Calcium spielt eine wichtige Rolle im Aufbau der Knochensubstanz und übernimmt es eine wichtige Rolle in der intrazellulären Signalübertragung und Regulation des Membranpotenzials. Der Calciumhaushalt wird primär durch die Hormone Parathormon, Vitamin-D und Calcitonin gesteuert.
- Die tägliche Calciumaufnahme liegt zwischen ca. 0,8 und 1,2 g pro Tag
- Die Ca2+-Konzentration im Extrazellulärraum wird streng zwischen 2,2 und 2,6 mmol/l reguliert, da bereits geringe Schwankungen der Ca2+-Konzentration die Erregbarkeit der Zellen erheblich beeinflussen können
- Calcium kann im Körper gebunden und ungebunden/frei vorliegen. Die Summe aus gebundenem und ungebundenem Calcium wird als Gesamt-Calcium bezeichnet
- Etwa 40 % des Gesamt-Calciums ist an Plasmaproteine (insbesondere Albumin) gebunden, während etwa 10 % an Phosphat, Sulfat, Bicarbonat und weitere gebunden ist. Das gebundene Calcium ist biologisch inaktiv
- Nur das freie, ungebundene Calcium ist biologisch aktiv. Es macht etwa die Hälfte des Gesamt-Calciums im Serum aus
- Durch eine Verminderung der Albuminkonzentration (= Hypoalbuminämie) kann es zu einer Verminderung des Gesamtcalciums kommen. Da die Konzentration des freien Calciums jedoch konstant ist und nur dieses biologisch aktiv ist, bleibt eine Minderung im Rahmen einer Hypoalbuminämie meistens asymptomatisch
- Im Cytosol, dem Inneren der Zellen, ist deutlich weniger freies Calcium vorhanden als in der extrazellulären Umgebung
- Da die Calcium-Ionen an die gleiche Bindungsstelle der Serum-Proteine wie die H+-Ionen binden, hat der pH-Wert einen direkten Einfluss auf die Konzentration des freien Calciums und umgekehrt:
Azidose ➜ freie H+-Ionen ↑ ➜ vermehrte Bindung von H+-Ionen an Plasmaproteine ➜ weniger freie Bindungsstellen –> freies Ca2+ ↑
Alkalose ➜ freie H+-Ionen ↓ ➜ verminderte Bindung von H+-Ionen an Plasmaproteine ➜ mehr freie Bindungsstellen –> freies Ca2+ ↓
Nur das freie, ungebundene Calcium kann über die Nieren filtriert werden. Das an die Plasmaproteine gebundene Calcium kann nicht filtriert werden.
Das filtrierte Calcium wird hauptsächlich im proximalen Tubulus (65%) und in der aufsteigenden Henle-Schleife (25%) resorbiert. Ca. 8% werden im distalen Tubulus und ca. 1 % im Sammelrohr resorbiert.
Je nach Menge der Calciumzufuhr und Bedarf des Körpers erfolgt die Anpassung der Resorption in der Henle-Schleife und im distalen Tubulus. Die fraktionelle Exkretion von Calcium beträgt unter normalen Bedingungen ca. 1%. Calcitriol (aktives Vitamin D3) und Parathormon steigern die Calciumresorption auf bis zu maximal 5%.
Proximaler Tubulus und dicke aufsteigende Henle-Schleife:
Die Calciumresorption erfolgt im proximalen Tubulus und in der dicken aufsteigenden Henle-Schleife. Die Calcium-Resorption wird angetrieben durch das lumenpositive transepitheliale Potential, das durch die Cl--Resorption entsteht und erfolgt ausschließlich parazellulär.
Bei einer hohen Calcium-Konzentration im Plasma wird über einen calciumsensitiven Rezeptor (CaSR) der Na+-K+-2Cl--Cotransporter (NKCC2) in der Henle-Schleife gehemmt. Hierdurch vermindert sich das transepitheliale Potential und die parazelluläre Calcium-Resorption nimmt ab.
Distaler Tubulus:
Calcium wird im distalen Tubulus transzellulär resorbiert. Aus dem Tubuluslumen gelangt das Calcium über einen Ca2+-Kanal (TRPV5) in die Tubuluszelle. Damit die intrazelluläre Calciumkonzentration gering gehalten wird, bindet es an Calbindin (CB). Über eine Ca2+-ATPase oder einen Na+/Ca2+-Antiporter NCX) gelangt das Calcium in das Interstitium.
Bei einer niedrigen Calcium-Konzentration im Plasma wird durch Parathormon und Calcitriol die Calcium-Resorption im distalen Tubulus gesteigert. Parathormon erhöht die Öffnungswahrscheinlichkeit des TRPV5, wodurch die Calciumkonzentration ansteigt.
