Quelltext der Seite Calcium- und Phosphathaushalt

{{Infobox GO-Terminus
| Typ = P
| GO = 0055074
| Eltern = Ionen-Homöostase
| Kinder = 
}}

Als '''Calcium- und Phosphathaushalt''' werden die [[Regelkreis]]e zusammengefasst, die die [[Stoffmengenkonzentration|Konzentrationen]] frei gelöster [[Calcium]]- und [[Phosphat]][[ion]]en in den unterschiedlichen Kompartimenten des menschlichen Körpers [[Homöostase|konstant halten]].

== Verteilung im Körper ==
[[Knochengewebe]] erhält seine Festigkeit durch große Mengen eingelagerter Calcium-Phosphat-Kristalle ([[Hydroxylapatit]]). Neben ihrer Rolle im [[Stütz- und Bewegungsapparat]] stellen [[Knochen]] deshalb auch den größten Speicher von Calcium und Phosphat im menschlichen Körper dar. Ein durchschnittlicher Erwachsener enthält insgesamt etwa 1&nbsp;kg Calcium, mehr als 99 % davon im Knochen. Im Rahmen des [[Knochenumbau]]s werden täglich etwa 20&nbsp;g Calcium zwischen Knochen und extrazellulärer Flüssigkeit ausgetauscht. Die extrazelluläre Flüssigkeit enthält etwa 900&nbsp;mg, von denen sich etwa 360&nbsp;mg im [[Blutplasma]] befinden. Der [[Phosphor]] im Gesamtphosphat des Körpers hat eine Masse von etwa 0,7&nbsp;kg; 86 % des Phosphats sind im Knochen verbaut, 13 % liegen intrazellulär (vorwiegend organisch gebunden), 1 % ist extrazellulär gelöst.<ref name="Verteilung">{{Literatur |Autor= |Hrsg=[[Robert Franz Schmidt]], Florian Lang, Manfred Heckmann |Titel=Physiologie des Menschen |Auflage=31. |Verlag=Springer Medizin Verlag |Ort=Heidelberg |Datum=2010 |ISBN=978-3-642-01650-9 |Seiten=684}}</ref>

Die Konzentration des freien Calciums in der extrazellulären Flüssigkeit beträgt etwa 1,2&nbsp;mmol/l; intrazellulär liegt sie mit etwa 0,1&nbsp;µmol/l um den Faktor 10&#8239;000 niedriger. Die Gesamtcalciumkonzentration im Blut beträgt etwa 2,5&nbsp;mmol/l, wovon 50 % frei vorliegt, während 40 % an [[Protein]]e ([[Albumin]], [[Globuline]]) und 10 % an [[Phosphat]], [[Citrat]], [[Sulfat]] oder [[Hydrogencarbonat]] gebunden ist.<ref name="Verteilung" /> Der [[Blutserum|Serum]]&shy;wert des Calciums bewegt sich in engen Grenzen bei einem normalen ''Gesamtcalcium'' von 2,2–2,6&nbsp;mmol/L (9–10,5&nbsp;mg/dl) und einem normalen ''ionisierten Calcium'' von 1,1–1,4&nbsp;mmol/L (4,5–5,6&nbsp;mg/dl). Das Gesamtcalcium ist einfacher zu messen, bei der Interpretation müssen aber ein [[Hypalbuminämie|Albuminmangel]] (bindet normalerweise Calcium) und der [[pH-Wert]] (H⁺ „verdrängt“ Calcium aus der Bindung) berücksichtigt werden, da das freie Calcium der eigentlich relevante Wert ist.

== Funktion ==
=== Membranpotential ===
Calcium und Phosphat sind nicht nur Bestandteile der Knochenmatrix, sondern auch wichtige [[Elektrolyt#Physiologie|Elektrolyte]] zur Aufrechterhaltung von Zellmembranfunktionen. Calcium ist [[Extrazellularraum|extrazellulär]] erheblich höher konzentriert als [[Intrazellularraum|intrazellulär]], was Voraussetzung für den schnellen Calciumeinstrom und die deutliche Konzentrationserhöhung bei Öffnung von [[Calciumkanal|Calciumkanälen]] ist. Aus dem Verhältnis der Konzentrationen ergibt sich ein stark positives [[Nernst-Gleichung#Nernst-Gleichung in der Biologie und Physiologie|Nernstpotential]] von etwa 120&nbsp;mV; eine besondere Bedeutung für das [[Membranpotential]] kommt Calcium im [[Herzmuskel]] zu. Calcium interagiert daneben mit Kanälen für andere Ionen, wodurch deren Durchlässigkeit moduliert wird; eine [[Hypokalzämie|zu niedrige Calcium-Konzentration]] kann so zu Muskelkrämpfen führen.

=== Signalstoff ===
Calcium ist neben [[Cyclisches Adenosinmonophosphat|cAMP]] der verbreitetste [[second Messenger]], d.&#8239;h. Calcium [[Signaltransduktion|leitet Informationen]] von der Zellmembran in die Zelle weiter. Auslöser für die Öffnung von Calciumkanälen können Spannungsänderungen über der Zellmembran oder [[Ligand (Biochemie)|Liganden]] wie [[Inositoltrisphosphat|IP<sub>3</sub>]] sein. Calciumkanäle sitzen nicht nur in der Plasmamembran, sondern auch in der Membran zum [[Endoplasmatisches Retikulum|Endoplasmatischen Retikulum]], wo ganz ähnliche Konzentrationsverhältnisse wie extrazellulär herrschen. Die Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration löst je nach Zelltyp [[Second Messenger#Calciumionen als second messenger|sehr unterschiedliche Effekte]] aus (z.&#8239;B. Kontraktion in allen Arten von [[Muskulatur]] oder [[Exozytose]] von [[Neurotransmitter]]n oder [[Hormon]]en).

=== pH-Puffer ===
Die Konzentration frei gelöster Phosphat-Ionen beträgt intrazellulär wie extrazellulär etwa 1&nbsp;mmol/l. Intrazellulär existiert allerdings zusätzlich ein großer Bestand an organisch gebundenem Phosphat, etwa in Form von [[Nukleinsäuren]], [[Nukleotide]]n (darunter [[Adenosintriphosphat|ATP]]), [[Phospholipide]]n oder [[Phosphorylierung|phosphorylierten]] Proteinen. Phosphat (egal ob frei oder gebunden) ist im pH-Bereich um 7,2 ([[Säurekonstante|pK<sub>S</sub>-Wert]] für den Übergang Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat) ein guter [[Puffer (Chemie)|Puffer]]. Intrazellulär ist Phosphat der bedeutendste Puffer, während ihm extrazellulär entsprechend seiner relativ niedrigen Konzentration eine untergeordnete Rolle zukommt. Eine Bedeutung als Puffer hat Phosphat daneben im Urin.

== Regulation ==
Die [[Löslichkeit]] von Calciumphosphatsalzen ist (insbesondere bei hohen [[pH-Wert]]en) sehr gering, was Voraussetzung für die Mineralisierung des Knochens ist, aber auch zu Krankheiten wie [[Harnstein]]en oder [[Mönckeberg-Sklerose|„echter“ Gefäßverkalkung]] führen kann, wenn das [[Löslichkeitsprodukt]] überschritten wird oder nicht ausreichend kristallisationshemmende Proteine [[Genexpression|exprimiert]] werden. Die [[Homöostase]]n (Konstanthaltung der Konzentrationen) von Calcium und Phosphat sind deshalb eng miteinander verknüpft.

Die für die Calcium- und Phosphathomöostase bedeutsamsten [[Hormon]]e sind ''Parathormon'' (PTH), ''Calcitriol'' (aktiviertes [[Vitamin D]]) und ''[[Fibroblasten-Wachstumsfaktor|fibroblast growth factor]] 23'' (FGF23); sie fördern oder hemmen sich gegenseitig in ihrer Freisetzung und wirken an den Effektororganen teils synergistisch, teils antagonistisch. Reguliert wird die Aufnahme von Calcium und Phosphat im Darm, die Ausscheidung in der Niere und der Aufbau/Abbau von Knochen[[Extrazelluläre Matrix|matrix]], bei dem Calcium und Phosphat stets gemeinsam gebunden/freigesetzt werden.

=== Hormone ===
{| class="wikitable toptextcells"
! [[Parathormon|PTH]]
! [[Calcitriol]]
![[Fibroblasten-Wachstumsfaktor|FGF23]]
|-
| PTH ist ein in der [[Nebenschilddrüse]] produziertes [[Peptidhormon]]. Durch Verstärkung des Knochenabbaus kann es eine zu geringe Calciumkonzentration schnell ausgleichen.
| Calcitriol (1α,25(OH)2 Vitamin D3) ist ein in der [[Niere]] produziertes [[Steroidhormon]]. Es vermittelt die längerfristige Anpassung an ein geringes Calciumangebot und fördert (vorwiegend durch Bereitstellung von Calcium) den Knochenaufbau.
| FGF23 ist ein in den [[Osteozyt]]en produziertes [[Proteohormon]]. Seine primäre Aufgabe ist die Steigerung der renalen [[Phosphatausscheidung]].
|-
! colspan="3"| Stimuli
|-
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* niedriges Calcium (Rezeption über den [[Calciumsensitiver Rezeptor|calciumsensitiven Rezeptor]])
* hohes Phosphat
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* niedriges Calcium
* niedriges Phosphat
|
* hohes Phosphat
* hohes Calcium
|-
! colspan="3"| Interaktion
|-
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* stimuliert die Calcitriolbildung durch Steigerung der Transkription der [[1α-Hydroxylase]]
|
* hemmt die Transkription des PTH-Gens.
* fördert die Freisetzung von FGF23
* [[negative Rückkopplung]] durch Hemmung der Transkription der 1α-Hydroxylase.
|
* hemmt die Bildung und Freisetzung von PTH.
* hemmt die Calcitriolbildung durch Hemmung der Transkription der 1α-Hydroxylase.
|}

Unter bestimmten Umständen sind zudem [[Calcitonin]] und ''PTH-related protein'' ([[PTHrP]]) von Bedeutung.

=== Wirkungen ===
==== Knochen ====
{{Hauptartikel|Knochenumbau#Regulation|titel1=„Regulation“ im Artikel Knochenumbau}}

Die Calciumbilanz der Knochen ist bei Erwachsenen mit normalem Calciumhaushalt fast ausgeglichen, der Abfluss überwiegt mit 20&nbsp;mg täglich geringfügig.

Die Steigerung des Knochenabbaus durch [[Osteoklast]]en, der im Rahmen des [[Knochenumbau]]s ohnehin ständig stattfindet, ist ein schneller Mechanismus zur Steigerung der Calciumkonzentration und wird vorwiegend durch PTH induziert. Noch bedeutsamer für die akute Bereitstellung von Calcium ist womöglich die ''Osteozytenosteolyse'', bei der [[Osteozyt]]en die Knochenmatrix abbauen, die ihre Zellkörper und -fortsätze umgibt. Bei ausreichender Calciumversorgung entsteht durch den Knochenabbau langfristig kein Verlust von Knochensubstanz, da zu anderen Zeitpunkten der Knochenaufbau überwiegt.

==== Nieren ====
Die [[Niere]]n scheiden täglich 800&nbsp;Milligramm Calcium im [[Primärharn]] aus und resorbieren 790&nbsp;mg zurück, woraus sich ein Nettoverlust von 10&nbsp;mg ergibt. Bei einem Überschuss von Calcium im Blut wird dieser hauptsächlich über die Nieren ausgeschieden. Ein erhöhter Calciumspiegel mindert auch ohne Beteiligung von Hormonen die Rückresorption, indem er die Durchlässigkeit der [[Tight Junction|Schlussleisten]] vermindert, wodurch vermehrt Calcium und Wasser ausgeschieden werden. Die gesteigerte Diurese bei [[Hypercalcämie]] kann ebenso wie die verminderte [[Citrat]]<nowiki />rückresorption (und damit gesteigerte Calciumkomplexierung im Harn) bei [[Alkalose]] als körpereigener Schutzmechanismus gegen Harnsteine verstanden werden.

PTH senkt die Calciumausscheidung (durch erhöhte Rückresorption), während es die Phosphatausscheidung steigert. Calcitriol trägt zur Calciumretention bei, indem es die Biosynthese von Proteinen steigert, die für die Rückresorption wichtig sind; es senkt die Calciumausscheidung deshalb vor allem dann, wenn zugleich die Rückresorption durch PTH gesteigert ist; die Phosphatausscheidung wird ebenfalls gehemmt. FGF23 forciert die Phosphatausscheidung. Die Rückhaltefunktion der Nieren kann durch erhöhten Salzkonsum gestört werden, da sich mit der Natriumausscheidung auch die Calciumausscheidung erhöht.<ref name="heaney">{{Literatur |Autor=R. P. Heaney |Hrsg=C. M. Weaver und R. P. Heaney|Titel=The Calcium Economy |Sammelwerk=Calcium in Human Health |Verlag=Humana |Ort=Totowa |Datum=2006 |ISBN=1-58829-452-8 |Kapitel=10 |Seiten=145–162}}</ref> [[Schleifendiuretika]] hemmen, [[Thiaziddiuretika]] fördern die Rückresorption von Calcium.

==== Darm ====
Etwa 800 Milligramm Calcium gelangen täglich mit der Nahrung in den Darm. Außerdem fängt der Darm etwa 130&nbsp;mg Calcium im [[Dünndarm]] auf, das aus der extrazellulären Flüssigkeit stammt. Im Schnitt werden 270&nbsp;mg wieder aufgenommen und 660&nbsp;mg ausgeschieden. Um bei hohen Calciumkonzentrationen im Magendarmtrakt das Ausfallen von Calciumphosphat zu verhindern, wird durch direkte Wirkung des Calciums an Membranrezeptoren die H⁺-Sekretion im Magen verstärkt und die HCO₃⁻-Sekretion in der [[Bauchspeicheldrüse]] gehemmt, wobei die bessere Löslichkeit bei niedrigem pH ausgenutzt wird.

Die Calciumaufnahme im Darm findet teilweise mittels [[Diffusion]] und teils als aktiver Transport durch die [[Darmschleimhaut|Schleimhaut]] des [[Dünndarm]]s statt. Der aktive Transport wird durch Calcitriol stimuliert, die beteiligten [[Transportprotein]]e sind unbekannt. Er findet bei normaler und erniedrigter Calciumzufuhr statt, während passive [[Parazellulärer Transport|parazelluläre]] Diffusion bei hoher Calciumzufuhr unabhängig von Calcitriol im [[Jejunum]] und im restlichen Dünndarm geschieht.<ref>B. S. Benn, D. Ajibade u.&nbsp;a.: ''Active intestinal calcium transport in the absence of transient receptor potential vanilloid type 6 and calbindin-D9k.'' In: ''Endocrinology'' Band 149, Nummer 6, Juni 2008, S.&nbsp;3196–3205, {{ISSN|0013-7227}}. [[doi:10.1210/en.2007-1655]]. PMID 18325990. {{PMC|2408805}}.</ref><ref>G. D. Kutuzova, F. Sundersingh u.&nbsp;a.: ''TRPV6 is not required for 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3-induced intestinal calcium absorption in vivo.'' In: ''Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.'' Band 105, Nummer 50, Dezember 2008, S.&nbsp;19655–19659, {{ISSN|1091-6490}}. [[doi:10.1073/pnas.0810761105]]. PMID 19073913. {{PMC|2605002}}.</ref><ref>{{Literatur |Autor=Kim E Barrett, Scott Boitano, Susan M Barman |Titel=Ganong's Review of Medical Physiology |Verlag=McGraw-Hill Professional Publishing |Ort=New York, USA |Datum=2010 |Kapitel=Kapitel 23: ''Hormonal Control of Calcium & Phosphate Metabolism & the Physiology of Bone'' |ISBN=978-0-07-160568-7}}</ref> Calcitriol steigert zudem die Phosphataufnahme.

== Interaktion von Calcium mit anderen Stoffen ==
Bevor Calcium im Darm aufgenommen werden kann, ist es dort anderen Stoffen ausgesetzt, die in der Nahrung enthalten sein können und die meist die Calciumaufnahme im Darm verringern oder verhindern.
* [[Phytat]] in Vollkorn, Soja oder Mais bindet an Calcium und verhindert dessen Aufnahme. Dies ist die Hauptursache für unzureichende Calciumzufuhr in Entwicklungsländern.<ref name="PMID20715598">R. S. Gibson, K. B. Bailey u.&nbsp;a.: ''A review of phytate, iron, zinc, and calcium concentrations in plant-based complementary foods used in low-income countries and implications for bioavailability.'' In: ''Food Nutr Bull'' Band 31, Nummer 2 Suppl, Juni 2010, S.&nbsp;S134–S146, {{ISSN|0379-5721}}. PMID 20715598. (Review).</ref>
* [[Oxalat]] in oxalsäurehaltigen Nahrungsmitteln (Spinat, Rhabarber) bindet Calcium und verhindert dessen Aufnahme.<ref name="PMID20001762">A. Sotelo, L. González-Osnaya u.&nbsp;a.: ''Role of oxate, phytate, tannins and cooking on iron bioavailability from foods commonly consumed in Mexico.'' In: ''Int J Food Sci Nutr'' Band 61, Nummer 1, Februar 2010, S.&nbsp;29–39, {{ISSN|1465-3478}}. [[doi:10.3109/09637480903213649]]. PMID 20001762.</ref> Andersherum bedeutet dies, dass viel freies Calcium im Darm die Aufnahme von Oxalat verhindert und damit vor Oxalatsteinen, den häufigsten [[Harnstein]]en, schützt.
* Unveresterte langkettige gesättigte Fettsäuren (wie [[Palmitinsäure]]) bilden mit Calcium im Darmlumen unlösliche Calcium[[seife]]n,<ref name="PMID11755039">A. López-López, A. I. Castellote-Bargalló u.&nbsp;a.: ''The influence of dietary palmitic acid triacylglyceride position on the fatty acid, calcium and magnesium contents of at term newborn faeces.'' In: ''Early Hum. Dev.'' Band 65 Suppl, November 2001, S.&nbsp;S83–S94, {{ISSN|0378-3782}}. PMID 11755039.</ref> was den Calciummangel beim [[Kurzdarmsyndrom]] erklärt.

Resorptionsfördernd hingegen wirken folgende Substanzen:
* Vitamin D bewirkt durch Bildung eines Proteincarriers den aktiven Calciumtransport durch die Darmwand. Vitamin D kann die Calciumresorption am stärksten beeinflussen.
* Lactose beeinflusst positiv die Darmflora, daher erfolgt eine hohe Ausnutzung des Milchcalciums.
* Aminosäuren bzw. Proteine sowie Zitronensäure bilden mit Calcium leicht lösliche Komplexsalze, die leicht resorbierbar sind.

Daraus folgt, dass sich die zugeführte Menge und die zur Aufnahme tatsächlich bereitstehende Menge an Calcium stark unterscheiden können, wenn gleichzeitig oben genannte Nahrungsmittel gegessen werden.

Es ist bekannt, dass das [[Osteoporose]]-Risiko in Industrie- und Schwellenländern deutlich höher liegt, als in Entwicklungsländern. Da in diesen Ländern meist auch Milchprodukte in größerem Umfang konsumiert werden, bestand der Verdacht, dass bestimmte Inhaltsstoffe der Milch trotz des hohen Calciumgehalts zu einer negativen Calcium-Bilanz führen könnten. Dies konnte jedoch bislang nicht bestätigt werden. Eine hohe Protein-Aufnahme führt zwar zu einer vermehrten Ausscheidung von Calcium mit dem Urin, dies sollte aber durch den Calcium-Gehalt der Milchprodukte mehr als ausgeglichen werden.<ref name="aid">Luise Schumann, Hans-Helmut Martin, Dr. Markus Keller: {{Webarchiv|url=http://shop.aid.de/files/downloads/leseprobe_5486_2014_eif_calcium-6992857.pdf |wayback=20161221104229 |text=Calcium, Milch und Knochengesundheit - Behauptungen und Fakten }}, aid - Ernährung im Fokus, abgerufen im Dezember 2016</ref>

Viele pflanzliche Lebensmittel haben einen höheren Calciumgehalt als Milchprodukte. Personen, welche viel Obst und Gemüse zu sich nehmen, weisen eine höhere Knochenmineralisationsdichte auf, als der Bevölkerungsdurchschnitt.<ref name="aid" />

[[Taurin#Funktion|Taurin]] reguliert den Einstrom und die Membranbindung von Calcium, beeinflusst somit die [[Mitochondrium|mitochondriale]] Calciumhomöostase.

== Altersbedingte Veränderungen und Substitution ==
Das Calciumstoffwechsel-System erfährt im Alter starke Veränderungen, einerseits durch Veränderung der Aufnahmemenge, andererseits durch altersbedingte Veränderungen einzelner Komponenten des Systems. Generell sinkt mit dem Alter die Nahrungszufuhr und damit auch die zugeführte Calciummenge auf durchschnittlich etwa die Hälfte des postpubertären Werts. Eine verringerte Bewegung, begleitet von verringerter Muskelmasse, erhöht den Knochenabbau. Die Masse der Darmschleimhaut nimmt mit der Nahrungsmenge ab. Die Calciumaufnahme im Darm sinkt, auch weil der [[Estrogene|Estrogenspiegel]] sinkt, der die Vitamin-D-Synthese in der Niere beeinflusst. Diese Faktoren reduzieren die Calciumaufnahme bei Frauen auf etwa die Hälfte. Darüber hinaus erhöht sich die [[Renale Clearance|Ausscheidung durch die Niere]] bei Frauen mit der [[Menopause]].
Der [[Cholecalciferol#Natürliche Quellen|Vitamin-D]]-Spiegel im Blut fällt durchschnittlich von 100 nmol/l auf unter 40 nmol/l, auch bedingt durch eine geringere Bildung in der Haut bei Sonnenbestrahlung.
Ohne verringerten Milchkonsum können insbesondere Frauen nach der Menopause um bis zu 70 % höhere Parathormon-Werte im Blut aufweisen.<ref name="heaney" /> Eine Calciumsupplementation bei [[Osteoporose]] muss gegen ein erhöhtes Risiko, einen Herzinfarkt zu erleiden, abgewogen werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/studienanalyse-kalziumpraeparate-erhoehen-risiko-fuer-herzinfarkt-a-709272.html |autor=Cinthia Briseño |titel=Studienanalyse: Kalziumpräparate erhöhen Risiko für Herzinfarkt |werk=[[Spiegel Online]] |datum=2010-07-30 |zugriff=2017-02-06}}</ref> Das Herzinfarktrisiko wurde in dieser Studie mit nur wenigen Probanden festgestellt, und wird widerlegt oder zumindest sehr kritisch diskutiert. Die Empfehlungen zur gleichzeitigen Supplementierung von Vitamin-D<sub>3</sub> (täglich zirka 7000–10000 [[Internationale Einheit|I.E.]]), wie sie die deutschen Leitlinien vorschreiben, wurden nicht eingehalten.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=35403 |titel=Herzinfarktrisiko: Entwarnung für Calciumpräparate |werk=[[Pharmazeutische Zeitung|Pharmazeutische Zeitung online]] |zugriff=2017-02-06}}</ref> Gleichzeitig wurde die Bedeutung von [[Magnesium]] als [[Calciumantagonist]] und [[Vitamin D#Aktivierung von 25(OH)Vitamin D3 zu Calcitriol|Co-Faktor (Mg<sup>2+</sup>) von Vitamin D]] in diesem Zusammenhang nicht berücksichtigt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/pdf/10.1055/s-0033-1343206.pdf |titel=Magnesiummangel und Magnesiumtherapie bei Herzrhythmusstörungen |titelerg=Einfluss von Magnesium auf Herzrhythmusstörungen bei Myokardinfarkt |werk=Dtsch Med Wochenschr 2013; 138: 1165–117 |hrsg=Thieme Connect |datum=06.02.2013 |format=PDF; 247 kb |abruf=29.11.2024}}</ref>

== Störungen ==
=== Benannt nach Serumkonzentration ===
Eine erhöhte/erniedrigte Konzentration im Serum (und damit in der extrazellulären Flüssigkeit) ist nicht mit einem erhöhten/erniedrigten Bestand im Körper gleichzusetzen.

* Calcium: [[Hypercalcämie]]/[[Hypocalcämie]]
* Phosphat: [[Hyperphosphatämie]]/[[Hypophosphatämie]]

=== Benannt nach Hormonen ===
* Parathormon: [[Hyperparathyreoidismus]]/[[Hypoparathyreoidismus]] (primär durch Erkrankungen oder Operationen der Nebenschilddrüse oder sekundär z.&#8239;B. bei [[Niereninsuffizienz]])
* Calcitriol: [[Hypervitaminose D]]/[[Rachitis]], [[Osteomalazie]] (Überschuss/Mangel der Vorstufe [[Vitamin D]])
* PTHrP: [[Tumorhyperkalzämie]] durch hormonproduzierende Tumoren

== Calciumhomöostase der Zellkompartimente ==
{{Infobox GO-Terminus
| Typ = P
| GO = 0006874
| Eltern = Calciumstoffwechsel<br />Zelluläre Kationen-Homöostase
| Kinder = Calciumhomöostase des Zytosol, ER, Mitochondriums, Golgi-Apparats, der Vakuolen<br />Calciumeinlagerung
}}

Erhöhte intrazelluläre Calciumkonzentration hat Signalwirkung und kann bei längerem Bestehen zur [[Apoptose]] führen, was für einen Teil der Schäden beim [[Schlaganfall]] verantwortlich ist. Zur Beendigung des Signals muss das Calcium gegen den [[Elektrochemischer Gradient|elektrochemischen Gradienten]] zurücktransportiert werden, dafür stehen (primär aktive) [[ATPasen]] und (sekundär aktive) [[Transporter (Membranprotein)|Transportproteine]] zur Verfügung. Die homöostatischen Mechanismen finden gleichzeitig im Zytosol und allen anderen von Membranen umschlossenen Zellkompartimenten statt, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Entstehung der Kompartimente die jeweilig beteiligten Proteine unterscheiden. Aus demselben Grund ähneln sich die entsprechenden Proteine bei Mitochondrien und Bakterien.

=== Transport über die Plasmamembran ===
* spannungsgesteuerte [[Calciumkanal|Calciumkanäle]], z.&#8239;B. [[spannungsabhängiger L-Typ-Calciumkanal]] (Dihydropyridin-Rezeptor)
* unspezifische [[Ionenkanal|Kationenkanäle]]
* CRAC-Kanäle (von {{enS|''calcium release-activated Ca<sup>2+</sup> channel''}}) unter Mitwirkung von [[Orai]] 1, 2 und 3 (auch als ''CRACM'' 1, 2 und 3 bezeichnet)
* Calcium-[[ATPase]] (Ausstrom, primär aktiv)
* [[Natrium-Calcium-Austauscher]] (Ausstrom von 1 Ca<sup>2+</sup> im [[Antiporter|Antiport]] mit 3 Na<sup>+</sup>, sekundär aktiv, angetrieben durch [[Natrium-Kalium-ATPase]])

=== Transport über die ER-Membran ===
* [[IP3-Rezeptor]] (Calciumkanal, durch [[Inositoltrisphosphat]] geöffnet)
* [[Ryanodin-Rezeptor]] (Calciumkanal, in [[Skelettmuskel|Skelettmuskulatur]] durch mechanische Interaktion mit Dihydropyridin-Rezeptor geöffnet, in [[Herzmuskel|Herzmuskulatur]] durch Calciumbindung geöffnet (calciuminduzierte Calciumfreisetzung))
* sarko-/endoplasmatische Calcium-ATPase ([[SERCA]], Ausstrom, primär aktiv)

=== Transport über die innere Mitochondrienmembran ===
* energieunabhängige [[Uniporter]]
* [[Taurin#Funktion|Taurin]] als Modulator der mitochondrialen Calciumhomöostase

=== Erbkrankheiten ===
Beim Menschen sind [[Mutation]]en in etwa 120 Genen für seltene [[Erbkrankheit]]en verantwortlich, die den Calciumhaushalt oder die Signalübertragung mittels Calcium in bestimmten Kompartimenten betreffen. Das sind rund sieben Prozent aller Gene, von denen krankheitsauslösende Mutationen bekannt sind. Eine Auswahl im Folgenden:<ref>{{Toter Link |url=https://www.uniprot.org/uniprotkb/?query=taxonomy%3A9606+and+keyword%3AKW-0225+and+keyword%3ACalcium&sort=score |text=UniProt-Suchergebnis}}</ref>
{| class="wikitable sortable"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Protein !! Gen<br />(HGNC) !! class="unsortable" | UniProt !! Funktion !! Kompartiment !! class="unsortable" | Pathologie
|-
| [[Spannungsabhängiger L-Typ-Calciumkanal]] || {{HGNC||CACNA1A}} || {{UniProt|O00555|kurz}}
| Signal || Zytosol (Gehirn) || [[periodische Lähmung]], [[maligne Hyperthermie]]
|-
| [[Troponin]] I || {{HGNC||TNNI3}} || {{UniProt|P19429|kurz}}
| Signal || Zytosol || [[hypertrophische Kardiomyopathie]], [[restriktive Kardiomyopathie]], [[dilatative Kardiomyopathie]]
|-
| [[Ryanodin-Rezeptor]] 1|| {{HGNC||RYR1}} || {{UniProt|P21817|kurz}}
| Signal || Sarcoplasma || [[Central-Core-Myopathie]], [[Multicore-Myopathie]],  [[maligne Hyperthermie]]
|-
| [[Stäbchen-Phosphodiesterase]] || {{HGNC||PDE6A}} {{HGNC||PDE6B}} || {{UniProt|P16499|kurz}} {{UniProt|P35913|kurz}}
| Signal || Zytosol (Auge) || [[Retinitis pigmentosa]]
|-
| [[Mucolipin]] 1|| {{HGNC||MCOLN1}} || {{UniProt|Q9GZU1|kurz}}
| Signal || Lysosomen || [[Sialolipidose]]
|-
| [[Kationenkanal TrpV4]] || {{HGNC||TRPV4}} || {{UniProt|Q9HBA0|kurz}}
| Import || Zytosol || [[Brachyrachie]], [[spondylometaphyseale Dysplasie]], [[Minderwuchs]], [[spinale Muskelatrophie]], [[Morbus Charcot-Marie-Tooth]],
|-
| [[SERCA|SERCA1]] || {{HGNC||ATP2A1}} || {{UniProt|O14983|kurz}}
| Import || Sarcoplasma/ER || [[myotone Dystrophie Typ 1]]
|-
| [[Wolframin]] || {{HGNC||WFS1}} || {{UniProt|O76024|kurz}}
| Import || ER || [[Wolfram-Syndrom]], erbliche [[Gehörlosigkeit|Taubheit]]
|-
| [[ATPase 2C1]] || {{HGNC||ATP2C1}} || {{UniProt|P98194|kurz}}
| Transport || Golgi || [[Morbus Hailey-Hailey]]
|-
| [[Calsequestrin]] 2|| {{HGNC||CASQ2}} || {{UniProt|O14958|kurz}}
| Einlagerung || Sarcoplasma || [[katecholaminerge polymorphe ventrikuläre Tachykardie]]
|}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* {{Literatur
   |Autor=
   |Hrsg=[[Robert Franz Schmidt]], Florian Lang, Manfred Heckmann
   |Titel=Physiologie des Menschen
   |Auflage=31.
   |Verlag=Springer Medizin Verlag
   |Ort=Heidelberg
   |Datum=2010
   |ISBN=978-3-642-01650-9
   |Kapitel=Kapitel 31 ''Kalzium-, Magnesium- und Phosphathaushalt''
   |Seiten=682–692}}

{{Navigationsleiste Homöostase}}

[[Kategorie:Stoffwechsel]]
[[Kategorie:Metalle und Gesundheit]]
[[Kategorie:Calcium]]
[[Kategorie:Phosphor]]