăn vào càng lớn thì sự hấp thu càng tăng

- Tuy nhiên, sự hấp thu này sẽ ngưng lại khi tới một giới

hạn nào đó mà ta gọi là sự hấp thu đã bão hòa

- Nếu lượng Ca ăn vào vượt quá giá trị bão hòa của sự hấp thu thì sự hấp thu sẽ giảm

2 Dịch mật tụy :

Thông qua vai trò tiêu hóa và hấp thu Lipid dịch mật và tụy cũng tăng cường sự hấp thu Calci Nếu Lipid không được tiêu hóa và hấp thu, Ca sẽ lắng đọng trong lòng ruột dưới dạng các muối xà phòng không hòa tan Trong các bệnh viêm ruột (Sprue) viêm tụy mãn, dò mật, tắc mật bệnh

nhân thường tiêu phân mỡ kèm mất một lượng Ca đáng kể

3 Độ Acid của dịch ruột :

pH của dịch ruột tăng thì sự hấp thu Calci sẽ giảm Trong các trường hợp thiếu acid của dịch vị (viêm dạ dày mãn, K

dạ dày, cắt dạ dày ) cơ thể thường thiếu Ca

3.CHUYỂN HÓA

4 Protein :

Bữa ăn nhiều đạm thì tỉ lệ Ca được hấp thu nhiều hơn so với bửa ăn

ít đạm ( Acid amin có tác dụng kích thích làm tăng bài tiết lượng acid trong dịch vị cao hơn so với Lipid và Glucid)

5 Tỉ lệ giữa Ca và P trong thức ăn : để cho sự hấp thu Ca và P đạt hiệu quả tốt

Ở người trưởng thành, tỉ lệ Ca/P nên khoảng 1/1 ( theo mg) Ở trẻ sơ sinh tỉ lệ thích hợp là 2/1

6 Citrat :

Acid citric hiện diện trong một số loại trái cây (cam, chanh) có khả

năng kết hợp với Calci tạo thành Citrat Calcium hoà tan trong nước

và hấp thu dễ dàng qua niêm mạc ruột

7 Nồng độ Ca2+ trong huyết tương :

↑ [Ca2+] huyết tương ít gây giảm tốc độ hấp thu Ca xuống vài lần Ngược lại, một sự ↓ nhỏ của [Ca2+] Ht có thể tăng tốc độ hấp thu Ca lên vài lần.

Cơ chế được biết rõ nhất là vai trò của hormon tuyến cận giáp thông qua tác dụng của nó lên sự tổng hợp 1,25 -Dihydroxy Cholecalciferol

3.CHUYỂN HÓA

3.2 Ca 2+ và tim

Ca 2+ là điện giải tham gia vào chức năng co bóp của cơ tim Biên độ co bóp tỉ lệ thuận với nồng độ Ca2+ trong bào tương của tế bào cơ tim

3.3 Ca 2+ và sự dẫn truyền thần kinh cơ

Ca2+ ảnh hưởng lên tính kích thích của tế bào thần kinh bằng hai cách :

- Tác dụng đến mức độ phân cực của màng

- Ảnh hưởng đến dòng chảy của các Ion qua màng hay nói

cách khác là tính thấm của màng đối với các Ion

Khi [Ca2+] huyết tương giảm, tế bào thần kinh trở nên nhạy

cảm hơn đối với kích thích Tetanie thường xuất hiện khi [Ca2+] huyết tương giảm xuống < 7 mg%

3.CHUYỂN HÓA

3.4 Calci, Phosphore và xương

- Xương cấu tạo gồm một cấu trúc hữu cơ và lắng đọng trên

đó lá các tinh thể muối Ca (chủ yếu là Calcitriphosphat) Ở xương đặc , phần nền của xương chiếm 25 % và phần

muối Ca chiếm 75 % trọng lượng xương

- Phần nền của xương là một mạng lưới đại phân tử, gồm

các sợi Collagen xen kẽ với các sợi Chondroitin Sulfat

nằm trong một môi trường dịch gọi là dịch xương Hiện

tượng kết tinh của muối Ca sẽ bắt đầu từ 2 cấu trúc đại

phân tử này ( còn gọi là mầm kết tinh) Các muối tinh thể lắng đọng phần nền của xương có công thức : [ Ca3

( PO4)2 ]3 Ca(OH)2 Ngoài ra K, Mg, Bicarbonat cũng là các thành phần của muối xương

3.CHUYỂN HÓA

Trong xương luôn xảy ra 2 quá trình song song : tiêu xương

Cân bằng giữa Ca xương và Ca2+ dịch ngoại bào là một cân bằng động và chịu tác dụng của một số yếu tố : hormon tuyến cận giáp, Vitamin D, Calcitonin

Hormon tuyến cận giáp (PTH : Para thyroid hormon)

Vitamin D Làm tăng vận chuyển Ca2+ từ dịch xương ra dịch ngoại bào

Calcitonin : Có tác động ngược lại ( làm giảm vận chuyển

Ca++ từ dịch xương ra dịch ngoại bào )

Vai trò của Vit D ở tế bào xương tương tự như ở tế bào niêm mạc ruột, còn tác động của PTH trong việc huy động Calci

từ xương chưa được hiểu tường tận

3.CHUYỂN HÓA

3.5 Calci, Phosphore và thận

- Thận đóng vai trò chủ yếu trong việc điều hòa cân bằng

Na, K, Cl, HCO3- và Hydro và thứ yếu đối với việc điều hòa cân bằng Ca Bất cứ một rối loạn nào gây tăng bài tiết Ca qua thận cũng đều có thể dẫn đến suy chức năng thận

- Ca2+ được lọc tự do qua cầu thận và được hấp thu chủ động ở ống thận

- PTH tăng tái hấp thu Ca2+ ở ống thận

- Tuy nhiên trong trường hợp cường cận giáp, lượng Ca2+

bài tiết trong nước tiểu thường tăng cao vì sự tăng hấp thu Ca2+ ở ống thận không bù trừ được với sự tăng

lượng Ca2+ lọc qua cầu thận

- PTH cũng gây tăng bài tiết Phosphat bằng cách giảm

hấp thu Phosphat ở ống lượn gần

Hình 2 : Sự cân bằng giữa quá trình tiêu xương và tạo xương

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon :

3.6.1 Hormon tuyến cận giáp ( PTH : Para thyroid Hormon)

- Là một Polypeptid, trọng lượng phân tử =9500, cấu tạo

gồm 48 AA, được tiết bởi tế bào bào chính ( Chief Cells)

của tuyến cận giáp

- PTH tác động trực tiếp lên xương kích thích sự tiêu xương làm giải phóng Ca2+ và P từ xương vào dịch ngoại bào

- Ở thận PTH gây

+ tăng tái hấp thu Ca2+ ở ống lượn xa = tăng Ca-M+ giảm hấp thu P ở ống lượn gần = bài tiết P - NT

- PTH tăng cường sự tổng hợp 1,25-Dihydroxy

cholecalciferol, chất chuyển hóa có hoạt tính của Vit D

1,25-Dihydroxy cholecalciferol lại tăng cường hấp thu Ca2+ ở ruột

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon

Nồng độ Ca2+ huyết tương là yếu tố chủ yếu tác

động đến sự tiết PTH theo kiểu ức chế ngược

( Feedback Fashion), nghĩa là sự giảm nồng độ

Ca2+ huyết tương sẽ kích thích tiết hormon và

ngược lại

Chỉ cần [Ca2+] huyết tương giảm nhẹ, tốc độ tiết

PTH cũng tăng đáng kể

Trong các trường hợp thiếu Calci kéo dài, hoặc

nhu cầu Calci của cơ thể tăng ( phụ nữ có thai) tuyến cận giáp sẽ phì đại Sự tăng hoạt bất

thường của tuyến cận giáp tạo ra một trạng thái lâm sàng gọi là cường cận giáp.

Nếu thiếu tác động của PTH, [Ca2+] huyết tương sẽ giảm xuống tới mức 7 mg% và gây Tetanie.

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon

3.6.2.Vitamin D

- Phần lớn Vit D được sinh tổng hợp ở da dưới tác dụng của tia cực tím (Vit D3 = cholecalciferol)

- Vit D cũng được cung cấp từ thức ăn (Vit D2 = ergocalciferol)

- 2 dạng Vit D này có hoạt động và chuyển hóa giống nhau

- Vit D có nhiều trong dầu cá, lòng đỏ trứng tan trong mỡ và chỉ đưọc hấp thu khi có sự hiện diện của dịch mật

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon

+ tăng hấp thu Calci ở ruột

+ tăng huy động Calci từ xương

+ Tác động trực tiếp lên tế bào chính của tuyến cận giáp Trong sự vắng mặt của PTH thì Vit D có thể gây

+ tăng bài tiết Phosphat ở thận ( nhưng với mức độ kém hơn) và đây là chất tốt nhất được sử dụng trong điều trị suy tuyến cận giáp.

Tốc độ thành lập của Vit D ở thận được điều chỉnh bởi một vài yếu tố :

+ PTH, Estrogen và Prolactin gây tăng tốc độ thành lập,

hay thiếu hụt Insulin gây giảm

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon

3.6 Điều hòa Calci và Phosphore bằng hormon

-Sự thiếu hụt Vit D dẫn đến giảm hấp thu Ca2+ , giảm Calci huyết, gây còi xương ở trẻ em và mềm

xương ở người lớn.

thiếu tác động của 1,25-Dihydroxy cholecalciferol)

có thể xảy ra ở các trường hợp sau :

+ Sự cung cấp Vit D qua thực phẩm không đầy đủ + Tắc mật, kém hấp thu mỡ.

+ Thiếu tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

+ Suy tế bào gan.

+ Suy thận.

+ Suy tuyến cận giáp.

+ Khiếm khuyết ở tế bào đích ( Target cell).