MAKROMİNERALLERİN METABOLİZMASI

Biyoelementler

Makromineraller: Diyetle alınması gereken günlük miktar 100 mg’dan daha fazla olan mineraller. Mikromineraller: Diyetle alınması gereken günlük miktar 100 mg’dan daha az olan mineraller.

Hücrelerde ve vücut sıvılarında katyon-anyon dengesini kurarlar. Sinir impulslarının iletiminde ve kasların çalışmasında üstlendikleri önemli görevleri vardır. Vücut sıvılarının dokulara ve hücrelere hareketini denetlerler. Vitaminlerin, hormonların ve proteinlerin yapılarına girerler.

KALSİYUM Erişkinde yaklaşık 1000 -1200 gram kadar kalsiyum vardır. Vücuttaki kalsiyumun % 99’u iskelette, geriye kalan % 1 ise vücut sıvıları ve hücrelerde bulunur.

İskeletteki kalsiyumun %98’i hidroksiapatit kristalleri (Ca10(PO4)6(OH)2) şeklinde ve ayrıca fosfat, karbonat ve diğer tuzları şeklinde bulunmaktadır. Günde yaklaşık 500-700 mg kadar kalsiyum kemik dokuya alınır ve mobilize edilir. Kemik ve vücut sıvılarındaki kalsiyum hormonların kontrolünde belirli bir denge içerisinde tutulur.

Serum kalsiyum düzeyi 8,5 – 10,5 mg/dl civarındadır. Plazmada total kalsiyum 3 şekilde bulunmaktadır : 1- Proteine bağlı olarak: Total kan kalsiyumunun yaklaşık % 40’ı proteine bağlı halde bulunur. Bunun da yaklaşık %80’i albumine %20’si ise globulinlere bağlıdır. 2- Organik asitlerle kompleks yapmış : Total kan kalsiyumunun yaklaşık % 10’u sitrat, laktat, bikarbonat, fosfat gibi anyonlarla kompleks yapmış şekilde bulunur. 3- İyonize (serbest) kalsiyum : Total kan kalsiyumunun yaklaşık % 50’si bu şekilde bulunur. Biyolojik olarak aktif olan ve hormonlarca düzenlenen form iyonize kalsiyumdur.

Kalsiyum proteinler üzerindeki negatif yüklere bağlandığı için bağlanma ortam pH sı ile ilişkilidir. Alkaloz, negatif yüklerde artışa ve bağlanmanın artmasına neden olur. Dolayısıyla serbest kalsiyum miktarı azalır. Asidozda tersi gerçekleşir.

Proteine bağlı fraksiyonu, ektopik kalsifikasyonlara karşı bir tür korunma mekanizmasıdır. Plazma protein konsantrasyonundaki değişiklikler plazma total kalsiyum miktarını ve fraksiyonlara dağılımını etkiler. Örneğin hipoalbüminemi durumunda, albümindeki azalmanın her g/dl’si için plazma kalsiyumunda 0,8 mg/dl’lik bir düşme görülür.

Fizyolojik olarak kalsiyum hücre içi ve hücre dışı olarak sınıflandırılır. Hücre içi kalsiyumu kemik mineralizasyonu, kas kasılması, hormon salınımı, glikojen metabolizması ve hücre bölünmesi gibi metabolik olaylarda görevlidir. Hücre dışı kalsiyum ise hücre içi kalsiyum düzeyinin sürdürülmesi, kemik mineralizasyonu, kan koagülasyonu ve plazma membran potansiyelinin devamı için gereklidir. Hücre dışı/hücre içi kalsiyum düzeylerinin sürdürülmesi iyon pompası ile gerçekleşmektedir. Bu düzenlemede hücre içi kalsiyum reseptörü olan kalmodulin görev almaktadır.

Organizma iyonize kalsiyum seviyesi değişikliklerine çok hassastır ve toleransı düşüktür. İyonize kalsiyum seviyesi düştüğünde; uyarılabilmede artış ve tetanik konvüzyonlar, arttığında ise; kaslarda paralizi, koma ve ölüm görülebilir.

Metabolizmadaki Görevleri

Kalsiyum hücre içinde, ikinci haberci olarak görev yapmaktadır. Hücre içi kalsiyum miktarının artması ekstrasellüler sıvıdan hücre içine kalsiyum girişi, ve ER ve mitokondri zarı gibi organellerdeki bağlı kalsiyumun sitozole geçmesi yollarıyladır. Bağlı kalsiyumun sitozole geçmesi için organellere bilgi ulaşması gerekir. Bu bilgi zarlarda bulunan fosfatidil inozitolün parçalanması ile oluşan inozitol trifosfat aracılığıyla (IP3) iletilir.

Hücre içi konsantrasyonu artan kalsiyum özel bir kalsiyum bağlayıcı proteine bağlanır. Bu reseptör protein kalmodülin’dir ve her molekülünde 4 tane Ca++ bağlayan bölge vardır. Kalmodüline kalsiyum bağlanması ile pek çok enzimin aktivitesi düzenlenir. Bunlar arasında; nükleotid metabolizması, protein fosforilasyonu, salgılama fonksiyonu, kas kasılması, glikojen metabolizması ile ilgili enzimler bulunur.

Kalsiyum en fazla süt ve süt ürünlerinde bulunmaktadır. Su da çok bulunduğu besinlerdendir. Orta sertlikteki suda 8-12 mg/dl Ca bulunmaktadır Ayrıca ekmek, yumurta gibi temel gıda maddelerinde de bulunur.

Bebeklerde (6 aydan önce) 360 mg Bebeklerde (6 ay – 1 yaş) 540 mg 1-10 yaş arası ve erişkinlerde 800 mg Puberte, gebelik ve laktasyon dönemlerinde 1200 mg

Emilim Besinlerle başlıca kalsiyum tuzları şeklinde alınır. (kalsiyum fosfat, oksalat, karbonat, tartarat tuzları) İnce barsakların üst kısmından aktif transport ve basit difüzyon ile emilir. Emilimi D vitamini (kalsitriol) tarafından kontrol edilir. Kalsitriol aktif transport için gerekli kalsiyum bağlayıcı proteinin sentezini uyarmaktadır. Emiliminin yaşla da ilgisi vardır. 40 yaşın üzerinde azalma meydana gelir.

Atılım (İtrah) Kandaki seviyesi 7 mg/dl’nin üzerine çıktığında idrarla itrahı başlar. Atılımın büyük kısmı feçes yoluyladır. Çok az miktarda terle de atılabilir.

Metabolik Düzenlenmesi Parathormon, kalsitonin ve kalsitriol tarafından metabolik düzenlenmesi yapılmaktadır.

Kalsitonin: Tiroid parafoliküler C hücrelerinde sentezlenir. Kan Ca ve fosfat düzeyini düşürücü etkisi vardır.Kemikte Ca ve fosfat depolanmasını sağlar. Böbreklerden ise geri emilimlerini engeller Kalsitriol (Vitamin D3): Barsak mukozasında kalsiyum bağlayıcı protein sentezini artırarak Ca ve fosfat emilimini hızlandırır. PTH sentezini ve salınımını inhibe eder Kemiklerden Ca ve fosfat mobilizasyonunu artırır. Böbreklerden Ca ve fosfat geri emilimini uyarır. Sonuçta kan Ca ve fosfat düzeylerini artırır.

PTH’un Fonksiyonları KEMİK Osteolitik osteolizis Kemik rezorpsiyonu BÖBREK Ca2+ geri emilimi Fosfat, HCO3- ve Na+ alımını 1a-hidroksilaz enzimini artırır (25, OH-D 1,25 OH-D) UYARIR

PTH Sekresyonu PTH pre-pro hormon olarak sentezlenir. Salgılanmasını sağlayan herhangi bir trofik hormon yoktur. Paratiroid hücrelerinin yanıtı hücre zarında yer alan kalsiyum duyarlı reseptörler (calcium–sensing receptor) aracılığı ile gerçekleşir. Bu mekanizma iskelet ve böbreğe direkt olarak, sindirim sistemine indirekt olarak (D vitamini aracılığı ile) etki eder.

Paratiroid bezler hem biyolojik olarak aktif intakt hormon (PTH 1-84) hem de karboksil aminoasitleri içeren aktif olmayan parçaları (PTH 7-84) salgılar. Hiperkalsemide, intakt hormon salınımı önemli miktarda azalır veya olmaz, aktif olmayan fragmanların ise salınımı devam eder. Biyolojik olarak aktif intakt PTH karaciğer ve böbrek tarafından hızlıca aktif olmayan parçalara ayrılır (yarı ömrü 5 dk kadar).

Kalsiyumla İlgili Bozukluklar Hipokalsemi: Hipoparatiroidizm, D Vitamini eksikliği veya böbrek hastalıklarında, ayrıca kalsiyum alımı ya da emilimi ile ilgili bozukluklarda meydana gelebilir. Kanda kalsiyum seviyesinin düşmesi tetaniye yol açar. Kas ve sinir dokusunda bozukluklar meydana gelir.

Paratiroid Hormon-related Protein (PTHrP) MARKER??? Kanser hiperkalsemilerinin çoğundan sorumludur (AC kanserlerinin bütün tiplerinde exprese edilmiş) Yapısal ve biyolojik olarak PTH'a benzer(1-34) PTH'nun birçok biyolojik özelliklerini gösterir Lokal büyüme faktör gibi etkir PTHrP, PTH reseptörlerine bağlanır Nefrojenik cAMP’i artırır Hiperkalsemi, hiperfosfatemi yapar

FOSFOR Vücuttaki toplam miktarı yaklaşık 600 gr kadardır. Yaklaşık % 85’i kemikte hidroksiapatit kristalleri şeklinde, kalanı ise yumuşak dokularda bulunur. Lipitler, proteinler, karbonhidratlar ve diğer organik maddelerle birleşerek fosfolipidlerin, nükleik asitlerin, nükleotidlerin, hücre membranı ve sitoplazmasının bileşenleri arasında yer alır. Enerji depolanması ve enerji değişiminde rol oynar.

Serumdaki inorganik fosfor referans aralığı 2,5 - 4,5 mg/dl’dir. Genellikle plazma kalsiyum ve fosfat seviyesi ters ilişkilidir. Referans aralıkları yaşla değişiklik göstermektedir. Büyüme hormonunun tübülüslerden fosfat geri emilimini artırıcı etkisine bağlı olarak bebeklerde serum seviyesi % 50 daha fazladır. Tüm besinlerde fosfor bulunduğu için diyetle alınmasında eksiklik görülmez. Erişkinlerde çoğu süt ve süt ürünlerinden olmak üzere ortalama 800-1000 mg fosfat diyetle alınır 2/3 kadarı başlıca jejenumdan emilir. Geri kalanı ise feçesle atılır.

Emilimi aktif transportla olur. Diyette kalsiyumun azalması ve ince barsak içeriğinin asitliğinin artması emilimini azaltır. Emilen fosforun çoğu idrarla atılır. Plazma fosforunun % 90 kadarı glomerüllerden filtre edilir ve bunun % 85–95 kadarı tübülüslerden geri emilir. Tübülüslerden fosfat geri emilimini parathormon inhibe eder.

Görevleri ATP ve diğer yüksek enerjili bileşiklerde yüksek enerjili fosfat bağı olarak önemli rolü bulunmaktadır. Siklik adenin ve guanin nükleotidlerinin yapısında bulunur. Bir çok ko-enzimin yapısında bulunur. Eritrositlerde hemoglobinin oksijen bağlanmasını kolaylaştıran 2,3 bifosfogliserat yapısında yer almaktadır Membran fosfolipitlerinin, nükleik asitlerin ve fosfoproteinlerin önemli bir bileşenidir.

Hipofosfatemi: Eksikliği barsaklardan emiliminin azalması ya da böbreklerden aşırı kaybı sonucu meydana gelir. En fazla kemik hücreleri ve kan hücreleri etkilenir. Kemik hücrelerindeki etkilenmeye bağlı olarak çocuklarda raşitizm, erişkinlerde osteomalazi ve kemik ağrıları olabilir. Eritrosit frajilitesinde artma, lökositlerde kemotaksi bozukluğu ve enfeksiyonlar meydana gelebilir.

Hiperfosfatemi: Akut veya kronik böbrek yetmezliğinde görülür. Fosfat artışı kalsitriol seviyesinde azalmaya böylece de kalsiyum seviyesinde azalmaya sebep olur.

MAGNEZYUM Esas olarak hücre içinde bulunur. Hücre içi miktarı bakımından potasyumdan sonra ikinci sıradadır. Vücuttaki toplam miktarının % 60’ı kemiklerdedir. 70 kg ağırlığındaki erişkin bir insanda 21-28 gr magnezyum bulunur. Hücre içi konsantrasyonu hücre dışı konsantrasyonun yaklaşık 10 katı kadardır.

Hücrelerde çok önemli bir görevi fosfotransferazların fonksiyon göstermesi için gerekli olmasıdır. Bunların büyük bir kısmında magnezyum ATP’ye bağlı şekildedir. Magnezyum burada ATP’nin beta ve gama fosfatlarıyla şelat yapmıştır. Magnezyumun fosfatla bağlanması ATP’nin anyonik özelliğini azaltmakta bu da ATP’nin reaksiyon bölgesine kolay yaklaşmasını sağlamaktadır.

300’den fazla enzimin aktivasyonunda rol alır. Na-K ATPaz aktivitesi magnezyuma bağımlıdır Hücre içi kalsiyum düzeyinin istirahat sırasında düşük tutulmasını sağlamaktadır

Besin maddelerinde oldukça yaygındır. Emilimi ince barsaklarda olur. Atılımı idrar ve dışkı iledir. Diyetle alınan magnezyumun barsaklardan emilim yüzdesi diyetteki miktarı ile ters orantılıdır. Günlük ihtiyaç 300-350 mg kadardır. Hamilelik ve süt verme durumunda 450 mg kadar çıkar.

Hipermagnezemi: Akut veya kronik böbrek yetmezliğinde, hemodiyaliz yapılan hastalarda tedavi için fazla magnezyum alan hastalarda görülebilir. Belirtileri nöromüsküler iletimin azalması şeklinde ortaya çıkar. Çok yüksek seviyelerinde diyastolde kardiyak arrest meydana gelebilir.

Hipomagnezemi: Steatore, alkolizm, diyabetik ketoasidoz, tirotoksikoz, hiperaldosteronizm, hiperparatiroidizm gibi durumlarda meydana gelebilir. Nöromüsküler hipereksitabiliteye bağlı tetani, kas güçsüzlüğü, davranış bozuklukları, konvüzyon görülebilir.

SODYUM Ekstrasellüler kompartmanın en önemli katyonudur. Klor ve bikarbonatla birlikte asit-baz dengesinin düzenlenmesinde, vücutta su hacminin korunmasında rol alır. Yetişkinlerde 55 nmol/kg olan sodyumun %30 kadarı kemiklerde bağlı şekildedir. 40 mEq/kg kadar değişebilir sodyum vücudun değişik kompartımanlarına dağılmıştır ve ölçülebilir özelliktedir. Değişebilir sodyumun %97-98 i hücre dışı alandadır ve bu da; Hücrelerarası sıvıda %41, plazmada %16, bağ doku ve kıkırdakta %17, kemiklerde %20, transsellüler sıvıda %3 oranında bulunmaktadır. En çok deniz ürünlerinde bulunur. Genel olarak etler sebzelerden daha çok sodyum içerir.

Sodyumun organizmadan başlıca atılım yolu böbreklerdir. (% 95) Glomerüllerden serbestçe filtre olan sodyumun % 70 kadarı proksimal tüplerden, % 15 kadarı Henle kulpundan, % 5 kadarı distal tüplerden, % 5 kadarı kortikal toplayıcı tüplerden ve % 5 kadarı da medüller toplayıcı tüplerden reabsorbe edilir. Feçesle atılan sodyum miktarı çok çok düşüktür. Terle de atılır.

Kanda 135 – 145 mEq/L miktarında bulunur. Sodyumun metabolizması ve itrahında hormonlar çok önemlidir (Adrenokortikoidler). Bunlarin en önemlisi aldosterondur (Renin-anjiotensin-aldosteron sistemi). Ayrıca diğer korteks steroidleri ve hatta seks hormonlarının da etkisi vardır. Bu hormonların etkisi sodyumun böbreklerden geri emilimini artırmak şeklindedir. Atrial Natriüretik Peptid (ANP), Brain Natriüretik Peptid (BNP)ve C tipi natriüretik peptid (CNP) sodyum atılımını sağlayan peptidlerdir.

Su ve tuz dengesinin hormonal kontrolü

Hiponatremi: Kronik böbrek hastalıklarında, asidozda, GIS’ten aşırı sıvı kaybında, Addison hastalığında görülebilir. Bazen kan sodyum seviyesi düşük olmasına rağmen, vücuttaki sodyum miktarı normal ya da fazla olabilir. Örneğin sirozda oluşan ödemde ödem sıvısına fazla miktarda sodyum geçer ve kandaki seviyesi düşebilir.

HİPONATREMİ Plazma Na+’u 135 mEq/L altındadır. Hiponatremi hücre dışı sıvıda hipoosmolaliteye neden olacak ve sıvı hücre içine çekilecek, hipovolemi gelişecektir. Buna bağlı Aldosteron ve ADH salgısı artar, böbrekler tuz ve su tutmaya çalışır.

Hipernatremi: Cushing hastalığında olduğu gibi adrenal korteks hiperaktivitesinde kanda sodyum miktarı artar. Tedavi maksadıyla korteks hormonları ve seks hormonlarının verilmesi durumunda, hamilelikte, ADH yetmezliğinde de görülebilir.

POTASYUM İntrasellüler bölmenin esas katyonudur. Ekstrasellüler bölmede sodyumun yaptığı görevleri potasyum yapar (su hacmi, ozmotik basınç, asit-baz dengesinin korunması) Kalp kası ve sinir sisteminin normal çalışması için de potasyum gerekir. Bunlardan başka bazı enzim aktiviteleri için (glukoz metabolizması), ribozomlarda protein sentezi için gereklidir.

Günlük ihtiyaç 2-4 gram kadardır. En zengin kaynağı ettir. Ayrıca, kayısı, muz, şeftali, portakal ve mandalinada da çok bulunur. Atılımında esas yol böbreklerdir. Glomerüllerden süzülür, hem de tübülüslerden salgılanır. Böbreklerin itrah kapasitesi çok yüksektir, böbrek yetmezliği olmazsa hiperpotasemi olmaz. GIS sıvılarına da salgılanır ama geri emildiğinden feçeste pek yoktur. Aldosteron böbreklerden potasyumun atarken sodyum atılımına engel olmaktadır

Hiperpotasemi (hiperkalemi): Böbrek yetmezliği, Addison hastalığı gibi durumlarda veya iatrojenik olarak gelişebilir. EKG’de sivri T dalgaları, genişlemiş QRS dalgaları ve azalmış P dalga boyu SSS belirtileri ise; mental konfüzyon, ekstremitelerde kuvvetsizlik, felç, solunum kaslarında kuvvetsizlik şeklindedir.

Hipopotasemi (Hipokalemi): Uzun süreli diyareler Ameliyatlardan sonra potasyumsuz sıvı verilmesi, GIS fistülleri Adrenal korteks hiperaktivitesi Hiperaldosteronizm Tedavi amacıyla ACTH, kortikosteroid verilmesi Karbonik anhidraz inhibitörü diüretiklerin kullanımı gibi durumlarda görülebilir.

Eksitabilitede azalma, kaslarda felçler ya da güçsüzlük, kalpte taşikardi, T dalgasında düzleşme, S-T segmentinde çökme, A-V blok (kardiyak arrest) ortaya çıkabilir.

KLOR Temel ekstrasellüler anyondur. Yaklaşık 103 mmol/L konsantrasyonda bulunur. 154 mmol/L’lik total inorganik anyon konsantrasyonunun en büyük fraksiyonunu teşkil eder. Sodyum ve klor birlikte, plazmanın ozmotik olarak aktif elemanlarının büyük kısmını teşkil ederler.

Klor, ekstrasellüler sıvı kompartmanındaki Su dağılımının Ozmotik basıncın Anyon-katyon dengesinin sürdürülmesinde önemli role sahiptir.

Klor, eritrositlerin intrasellüler sıvısında 45-54 mmol/L ve doku hücrelerinin intrasellüler sıvısında yaklaşık 1 mmol/L konsantrasyonda bulunur. Klor, hem gastrik, hem de ince ve kalın barsak sekresyonlarında en fazla miktarda bulunan anyondur. Gıdalardaki klor iyonlarının hemen tamamı GIS kanalından absorbe olur. Glomerüllerde plazmadan filtre edilir ve sodyumla birlikte proksimal tübüllerden pasif olarak reabsorbe edilir. Henle kulpunun çıkan kolunda, sodyumla birlikte klor pompası tarafından aktif olarak reabsorbe edilir.

Furosemid ve etakrinik asit gibi (Henle) loop diüretikleri klor pompasını inhibe ederler. Klorun fazlası idrara salgılanır veya terle atılır. Terle olan aşırı kayıplarda aldosteronun etkisi ile bu kayıp minimalize edilir. Aldosteron ter bezlerinin sodyum ve kloru daha fazla reabsorbe etmelerini ve daha dilüe bir ter salgılanması ile vücut klorunun korunmasını sağlar.

Hipokloremi Kronik piyelonefrit, Addison krizi, metabolik asidoz, uzun süreli kusmalar gibi durumlarda görülür Fizyolojik durumlarda plazma bikarbonat düzeyinin artması klorun eritrositler içerisine geçmesine neden olur. Bu olaya klor kayması denmektedir ve plazmada hipokloremi oluşur.

Hiperkloremi Dehidratasyon, renal tübüler asidoz, akut böbrek yetmezliği, uzun süreli diyare ve NaHCO3 kaybına eşlik eden metabolik asidoz, salisilat entoksikasyonu gibi durumlarda ortaya çıkar.

Kükürt Organizmada aminoasitlerin yapısında kükürt bulunmaktadır. Kondrotin sülfat gibi sülfatlı mukopolisakkaritler ile sülfolipidlerde sülfat şeklinde Organizma sıvılarında ise sülfat iyonları şeklinde az miktarda bulunmaktadır Karaciğerde detoksifikasyon işlevinde görevlidir.