Veren kokonaiskalsium ja ionisoitu kalsium

Veren seerumin kokonaiskalsiumin pitoisuuden viitearvot (normaalit) ovat 2,15–2,5 mmol/l tai 8,6–10 mg%; ionisoituneen kalsiumin pitoisuus on 1,15–1,27 mmol/l.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Ionisoituneen kalsiumin tason määrittäminen

Ionisoitunutta kalsiumia voidaan mitata rutiinilaboratoriokokeilla, yleensä kohtuullisella tarkkuudella. Asidoosi lisää ionisoitunutta kalsiumia vähentämällä proteiiniin sitoutumista, kun taas alkaloosi vähentää ionisoitunutta kalsiumia. Hypoalbuminemiassa havaittava plasman kalsium on yleensä alhainen, mikä heijastaa vähäistä proteiiniin sitoutunutta kalsiumia, kun taas ionisoitunut kalsium voi olla normaali. Plasman kokonaiskalsiumpitoisuus laskee tai nousee 0,8 mg/dl (0,2 mmol/l) jokaista albumiinin 1 g/dl:n laskua tai nousua kohden. Näin ollen albumiinitaso 2 g/dl (normaali 4,0 g/dl) laskee havaittavaa plasman kalsiumia 1,6 mg/dl. Myös kohonneet plasman proteiinipitoisuudet, kuten multippelissa myeloomassa, voivat lisätä plasman kokonaiskalsiumia.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Kalsiumin fysiologinen merkitys

Kalsium on välttämätön normaalille lihasten supistumiselle, hermoimpulssien johtumiselle, hormonien vapautumiselle ja veren hyytymiselle. Kalsium auttaa myös säätelemään monia entsyymejä.

Kalsiumvarastojen ylläpito elimistössä riippuu ravinnosta saatavan kalsiumin saannista, kalsiumin imeytymisestä ruoansulatuskanavasta ja kalsiumin erittymisestä munuaisten kautta. Tasapainoisella ruokavaliolla kalsiumin saanti on noin 1 000 mg päivässä. Noin 200 mg päivässä poistuu sappeen ja muihin ruoansulatuskanavan eritteisiin. Verenkierrossa olevan D-vitamiinin, erityisesti munuaisissa inaktiivisesta muodosta muodostuvan 1,25-dihydroksikolekalsiferolin, pitoisuudesta riippuen suolistossa imeytyy päivittäin noin 200–400 mg kalsiumia. Loput 800–1 000 mg erittyy ulosteeseen. Kalsiumtasapaino ylläpidetään munuaisten kautta erittyvän kalsiumin avulla, joka on keskimäärin 200 mg päivässä.

Solujen ulkopuolisia ja solunsisäisiä kalsiumpitoisuuksia säätelee kaksisuuntainen kalsiumin kuljetus solukalvojen ja solunsisäisten organellien, kuten endoplasmisen retikulumin, lihassolujen sarkoplasmisen retikulumin ja mitokondrioiden, läpi. Sytosolissa ionisoitunut kalsium pysyy mikromolaarisella tasolla (alle 1/1000 plasmapitoisuudesta). Ionisoitunut kalsium toimii solunsisäisenä toisiolähettinä; se osallistuu luustolihasten supistumiseen, sydämen ja sileän lihaksen herätteeseen ja supistumiseen, proteiinikinaasien aktivaatioon ja entsyymien fosforylaatioon. Kalsium osallistuu myös muiden solunsisäisten lähettien, kuten syklisen adenosiinimonofosfaatin (cAMP) ja inositoli-1,4,5-trifosfaatin, toimintaan ja siten soluvasteen välittymiseen lukuisille hormoneille, kuten adrenaliinille, glukagonille, ADH:lle (vasopressiini), sekretiinille ja kolekystokiniinille.

Tärkeästä solunsisäisestä roolistaan huolimatta lähes 99 % kehon kalsiumista sijaitsee luustossa, pääasiassa hydroksiapatiittikiteinä. Noin 1 % luukalsiumista on vapaasti vaihdettavissa solukalvon kanssa ja voi siksi osallistua kalsiumtasapainon muutosten puskurointiin. Normaalit plasman kalsiumpitoisuudet vaihtelevat välillä 8,8–10,4 mg/dl (2,2–2,6 mmol/l). Noin 40 % veren kokonaiskalsiumista on sitoutunut plasman proteiineihin, pääasiassa albumiiniin. Loput 60 % on ionisoitunutta kalsiumia sekä fosfaatin ja sitraatin kanssa kompleksoitunutta kalsiumia. Kokonaiskalsium (eli proteiineihin sitoutunut, kompleksoitunut ja ionisoitunut) mitataan yleensä kliinisesti laboratoriossa. Ihannetapauksessa ionisoitunut eli vapaa kalsium tulisi mitata, koska se on fysiologisesti aktiivinen muoto plasmassa. Teknisten vaikeuksien vuoksi tällaiset määritykset rajoittuvat kuitenkin yleensä potilaisiin, joilla epäillään merkittävää proteiinikalsiumin sitoutumishäiriötä. Ionisoituneen kalsiumin katsotaan yleensä muodostavan noin 50 % plasman kokonaiskalsiumista.

Kalsiumin fysiologinen merkitys on vähentää kudoskolloidien kykyä sitoa vettä, vähentää kudoskalvojen läpäisevyyttä, osallistua luuston ja hemostaasin rakenteeseen sekä hermo-lihastoimintaan. Sillä on kyky kertyä kudosvaurioihin erilaisten patologisten prosessien seurauksena. Noin 99 % kalsiumista on luissa, loput pääasiassa solunulkoisessa nesteessä (lähes yksinomaan veriseerumissa). Noin puolet seerumin kalsiumista kiertää ionisoituneessa (vapaassa) muodossa, toinen puoli on kompleksissa, pääasiassa albumiinin (40 %) ja suolojen - fosfaattien, sitraatin (9 %) muodossa. Veriseerumin albumiinipitoisuuden muutokset, erityisesti hypoalbuminemia, vaikuttavat kalsiumin kokonaispitoisuuteen vaikuttamatta kliinisesti tärkeämpään indikaattoriin - ionisoituneen kalsiumin pitoisuuteen. Seerumin "korjattu" kalsiumin kokonaispitoisuus hypoalbuminemiassa voidaan laskea kaavalla:

Ca (korjattu) = Ca (mitattu) + 0,02 × (40 - albumiini).

Luukudokseen sitoutunut kalsium on vuorovaikutuksessa seerumin ionien kanssa. Toimimalla puskurijärjestelmänä kertyneen kalsiumin ansiosta sen seerumipitoisuus ei heilahtele laajoilla alueilla.

Kalsiumin aineenvaihdunta

Kalsiumin aineenvaihduntaa säätelevät lisäkilpirauhashormoni (PTH), kalsitoniini ja D-vitamiinijohdannaiset. Lisäkilpirauhashormoni lisää seerumin kalsiumpitoisuutta lisäämällä sen huuhtoutumista luista, takaisinimeytymistä munuaisissa ja stimuloimalla D-vitamiinin muuttumista aktiiviseksi metaboliitiksi kalsitrioliksi. Lisäkilpirauhashormoni lisää myös fosfaatin erittymistä munuaisten kautta. Veren kalsiumpitoisuus säätelee lisäkilpirauhashormonin eritystä negatiivisen takaisinkytkentämekanismin kautta: hypokalsemia stimuloi ja hyperkalsemia estää lisäkilpirauhashormonin vapautumista. Kalsitoniini on lisäkilpirauhashormonin fysiologinen antagonisti; se stimuloi kalsiumin erittymistä munuaisten kautta. D-vitamiinin metaboliitit stimuloivat kalsiumin ja fosfaattien imeytymistä suolistossa.

Veren seerumin kalsiumpitoisuus muuttuu lisäkilpirauhasen ja kilpirauhasen toimintahäiriöiden, eri lokalisaatioiden kasvainten, erityisesti luumetastaasien, ja munuaisten vajaatoiminnan yhteydessä. Kalsiumin toissijainen osallistuminen patologiseen prosessiin tapahtuu ruoansulatuskanavan patologian yhteydessä. Usein hypo- ja hyperkalsemia voi olla patologisen prosessin ensisijainen ilmentymä.

Kalsiumin aineenvaihdunnan säätely

Kalsiumin ja fosfaatin (PO) aineenvaihdunta ovat toisiinsa yhteydessä. Kalsium- ja fosfaattitasapainon säätelyyn vaikuttavat verenkierrossa olevat lisäkilpirauhashormonin (PTH), D-vitamiinin ja vähäisemmässä määrin kalsitoniinin pitoisuudet. Kalsiumin ja epäorgaanisen PO:n pitoisuudet liittyvät toisiinsa kyvyssään osallistua kemialliseen reaktioon, jossa muodostuu CaPO:ta. Kalsiumin ja PO:n pitoisuuden tulo (mEq/l) on normaalisti 60; kun tulo ylittää 70, CaPO:n kiteiden saostuminen pehmytkudoksiin on todennäköistä. Saostuminen verisuonikudokseen edistää arterioskleroosin kehittymistä.

Lisäkilpirauhaset tuottavat PTH:ta. Sillä on useita tehtäviä, mutta kenties tärkein on hypokalkemian ehkäisy. Lisäkilpirauhassolut reagoivat plasman kalsiumpitoisuuden laskuun vapauttamalla PTH:ta verenkiertoon. PTH lisää plasman kalsiumpitoisuutta muutamassa minuutissa lisäämällä kalsiumin imeytymistä munuaisissa ja suolistossa sekä mobilisoimalla kalsiumia ja PO:ta luustosta (luun resorptio). Munuaisten kautta tapahtuva kalsiumin erittyminen on yleensä samanlaista kuin natriumin erittyminen, ja sitä säätelevät paljolti samat tekijät, jotka säätelevät natriumin kuljetusta proksimaalisessa tubuluksessa. PTH kuitenkin lisää kalsiumin takaisinimeytymistä distaalisessa nefronissa natriumista riippumatta. PTH vähentää myös PO:n takaisinimeytymistä munuaisten kautta ja lisää siten munuaisten PO-häviöitä. Munuaisten kautta tapahtuva PO-häviöt estävät plasman Ca2+PO2-sitoutumistuotteen lisääntymisen, koska kalsiumtasot nousevat PTH:n vaikutuksesta.

PTH lisää myös plasman kalsiumpitoisuuksia muuttamalla D-vitamiinin aktiivisimpaan muotoonsa (1,25-dihydroksikolekalsiferoli). Tämä D-vitamiinin muoto lisää suolistosta imeytyvän kalsiumin prosenttiosuutta. Lisääntyneestä kalsiumin imeytymisestä huolimatta lisääntynyt PTH:n eritys johtaa tyypillisesti luun resorptioon estämällä osteoblastien toimintaa ja stimuloimalla osteoklastien toimintaa. PTH ja D-vitamiini ovat tärkeitä luun kasvun ja uudelleenmuodostumisen säätelijöitä.

Lisäkilpirauhasen toimintaa mittaaviin testeihin kuuluvat verenkierrossa olevan PTH:n pitoisuuksien määritys radioimmunomäärityksellä ja virtsaan erittyvän cAMP:n kokonaismäärän tai nefrogeenisen määrän mittaaminen. Virtsan cAMP-testaus on harvinaista, mutta tarkat PTH-määritykset ovat yleisiä. Parhaat määritykset soveltuvat ehjien PTH-molekyylien määrittämiseen.

Kalsitoniinia erittävät kilpirauhasen parafollikulaariset solut (C-solut). Kalsitoniini alentaa plasman kalsiumpitoisuuksia lisäämällä solujen kalsiumin ottoa, munuaisten erittymistä ja luun muodostumista. Kalsitoniinin vaikutukset luun aineenvaihduntaan ovat paljon heikompia kuin PTH:n tai D-vitamiinin.