calcium (fysiologi)

Calciumkoncentrationen i kroppen er meget nøje reguleret for at undgå både for høje og for lave niveauer. Reguleringen af calciumkoncentrationen i blodet er et kompliceret samspil mellem parathyreoideahormon, calcitonin, calcitriol (aktivt vitamin D) og calciumindholdet i kosten. D-vitamin er nødvendig for optagelse af calcium fra tarmen.

Ved faldende calciumkoncentration (hypokalcæmi) vil parathyreoidea (biskjoldbruskkirtler) øge udskillelsen af parathyreoideahormon. Dette fører til frigivelse af calcium fra skelettet, der udgør kroppens lager af calcium, samt øget absorption af calcium i tarmen og i nyrerne. På den måde normaliseres calciumkoncentrationen. Dette sker på bekostning af knogleskelettet og medfører risiko for udvikling af knogleskørhed (osteoporose) og øget risiko for knoglebrud over tid. Ved stigende calciumkoncentration (hyperkalcæmi) sker det modsatte.

Øgning af calciumkoncentrationer inde i celler ud over det normale antages at være en vigtig årsag til celledød.

Unormalt lav calciumkoncentration i blodet kaldes hypokalcæmi, og unormalt høj koncentration kaldes hyperkalcæmi. Muskelkramper (tetani), følelsesløshed og prikken er typisk ved hypokalcæmi. Det kan påvises ved Chvosteks tegn. Muskel-skeletsmerter, muskelsvaghed og kvalme er typiske symptomer på hyperkalcæmi.

Calciumkoncentrationen i blodet er normalt mellem 2,20 og 2,55 millimol per liter (mmol/L), og omtrent halvdelen af dette er i form af frie calcium-ioner (Ca²⁺), mens 40 procent er bundet til proteinet albumin, og de resterende cirka ti procent er bundet til andre anioner som laktat og citrat. Det er den frie calciumkoncentration (kaldet calcium-ion eller frit calcium), som er biologisk aktiv. Denne ligger normalt mellem 1,15 og 1,33 mmol/L.

Inde i cellerne er calcium bundet til celleorganeller, først og fremmest til endoplasmatisk retikulum (i muskelceller sarkoplasmatisk retikulum) og til mitokondrier. Koncentrationen af frit calcium inde i cellerne er derfor meget lav, som regel under 0,1 μmol/L (mikromol/L). Frigivelse af bundet calcium er et signal til at sætte gang i for eksempel sammentrækning af muskelceller, udskillelse af hormoner fra kirtler og neurotransmittere fra nerveceller. Calcium er også et vigtigt signal i forbindelse med genaktivering og proteinsyntese.

Calciumfrigivelsen inde i cellerne udløses, når cellemembranen depolariseres. Depolarisering fører til aktivering af spændingsstyrede calciumkanaler, som slipper små mængder Ca²⁺ ind i cellen, såkaldt "triggercalcium". Dette udløser frigivelse af Ca²⁺ fra lagre inde i cellen, så frit Ca²⁺ i cellen øges fra mindre end 0,1 μmol/L til omtrent 10 μmol/L. Resultatet er en aktivering af Ca²⁺-afhængige enzymer, blandt andet proteinkinaser.

Ca²⁺-signalet slås fra ved, at Ca²⁺ bindes (sekvestreres) eller transporteres ud af cellen igen ved processer, der kræver energi. I nerveceller findes der også receptorstyrede Ca²⁺-kanaler, som antages at være af særlig betydning for sammenhængen mellem neuronal aktivitet og nervesystemets udvikling og modulering.

• calcium – grundstof
• signaltransduktion
• hyperkalcæmi
• hypokalcæmi