Секреция кальцитонина регулируется концентрацией Са2+ в плазме крови. При уровне Са2+ ниже 0,9 ммоль/л (концентрация общего кальция в плазме крови 2,25 ммоль/л) эффекта кальцитонина не наблюдается, однако повышение уровня Са2+ вызывает линейное повышение его секреции. Гормоны пищеварительного тракта, такие как гастрин, секретин, также стимулируют секрецию кальцитонина.
Клетками-мишенями для кальцитонина являются остеокласты, где гормон связывается G-рецепторами мембран. Кальцитонин снижает степень резорбции кости, уменьшая поверхность популяции активных остеокластов на поверхности кости. При этом снижается и концентрация фосфора за счет усиления его выведения.
Ионы кальция участвуют в регуляции различных клеточных процессов. Концентрация Са2+ в цитозоле составляет 0,00001– 0,001 ммоль/л. Обмен ионов кальция между внеклеточной жидкостью и цитозолем регулируется ионными каналами и транспортными белками мембран клеток. Внутри клеток кальций аккумулируется в гладком эндоплазматическом ретикулуме и в митохондриях. Мышечное сокращение начинается реализацией ионов кальция из этих внутриклеточных запасов, и при расслаблении мышцы концентрация ионов кальция в цитозоле оказывается низкой.
Кишечная абсорбция кальция осуществляется пассивным и активным транспортным процессом. Основным фактором активной абсорбции кальция является кальцитриол, или активный метаболит витамина D. Кальций покидает организм животного с мочой, каловыми массами, но при этом кишечная абсорбция кальция необходима для минерализации скелета у молодых животных и для продукции молока у взрослых самок.
Не менее важной представляется функция кальция в организме как регулятора активности гормонов, ферментов, как фактора свертывания крови. Ионизированный кальций повышает тонус симпатической нервной системы, благодаря чему усиливает фагоцитарную функцию лейкоцитов. Поступление кальция в клетки и мобилизация его играет центральную роль в активации и пролиферации лимфоцитов. Активность лимфоцитарных и фагоцитарных клеток связана с наличием в клетках специального Са-связывающего белка – кальмодулина. Концентрация ионов кальция в цитозоле регулирует различные функции клетки, а поэтому ионы кальция, подобно цАМФ, играют регуляторную роль вторичного посредника химических реакций.
Обмен кальция в организме животного тесно связан с обменом фосфора. Фосфор – второй после кальция главнейший компонент костной ткани. До 90% фосфора организма связаны с кальцием в костной ткани. У животного массой тела 100 кг этот резервуар фосфора составляет 1000 г. Фосфор находится в организме в виде ионов фосфатов и в виде солей в костной ткани.
Плазма крови содержит фосфаты в растворе и в комплексах с белками. Неорганическая фракция (неорганический фосфор) обычно измеряется в плазме крови, в норме она составляет 0,7–1,5 ммоль/л. Фосфаты присутствуют в организме в основном в двух формах – H2PO4− и HPO24−. Фосфаты выполняют также и роль структурных компонентов или активаторов в молекулах белков, нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Перенос фосфатных групп за счет реакций фосфорилирования и дефосфорилирования регулирует активность многих ферментов. В клетках и межклеточной жидкости фосфор находится в составе фосфатной буферной системы, поддерживает величину осмотического давления крови, участвует в синтезе макроэргических соединений (АТФ, креатин-фосфат). В виде цАМФ фосфор является активатором гормональной регуляции, участником обмена углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.
В почках более 85% фильтрующихся ионов фосфатов являются реабсорбированными из канальцев. Не реабсорбированные ионы фосфата являются важным буфером, который предупреждает мочу от избыточной кислотности. Реабсорбция фосфатов в проксимальных канальцах регулируется паратгормоном. Высокая концентрация паратгормона в плазме крови снижает реабсорбцию фосфата в проксимальных канальцах почек, приводя к увеличению экскреции фосфатов с мочой и снижению концентрации фосфатов в плазме.
Недостаток фосфора может быть при кормлении скота молодой зеленой травой. Кукурузный силос имеет очень низкий уровень фосфора. Однако люцерновый силос имеет очень высокий уровень кальция (17 г/кг сухого вещества) и фосфор на уровне 3 г/кг сухого вещества корма, а поэтому соотношение кальций:фосфор оказывается очень высоким (6:1), что не способствует абсорбции фосфора в кишечнике.
Снижение уровня кальция в плазме крови крупного рогатого скота отмечают при недостатке белков в рационе, недостатке этого элемента и витамина D в кормах, в случаях воспалительных процессов желудочно-кишечного тракта, а также при нарушениях соотношения кальция и фосфора в рационах. Гипокальциемия у коров и телят компенсируется за счет высвобождения кальция из костной ткани, что приводит, в конечном счете, к развитию остеомаляции или рахита, соответственно. Состояние выраженной гипокальциемии имеет место всегда при пастбищной тетании и родильном парезе у коров.
Витамин D находится в двух химических формах: витамин D2, находящийся в растениях, и витамин D3, который синтезируется в животном организме. Эпителиальные клетки кожи многих видов млекопитающих продуцируют 7-дегидрохолестерол, предшественник витамина D3. В коже животного энергия ультрафиолетовых лучей при длине волны 300 нм абсорбируется 7-дегидрохолестеролом, в результате чего он трансформируется в витамин D3 стероидной структуры, который
с витамин D-связывающим глобулином крови поступает в печень, где гидроксилируется. Гидроксилирование в печени витамина D приводит к образованию 25-(ОН)-витамина D3. Эта форма витамина рассматривается как запасная форма витамина D в организме и обычно используется при недостатке солнечных лучей. Наиболее активная форма витамина D (1,25-(ОН)2-D3), кальцитриол, формируется в почках путем гидроксилирования 25 (ОН)-D3.
7-дегидрохолестерол
ультрафиолет
Витамин D3 (холекальциферол)
25-гидроксихолекальциферол
1,25-дигидрохолекальциферол
Эргокальциферол (витамин D2), синтезируемый растениями, является основным источником витамина D у животных с густой шерстью. Обычно в сене, под открытом солнцем, стеролы растительных клеток формируют витамин D2. Обе формы витамина D гидроксилируются и могут запасаться в печени.
Кальцитриол по механизму действия рассматривается как гормон. Его концентрация в плазме крови составляет 100 пмоль/л. Кальцитриол проявляет свой эффект связываясь с внутриклеточными рецепторами в клетках, которые транспортируют кальций в различных органах и тканях. Гормон-рецепторный комплекс изменяет клеточную продукцию специфических молекул mРНК. Таким образом, кальцитриол индуцирует образование Са-связывающих белков в различных клетках, включая эпителиальные клетки тонкого кишечника, нервных клеток, клеток почечных канальцев, костных клеток. Кальцитриол необходим для нормального функционирования остеобластов и остеокластов. Кальцитриол имеет выраженный стимулирующий эффект на транспорт ионов кальция и фосфора из кишечника в кровь. При избытке кальцитриола он может вызывать гиперкальцемию и вторичное отложение фосфата кальция в мягких тканях.
Следовательно, две основных функции витамина D заключаются в повышении абсорбции кальция из кишечника в кровь и снижении потерь кальция с мочой. Общий эффект витамина D – сохранение кальция в организме животного. Низкий уровень кальция в крови индуцирует образование кальцитриола в почках. В случае недостатка кальция в кормах паратгормон стимулирует костную резорбцию кальция
