KALCIJUM

Fiziološka uloga

• Učestvuje u strukturi kostiju i zuba. Najmanje 99% od ukupne količine kalcijuma se nalazi u kostima i zubima. Kalcijum se u kostima pretvara u hidroksiapatit - Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ ali kosti sadrže i znatne količine nekristalnog kalcijum-fosfata, karbonata, citrata, fluorida, magnezijuma, tragove stroncijuma kao i manje količine drugih soli. Minerali čine oko 50% ukupne mase kostiju, a ostala masa se sastoji od organskog matriksa u kome ima proteina, glikoproteina i proteoglikana na koje se vezuju kalcijumove soli. Kost se neprestano troši i obnavlja, pa količina minerala u kostima predstavlja ravnotežu između izbacivanja i mobilizacije minerala. Svaki dan se u kostima može razmeniti i do 700 mg kalcijuma. Neposredni izvor kalcijuma za kosti jeste kalcijum iz telesnih tečnosti i ćelija. Iako je ova količina mala (<10 g) u osnosu na količinu u kostima ipak je kritički važna za regulaciju izneneđujuće velikog broja ćelijskih aktivnosti.
  
  
• Metabolička regulacija. Ovo je jedna od glavnih uloga kalcijuma. Protein kinaze, koje modulišu aktivnost ključnih enzima kao odgovor na vezivanje hormona na površinu ćelija, su aktivirane kalcijumom - bilo direktno, bilo bilo vezivanjem za visoko afinitetni protein koji vezuje kalcijum - kalmodulin.
  
  
• Regulacija ćelijskih aktivnosti. Tu spadaju funkcije živaca i mišića, hormonska delovanja, koagulacija krvi, pokretljivost ćelija i mnoge druge. Kontrakciju mišića reguliše tako što reguliše kontraktilnost aktina i miozina. Obzirom da učestvuje u tako velikom broju ćelijskih regulacija naziva se "drugim glasnikom" (eng. Secondary messenger).
  
  
• Posreduje u reakcijama ćelija na razne stimuluse. Način ovog delovanja je analogan regulacionim delovanjem cikličnih nukleotida. Delovanje kalcijuma je posredovano jednim intracelularnim proteinskim receptorom, kalmodulinom koji veže jone kalcijuma kada im koncentracija u reakciji na stimulus poraste. Kalmodulin je do sada nađen u svakoj proučenoj ćeliji koja sadrži jedro. Kada se Ca²⁺ veže za kalmodulin on modulira aktivnost velikog broja enzima, a među njih spadaju i oni koji učestvuju u metabolizmu cikličnih nukleotida, fosforilaciji proteina, sekrecijskoj funkciji, mišićnoj kontrakciji, sastavljanju mikrotubula, metabolizmu glikogena i fluksu kalcijuma. Nađeno je da su snažni inhibitori delovanja kalmodulina fenotijazinski lekovi, koji relaksiraju glatke mišiće i nekoliko peptida koje nalazimo kod otrovnih insekata.
  
  
• Ulazi u sastav brojnih metaloenzima. Npr. α-amilaza i fosfolipaza sadrže kalcijum kao esencijalni deo katalitičkog mesta. Osteokalcin je protein iz kostiju koji je značajan za normalnu kristalizaciju minerala kostiju. Kalbindin D je esencijalan za intestinalnu resorpciju kalcijuma, prevođenje kalcijuma u ćelije i resorpciju kalcijuma iz glomerularnih filtrata u bubreg. Neki od proteina krvi moraju vezivati kalcijum za svoju aktivnost. Mnogi antikoagulanti helatne strukture vezuju kalcijum (kao što je EDTA i citrat).
  
  

U okviru kalcijum-vezujućih proteina kalcijum utiče i na:

• Sekreciju hormona i neurotransmitera. Protein aneksin mora vezati kalcijum da bi se mogao vezati za fosfolipidnu membranu. Tom prilikom inicira fuziju inracelularnih sekretornih vezikula sa površinom ćelijske membrane i egzocitozu.
  
  
• Ćelijsku adheziju. Kaderini su kalcijum-zavisni proteini koji regulišu ćelijsku adheziju i normalnu kontaktnu inhibiciju ćelijske replikacije. Defekt u funkciji kaderina je povezan sa razvojem maligniteta.
  
  
• Citoskeletni proteini.

Važnost Ca²⁺ u ovim aktivnostima odražava se i u preciznosti kojom se reguliše koncentracija Ca²⁺ u plazmi. Normalna plazma sadrži 9-11 mg kalcijuma u 100 mL. Dnevne varijacije su retko veće od ±3%. Ove uske granice odražavaju se složenim regulacijskim delovanjem vitamina D, paratiroidnog hormona, kalcitonina i drugih hormona.