Canxi Và Cơ Chế Chuyển Hoá Canxi Trong Cơ Thể

1. Tổng Quan

Tổng quan ngắn gọn này tập trung vào cân bằng canxi cân bằng nội môi và mối quan hệ của chúng với lượng canxi trong chế độ ăn uống và bổ sung canxi ở những đối tượng khỏe mạnh và bệnh nhân bị bệnh thận mãn tính và rối loạn xương khoáng (CKD-MBD). 

Cơ thể dự trữ canxi, chủ yếu ở xương, phần lớn phụ thuộc vào chế độ ăn uống, hấp thụ ở ruột, bài tiết qua thận và tái tạo xương. Cân bằng nội môi canxi đề cập đến sự điều hòa nội tiết tố của canxi ion hóa trong huyết thanh bởi hormone tuyến cận giáp, 1,25-dihydroxyvitamin D, và chính canxi ion hóa trong huyết thanh, cùng nhau điều chỉnh sự vận chuyển canxi ở ruột, thận và xương.

Tăng calci huyết và hạ calci huyết cho thấy sự phá vỡ nghiêm trọng của cân bằng nội môi calci nhưng không tự phản ánh sự cân bằng calci. Các nghiên cứu về cân bằng canxi đã xác định nhu cầu canxi trong chế độ ăn uống và bổ sung cần thiết để tối ưu hóa khối lượng xương ở những đối tượng khỏe mạnh. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu tương tự đối với CKD-MBD, gây rối loạn cân bằng canxi và cân bằng nội môi. Quan trọng là, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy rằng việc bổ sung canxi có thể làm tăng quá trình canxi hóa mô mềm và bệnh tim mạch ở CKD-MBD. Nghiên cứu sâu hơn là cần thiết để làm sáng tỏ các nguy cơ và cơ chế của vôi hóa mô mềm khi bổ sung canxi ở cả người khỏe mạnh và bệnh nhân CKD-MBD.

Canxi là nguyên tố có nhiều thứ năm trong cơ thể con người, với khoảng 1000 g ở người lớn. Nó đóng một vai trò quan trọng trong quá trình khoáng hóa xương, cũng như một loạt các chức năng sinh học. Canxi là một yếu tố thiết yếu chỉ có sẵn cho cơ thể thông qua nguồn thực phẩm. Các khuyến nghị về canxi trong chế độ ăn uống hiện tại là từ 1000 đến 1500 mg / ngày, tùy thuộc vào độ tuổi . Ở một số cá nhân, đặc biệt là người cao tuổi, có thể cần bổ sung canxi để đạt được lượng canxi được khuyến nghị trong chế độ ăn.

 Nhu cầu canxi phụ thuộc vào tình trạng chuyển hóa canxi, được điều chỉnh bởi ba cơ chế chính: hấp thu ở ruột, tái hấp thu ở thận và chu chuyển xương. Những thứ này lần lượt được điều chỉnh bởi một tập hợp các hormone tương tác, bao gồm hormone tuyến cận giáp (PTH), 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25 (OH) 2 D], chính canxi ion hóa và các thụ thể tương ứng của chúng trong ruột, thận, và xương.

2. Phân phối canxi

Canxi đóng một vai trò quan trọng trong một loạt các chức năng sinh học, ở dạng ion tự do hoặc phức liên kết của nó. Một trong những chức năng quan trọng nhất của canxi là quá trình khoáng hóa xương. Phần lớn tổng lượng canxi trong cơ thể (> 99%) hiện diện trong khung xương dưới dạng phức hợp canxi-photphat, chủ yếu là hydroxyapatite, chịu trách nhiệm cho phần lớn các đặc tính vật chất của xương. Trong xương, canxi phục vụ hai mục đích chính: nó cung cấp sức mạnh của xương và đồng thời cung cấp một kho dự trữ năng động để duy trì nguồn canxi trong và ngoài tế bào.

Canxi trong máu chiếm <1% tổng lượng canxi cơ thể (∼10 g ở người lớn). Tuy nhiên, nó trao đổi liên tục và nhanh chóng trong các bể canxi khác nhau và chịu trách nhiệm cho một loạt các chức năng thiết yếu, bao gồm truyền tín hiệu ngoài và trong tế bào, truyền xung thần kinh và co cơ.

 Canxi huyết thanh dao động từ ∼8,8 đến 10,4 mg / dl (2,2 đến 2,6 mM) ở những người khỏe mạnh. Nó bao gồm các ion tự do (∼51%), phức chất liên kết với protein (∼40%) và phức chất ion (∼9%). Để tránh ngộ độc canxi, nồng độ canxi ion hóa trong huyết thanh được duy trì chặt chẽ trong phạm vi sinh lý từ 4,4 đến 5,4 mg / dl (1,10 đến 1,35 mM). Canxi không được ion hóa liên kết với nhiều loại protein và anion trong cả khu vực ngoại bào và nội bào. Các protein liên kết canxi chính bao gồm albumin và globulin trong huyết thanh và calmodulin và các protein liên kết canxi khác trong tế bào. Các phức chất ion chính trong huyết thanh là canxi photphat, canxi cacbonat và canxi oxalat.

3. Cân bằng canxi

Cân bằng canxi là trạng thái cơ thể dự trữ canxi ở trạng thái cân bằng trong một khoảng thời gian kéo dài (thường là vài ngày, vài tuần hoặc vài tháng). Nó là kết quả tác động của quá trình hấp thụ ở ruột và bài tiết của thận. Sự cân bằng của xương thay đổi trong suốt thời gian tồn tại bình thường, tùy thuộc vào tốc độ hình thành và tiêu xương tương đối. Trẻ em đang ở trạng thái cân bằng xương tích cực (hình thành> tiêu hủy), đảm bảo hệ xương phát triển khỏe mạnh. Thanh niên khỏe mạnh đang ở trạng thái cân bằng xương trung tính (hình thành = tiêu hủy) và đã đạt được khối lượng xương tối đa. Người cao tuổi thường ở trong trạng thái cân bằng xương âm (sự hình thành < tiêu hủy), dẫn đến mất xương do tuổi tác. Các yếu tố thúc đẩy cân bằng xương tích cực ở người lớn bao gồm tập thể dục, thuốc đồng hóa và chống biến dạng, ví dụ, hội chứng “đói xương”, ung thư tuyến tiền liệt nguyên bào nuôi).

Hàm lượng khoáng chất trong xương, được đo bằng các kỹ thuật hình ảnh như đo hấp thụ tia X kép và chụp cắt lớp vi tính, cung cấp các ước tính tốt về tổng lượng canxi trong cơ thể. Được đo trong một khoảng thời gian dài (thường> 1 năm), hàm lượng khoáng chất trong xương đo sự cân bằng canxi trong thời gian dài. Hàm lượng khoáng chất trong xương tăng lên trong suốt thời thơ ấu, cao nhất ở tuổi thiếu niên, tương đối không đổi ở tuổi trưởng thành sớm / muộn và giảm khi về già.

Lượng canxi trong chế độ ăn uống là yếu tố quyết định chính đến sự cân bằng canxi, đặc biệt là trong thời kỳ thanh thiếu niên, thời kỳ tích lũy khối lượng xương cao nhất. Bổ sung canxi vào chế độ ăn uống của người cao tuổi ngăn ngừa mất xương do tuổi tác và là liệu pháp được thiết lập để ngăn ngừa loãng xương do tuổi tác

4 Cân bằng nội môi Calcium

Cân bằng nội môi canxi chủ yếu được điều chỉnh thông qua một hệ thống nội tiết tố tích hợp kiểm soát sự vận chuyển canxi trong ruột, thận và xương. Nó liên quan đến hai hormone điều hòa canxi chính và các thụ thể của chúng — PTH và thụ thể PTH (PTHR) và 1,25 (OH) 2 D và thụ thể vitamin D (VDR) —cũng như canxi ion hóa trong huyết thanh và thụ thể cảm nhận canxi (CaR)

Cân bằng nội môi canxi huyết thanh được điều chỉnh bởi yếu tố nội tiết, liên quan đến nồng độ canxi ion hóa trong huyết thanh (Ca, mũi tên xanh lá cây) và sự bài tiết hormone tuyến cận giáp (PTH, mũi tên xanh lam) từ tuyến cận giáp. 

Sự sụt giảm canxi huyết thanh (↓ Ca) làm bất hoạt thụ thể canxi trong tế bào cận giáp (CaR; vòng tròn xanh lục) và tăng tiết PTH (↑ PTH), giúp phục hồi canxi huyết thanh (↑ Ca) bằng cách kích hoạt thụ thể cận giáp (PTHR; vòng tròn xanh lam) ở xương để tăng tái hấp thu canxi ở ống thận. Ở thận, việc tăng tiết PTH làm tăng tác dụng phục hồi canxi của nó bằng cách tăng tiết 1,25-dihydroxyvitamin D (1,25D; mũi tên đỏ), hoạt động trên thụ thể vitamin D (VDR, vòng tròn đỏ) trong ruột,

 Sự giảm canxi huyết thanh làm bất hoạt thụ thể CaR trong tuyến cận giáp làm tăng bài tiết PTH, tác động lên PTHR ở thận để tăng tái hấp thu canxi ở ống thận và trong xương để tăng canxi huyết. PTH tăng cũng kích thích thận tăng tiết 1,25 (OH) 2D, kích hoạt VDR trong ruột để tăng hấp thụ canxi. Sự giảm canxi huyết thanh cũng có thể làm bất hoạt CaR trong thận để tăng tái hấp thu canxi và tăng cường tác dụng của PTH. Với sự gia tăng canxi huyết thanh, những hành động này bị đảo ngược và phản ứng nội tiết tố tích hợp làm giảm canxi huyết thanh. Cùng với nhau, các cơ chế phản hồi tiêu cực này giúp duy trì tổng mức canxi huyết thanh ở những người khỏe mạnh trong phạm vi sinh lý tương đối hẹp là ∼10%.

5 Hạ calci huyết và tăng calci huyết

Hạ calci huyết và tăng calci huyết là những thuật ngữ được sử dụng trên lâm sàng để chỉ nồng độ calci huyết thanh thấp và cao bất thường. Cần lưu ý rằng, vì khoảng một nửa lượng canxi huyết thanh liên kết với protein, nên lượng canxi huyết thanh bất thường, được đo bằng tổng lượng canxi huyết thanh, có thể xảy ra thứ phát do rối loạn protein huyết thanh hơn là do hậu quả của những thay đổi trong lượng canxi ion hóa. Tăng calci huyết và hạ calci huyết cho thấy sự phá vỡ nghiêm trọng của cân bằng nội môi calci nhưng không phản ánh sự cân bằng calci. Chúng có thể được phân loại theo cơ quan chính chịu trách nhiệm về sự phá vỡ cân bằng nội môi canxi, mặc dù trên lâm sàng luôn có nhiều hơn một cơ chế liên quan.

6 Hấp thụ canxi ở ruột

Chế độ ăn uống và hấp thụ là điều cần thiết để cung cấp đủ canxi để duy trì cơ thể khỏe mạnh. Khoảng 30% lượng canxi trong khẩu phần ăn ở một người trưởng thành khỏe mạnh được hấp thụ bởi ruột non. Sự hấp thụ canxi là một chức năng của quá trình vận chuyển tích cực được kiểm soát bởi 1,25 (OH) 2 D, đặc biệt quan trọng ở lượng canxi hấp thụ thấp và sự khuếch tán thụ động, chiếm ưu thế ở lượng canxi cao. Thông thường, ở mức hấp thụ canxi bình thường, sự vận chuyển phụ thuộc 1,25 (OH) 2 D chiếm phần lớn sự hấp thụ, trong khi chỉ có 8 đến 23% sự hấp thụ canxi tổng thể là do khuếch tán thụ động.

Bởi vì hầu như tất cả lượng canxi trong chế độ ăn uống đều được hấp thụ từ ruột trong các bữa ăn hoặc bổ sung đường uống. Sinh khả dụng của canxi trong chế độ ăn có thể được tăng cường nhờ Nhôm hydroxit, liên kết với photphat trong chế độ ăn, khi dùng quá mức sẽ dẫn đến tăng canxi niệu do tăng hấp thu canxi. Mặt khác, sự hấp thụ canxi bị giảm nếu sinh khả dụng của canxi trong chế độ ăn bị giảm bởi các chất liên kết với canxi như cellulose, phosphate và oxalate. Một loạt các bệnh về ruột non, bao gồm hội chứng ruột non và ruột ngắn, có thể dẫn đến tình trạng kém hấp thu canxi nghiêm trọng.

Tăng calci huyết xảy ra do các tình trạng làm tăng nồng độ 1,25 (OH) 2 D huyết thanh như xảy ra trong bệnh sarcoidosis, tăng nồng độ 25 (OH) D huyết thanh do ngộ độc vitamin D, hoặc uống quá nhiều calcitriol hoặc các chất tương tự của nó. Tăng calci huyết dễ dàng phát triển ở trẻ em và bệnh nhân mắc bệnh thận mãn tính (CKD) khi họ nhận được lượng canxi trong chế độ ăn uống vượt quá khả năng lọc và bài tiết lượng canxi của thận.

Giảm calci huyết hấp thu chỉ do chế độ ăn uống ít calci là rất hiếm, vì cơ chế cân bằng nội môi có hiệu quả cao và duy trì calci huyết thanh trong phạm vi sinh lý thấp với chi phí dự trữ calci trong xương. Tuy nhiên, hạ calci huyết thường gặp ở trường hợp 1,25 (OH) 2 D huyết thanh thấp hoặc không thích hợp như xảy ra ở bệnh nhân thiếu vitamin D mãn tính, nhuyễn xương và còi xương hoặc suy giảm sản xuất 1,25 (OH) 2 D như xảy ra ở CKD.

7 Tái tạo canxi trong xương

Xương liên tục tái cấu trúc theo cơ chế phối hợp của tế bào để thích ứng sức mạnh của nó với những nhu cầu thay đổi về tăng trưởng của cơ thể. Xương cũ, bị hư hỏng và không cần thiết sẽ được loại bỏ bằng cách tiêu xương và xương mới sau đó sẽ được lắng đọng do quá trình hình thành. Các bệnh ảnh hưởng đến một trong hai hoặc cả hai quá trình này dẫn đến rối loạn cân bằng nội môi canxi.

Tình trạng tăng calci huyết là kết quả của việc tăng tiêu xương xảy ra trong ung thư xương di căn tế bào xương, cường cận giáp nguyên phát và ngộ độc vitamin D. Ở những bệnh nhân CKD bị bệnh xương tăng động lực học, tăng calci huyết rất dễ sản sinh vì xương không thể hấp thụ calci bằng cách hình thành.

Hạ calci huyết là kết quả của việc tăng hình thành xương xảy ra trong “hội chứng xương đói” sau phẫu thuật cắt tuyến cận giáp và ung thư xương di căn nguyên bào. Tuy nhiên, mặc dù xương đóng vai trò như một bộ đệm tạm thời để hấp thụ và giải phóng canxi huyết thanh, cơ chế này phần lớn là thụ động và được điều khiển bởi chính nồng độ canxi huyết thanh.

8 Bài tiết canxi qua thận

Sự bài tiết canxi ở thận được điều chỉnh bởi hai cơ chế chính: tái hấp thu canxi ở ống thận và tải lượng canxi qua lọc. Sự gián đoạn của một trong hai hoặc cả hai cơ chế này dẫn đến cân bằng nội môi canxi bất thường. Trong bệnh thận mạn, rối loạn cân bằng nội môi canxi là phổ biến và khi GFR giảm, rối loạn cân bằng nội môi canxi tăng lên.

Tăng calci huyết do tái hấp thu ở ống thận xảy ra trong cường cận giáp nguyên phát, suy giảm natri, dùng thuốc thiazide và đột biến bất hoạt trong CaR.

Hạ calci máu do giảm liên tục tái hấp thu canxi ở ống thận như xảy ra trong suy tuyến cận giáp sau phẫu thuật, bất thường trong phức hợp PTHR và kích hoạt đột biến CaR.

Tăng canxi huyết GFR phát triển khi canxi đầu vào nhiều hơn tốc độ tái hấp thu canxi ở ống thận. Điều này dễ xảy ra ở trẻ em và bệnh nhân CKD. Ở trạng thái giảm GFR, ngay cả một lượng canxi đầu vào bình thường vào hệ tuần hoàn từ ruột hoặc xương cũng có thể dẫn đến tăng canxi huyết. Cũng cần lưu ý rằng bản thân tăng calci huyết có hại cho chức năng thận, và GFR giảm thường là một thành phần quan trọng của bất kỳ tình trạng tăng canxi huyết nào.