Кальций – основной компонент костной ткани и зубов, участвует в свертывании крови, сокращении мышц, деятельности некоторых эндокринных желез. Всасывание и выведение кальция находятся под контролем гормонов (кальцитонина, паратиреоидного гормона) и активных метаболитов витамина D. 99% кальция находится в костях, где он вместе с фосфором образует кристаллы гидроксиапатита, составляющего минеральную основу скелета. Несмотря на то что лишь около 1% фиксированного кальция свободно обменивается с его растворенными фракциями, это существенно влияет на состояние костной ткани и ее механическую прочность.

Около 40% всего кальция плазмы крови связано с белком, еще примерно 5% образует комплексы с лимонной, фосфорной или угольной кислотой, остальной кальций находится в физиологически активном, ионизированном состоянии. Доля кальция, связанного с белками (так называемый неультрафильтруемый кальций), зависит от содержания протеина в плазме крови, поэтому четкой количественной связи между общим и ионизированным кальцием не существует, оба параметра имеют клиническое значение.

Во многих физиологических и патологических ситуациях представляет интерес именно содержание ионизированного кальция, но оно может быть определено лишь с помощью специальных кальциевых электродов, аналогичных электродам для определения рН.

Нормальная концентрация кальция в крови – 2,3–2,75 ммоль/л.

В крови кальций находится в трех формах:

1) около 0,9 ммоль/л связано с белками;

2) около 0,25 ммоль/л в комплексе с анионами (цитратом, лактатом, фосфатом, бикарбонатом);

3) 1,25 ммоль/л (около 50%) в свободной или ионизированной форме.

Наибольшей физиологической активностью обладает ионизированный кальций.

Одним из наиболее распространенных заболеваний, связанных с нарушением обмена кальция, является остеопороз. Это системное заболевание скелета, характеризующееся снижением массы костей и нарушениями в их строении, которые приводят к значительному увеличению хрупкости костей и возможности их переломов. У здоровых людей старше 20–25 лет с возрастом происходит уменьшение костной массы со скоростью 0,5–1% в год. У женщин в постменопаузе, а также у мужчин и женщин старческого возраста среднее уменьшение массы костей может составить 3–5% и более в год. Риск развития остеопороза повышают такие факторы, как дефицит эстрогенов (особенно в постменопаузе), недостаток кальция и витамина D в пище, алкоголь, курение, гиподинамия.

При первичном остеопорозе уровень кальция в крови остается, как правило, в норме. При вторичном остеопорозе, который возникает в результате нарушения кальциевого обмена под действием лекарственных веществ и глюкокортикоидов, при нарушениях всасывания кальция в кишечнике, выделения почками, концентрация кальция в крови снижена.

Увеличение концентрации кальция в крови наблюдается при гиперфункции или опухолях паращитовидных желез и повышенном образовании паратиреоидного гормона, а также при различных злокачественных опухолях с метастазами в кости и заболеваниях крови (миеломная болезнь, лимфома, лимфосаркома). Уменьшение продукции паратиреоидного гормона (по разным причинам) сопровождается снижением концентрации кальция в крови.

Предложено много химических методов определения кальция в сыворотке крови и в моче; они основаны главным образом на способности образовывать окрашенные соединения с комплексонами, т. е. веществами, образующими прочные комплексы с металлами. Здесь можно выделить 2 подгруппы – либо общее количество комплекса непосредственно определяется фотометрией, либо окрашенный комплекс используется лишь как индикатор конца титрования. Методы второй группы сейчас практически не находят применения.

Основными методами определения общего кальция являются:

1) метод Вилькинсона – титрование ЭДТА в присутствии мурексида;

2) калориметрический метод с использованием креозолфталеина;

3) калориметрический метод с использованием метил-тимолового голубого;

4) флуореметрический метод с использованием кальцеина;

5) пламенная эмиссия;

6) референсный метод (атомно-абсорбционная спектрофотометрия).

Посуда для выполнения анализа должна быть изготовлена из материала, который не содержит ионы кальция. Проба берется натощак, сыворотку быстро отделяют от сгустка.