Thema 12: Stoornissen in de calcium- en
Magnesiumhuishouding
Zelfstudie
§12.1. Inleiding
Levende organismen hebben kleine hoeveelheden van bepaalde elementen in hun voeding nodig. Bij
tekorten treden uitvals- of deficiëntieverschijnselen op, die afhankelijk zijn van de mate van het tekort
aan het essentiële element in het voer, de diersoort en de functie(s) van het element in het lichaam.
Naast absolute komen ook relatieve tekorten voor. Niet alleen het aanbod van de diverse essentiële
elementen is van belang, maar ook hun absorptie (benutting) verdient aandacht. Van verschillende
essentiële elementen is vastgesteld dat zij tot intoxicaties kunnen leiden als zij in overmaat worden
verstrekt.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen de macro-elementen of mineralen (zoals natrium, kalium,
calcium, magnesium, fosfaat en chloride) en de microelementen of spoorelementen (zoals ijzer, koper,
zink, selenium, mangaan en jodium). De mineralen fungeren als ‘bouwstoffen’ (skelet, tanden) en
elektrolyten in lichaamsvloeistoffen. Bovendien zijn zij betrokken bij het functioneren van enzymen, bij
de prikkelgeleiding, en bij hormonale (intracellulaire) regulatiemechanismen. Veel spoorelementen
dienen als bestanddeel of als activator van enzymen. Verder kunnen ze een bestanddeel zijn van
hormonen (bijvoorbeeld jodium in schildklierhormoon), vitaminen (bijvoorbeeld kobalt bij vitamine B12)
en andere grote organische moleculen (bijvoorbeeld ijzer in heem).
Elektrolyten zijn zouten. Ze komen voor in zowel de intracellulaire als de extracellulaire vloeistof,
waarbij er sprake is van een verdeling tussen beide vloeistofcompartimenten. Tussen de intracellulaire
en de extracellulaire vloeistof wordt een elektrolytenbalans gehandhaafd. Als deze balans wordt
verstoord, kunnen de organen niet normaal functioneren. De belangrijkste elektrolyten in de
extracellulaire vloeistof zijn natrium en chloride. In de intracellulaire vloeistof zijn dit kalium, calcium, en
magnesium. De concentratie van elektrolyten wordt geregeld door een evenwicht tussen opname uit de
voeding en verwijdering uit het lichaam. Elke verstoring van dit evenwicht kan resulteren in een
overmaat of een tekort aan elektrolyten. In deze paragraaf zullen de volgende elektrolytenstoornissen
de revue passeren: hypocalciëmie, hypercalciëmie, en hypomagnesemie. Stoornissen in de natrium- en
kaliumhuishouding zijn al aan bod geweest bij het hoofdstuk over de bijnierschors.
§12.2. Stoornissen in de calciumstofwisseling
§12.2.1. Calciummetabolisme
§12.2.1.1. Inleiding
Calcium speelt een rol bij een groot aantal cellulaire processen. Veranderingen in de intracellulaire
calciumconcentratie hebben gevolgen voor de activiteit van enzymen en voor fundamentele processen
zoals spiercontractie, secretie en celdeling. Meer dan 95% van het lichaamscalcium is opgeslagen in het
skelet, de rest is aanwezig in cellen en in extracellulaire vloeistof. In de extracellulaire vloeistof is
ongeveer 50% van de calciumionen losgebonden aan plasmaproteïnen (vooral albumine) en nog 10%
aan andere ionen, terwijl de resterende 40% bestaat uit de biologisch actieve, geïoniseerde fractie. Bij
gezonde dieren varieert de plasma-calcium-concentratie, zelfs bij extreme verschillen in
,calciumopname, binnen nauwe grenzen en is bij jonge dieren hoger dan bij volwassen dieren. De
calciumhomeostase wordt gehandhaafd door zowel een direct als een hormonaal mechanisme. Drie
organen spelen een belangrijke rol bij de calciumhomeostase: de darm, de nieren en het skelet.
§12.2.1.2. Directe regulatie
Absorptie van calciumionen vindt hoofdzakelijk plaats door de wand van de proximale dunne darm
middels passieve diffusie (vooral bij immature dieren) en actieve absorptie. De passieve absorptie is een
biofysisch proces dat onder meer afhangt van de concentratiegradiënt over de darmwand en de
permeabiliteit van de darmwand voor geïoniseerd calcium. De actieve absorptie die energie vragend en
verzadigbaar is, hangt met name af van de vitamine D status van het dier (zie verder). Als calcium door
de darmwand in de circulatie komt, zal de plasmaconcentratie van calcium de tendens vertonen te gaan
stijgen. Hierdoor verlopen allerlei chemische evenwichten:
- Er zal meer calcium als calciumzouten worden neergelegd in bot en minder calcium zal oplossen
uit de oplosbare fase om zo in de circulatie te komen.
- Tevens worden meer calciumionen in de glomeruli gefiltreerd en door de nieren uitgescheiden.
Als de plasma-calcium-concentratie daalt zal er enerzijds meer calcium vanuit de gemakkelijk
mobiliseerbare calciumvoorraad (labiele pool) in geïoniseerde vorm in de circulatie komen en anderzijds
zal er minder glomerulair gefiltreerd en dus minder in de urine uitgescheiden worden. In geval van een
stijgende of dalende plasma-calcium-concentratie worden de verliezen van calcium door uitscheiding
naar het darmlumen toe (de zgn. endogeen faecale fractie) in bijv. spijsverteringssappen, niet sterk
beïnvloed.
§12.2.1.3. Hormonale regulatie
Omdat calcium bij veel cellulaire, nerveuze en andere (waaronder bloedstollings-) processen zo'n
belangrijke rol speelt, dient het calciumgehalte nog nauwkeuriger geregeld te worden dan middels
bovengenoemde directe regulatie mogelijk is. Hierbij spelen de calciotrope hormonen (te weten: ->
bijschildklier- of parathyreoïd hormoon (PTH), vitamine D en calcitonine (CT)) een belangrijke rol (Fig.
12.1). Deze hormonen hebben gemeen dat hun synthese en release door een
plasmacalciumconcentratie worden beïnvloed als deze van de normaalwaarde afwijkt. De werking van
deze hormonen is erop gericht het plasma- calciumgehalte binnen nauwe grenzen te houden of te
brengen.
Parathyreoïd hormoon (PTH)
Behalve dat de PTH-concentratie in het plasma afhangt van de leeftijd van het dier, is de concentratie
door een verhoogde productie en secretie in de bijschildkliercellen verhoogd in geval van een dalende
calciumspiegel. Hoge concentraties PTH veroorzaken katabole effecten -> osteoblasten krimpen
waardoor osteoclasten met hun ruffled borders in contact kunnen komen met het botoppervlak en zo
bot kunnen gaan resorberen.
PTH verhoogt bij de meeste species de renale terugresorptie van calcium terwijl het de renale excretie
van fosfaat verhoogt door een daling van het tubulair maximum van fosfaat (drempel lager waardoor
minder fosfaat kan worden teruggeresorbeerd). Bij honden wordt zo’n 99% van het calcium in het
glomerulaire filtraat teruggeresorbeerd. Bij de herkauwers echter lijkt PTH de calciumuitscheiding met
,de urine niet te beïnvloeden en bij paarden wordt veel calcium met de urine uitgescheiden. PTH
verhoogt zowel de synthese als de activiteit van 1-alphahydroxylase in cellen van de proximale tubuli in
de nieren dat het 25-hydroxycholecalciferol (gevormd in de lever uit cholecalciferol = vit D3) omzet in de
actieve 1,25-dihydroxy-metaboliet (vit D).
Vitamine D (vit D)
Vit D metabolieten beïnvloeden de expressie van bepaalde genen in verschillende doelweefsels
waardoor de synthese van verschillende eiwitten toe neemt. Daarom worden deze metabolieten als
hormonen beschouwd. De chemische structuur van de vit D metabolieten heeft veel weg van
steroïdhormonen. Vit D wordt opgenomen ->
- Met plantaardig voedsel als vit D2 (=ergocalciferol)
- Of dierlijk voedsel als vit D3 (=cholecalciferol)
- Dan wel onder invloed van ultraviolet zonlicht (UV B licht) in de huid gevormd uit 7-
dehydrocholesterol (7-DHC). Deze 7-DHC is bij carnivoren als hond en kat onvoldoende
aanwezig.
, Vit D wordt na opname in de darm geabsorbeerd waarna het wordt gehydroxyleerd in de lever tot 25-
hydroxyvitamine D; een tweede hydroxylatie volgt is de renale mitochondria tot 1,25-
dihydroxycholecalciferol (= calcitriol) of 24,25-dihydroxycholecalciferol.
Het plantaardige vitamine D2 wordt door kippen moeilijk (of niet) omgezet in vitamine D3. Daarnaast is
pluimvee in staat om zelf vitamine D3 te synthetiseren mits er voldoende blootstelling plaats vindt aan
UV licht. In de intensieve pluimveehouderij ontbreek dit UV licht meestal. Daarom wordt vitamine D via
de voeding verstrekt in de vorm van, veelal synthetische geproduceerde, vitamine D3 of 25-hydroxy
cholecaciferol.
!!
De zwarte pijlen geven aan wat ze doen.
Calcitriol (1,25-dihydroxycholecalciferol) wordt beschouwd als de belangrijkste, biologisch meest
actieve, metaboliet. Over de rol van 24,25- dihydroxy-cholecalciferol is slechts weinig bekend. De
productie van calcitriol wordt vooral bevorderd door PTH of hypofosfatemie en geremd door calcitriol
zelf, waarbij er dan in de plaats respectievelijk minder of meer 24,25- dihydroxycholecalciferol wordt
gevormd.
Calcitriol verhoogt de activiteit van osteoclasten en is een "permissive factor" voor de PTH-werking op
osteoblasten. Hierdoor worden deze osteoblasten gevoeliger voor eenzelfde concentratie PTH dan
wanneer calcitriol niet aanwezig is. Behalve een verhoogde osteoclasie, bevordert vitamine D ook de
mineralisatie van nieuwgevormd osteoïd en kraakbeen (ik denk dat vooral oud bot wordt afgebroken en
nieuwe geminerlaiseerd door de hogere beschikbaarheid Ca in bloed door alle dingen die vit D doet).
De effecten van calcitriol zijn onder meer ->
- Een verhoogde reabsorptie van calcium, fosfaat en natrium
- Een remming van de calcitriol synthese (negatieve feedback-loop).
- Calcitriol veroorzaakt direct en tevens indirect (door de veroorzaakte stijging van de plasma-
calcium-concentratie) een remming op de PTH-secretie.
Magnesiumhuishouding
Zelfstudie
§12.1. Inleiding
Levende organismen hebben kleine hoeveelheden van bepaalde elementen in hun voeding nodig. Bij
tekorten treden uitvals- of deficiëntieverschijnselen op, die afhankelijk zijn van de mate van het tekort
aan het essentiële element in het voer, de diersoort en de functie(s) van het element in het lichaam.
Naast absolute komen ook relatieve tekorten voor. Niet alleen het aanbod van de diverse essentiële
elementen is van belang, maar ook hun absorptie (benutting) verdient aandacht. Van verschillende
essentiële elementen is vastgesteld dat zij tot intoxicaties kunnen leiden als zij in overmaat worden
verstrekt.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen de macro-elementen of mineralen (zoals natrium, kalium,
calcium, magnesium, fosfaat en chloride) en de microelementen of spoorelementen (zoals ijzer, koper,
zink, selenium, mangaan en jodium). De mineralen fungeren als ‘bouwstoffen’ (skelet, tanden) en
elektrolyten in lichaamsvloeistoffen. Bovendien zijn zij betrokken bij het functioneren van enzymen, bij
de prikkelgeleiding, en bij hormonale (intracellulaire) regulatiemechanismen. Veel spoorelementen
dienen als bestanddeel of als activator van enzymen. Verder kunnen ze een bestanddeel zijn van
hormonen (bijvoorbeeld jodium in schildklierhormoon), vitaminen (bijvoorbeeld kobalt bij vitamine B12)
en andere grote organische moleculen (bijvoorbeeld ijzer in heem).
Elektrolyten zijn zouten. Ze komen voor in zowel de intracellulaire als de extracellulaire vloeistof,
waarbij er sprake is van een verdeling tussen beide vloeistofcompartimenten. Tussen de intracellulaire
en de extracellulaire vloeistof wordt een elektrolytenbalans gehandhaafd. Als deze balans wordt
verstoord, kunnen de organen niet normaal functioneren. De belangrijkste elektrolyten in de
extracellulaire vloeistof zijn natrium en chloride. In de intracellulaire vloeistof zijn dit kalium, calcium, en
magnesium. De concentratie van elektrolyten wordt geregeld door een evenwicht tussen opname uit de
voeding en verwijdering uit het lichaam. Elke verstoring van dit evenwicht kan resulteren in een
overmaat of een tekort aan elektrolyten. In deze paragraaf zullen de volgende elektrolytenstoornissen
de revue passeren: hypocalciëmie, hypercalciëmie, en hypomagnesemie. Stoornissen in de natrium- en
kaliumhuishouding zijn al aan bod geweest bij het hoofdstuk over de bijnierschors.
§12.2. Stoornissen in de calciumstofwisseling
§12.2.1. Calciummetabolisme
§12.2.1.1. Inleiding
Calcium speelt een rol bij een groot aantal cellulaire processen. Veranderingen in de intracellulaire
calciumconcentratie hebben gevolgen voor de activiteit van enzymen en voor fundamentele processen
zoals spiercontractie, secretie en celdeling. Meer dan 95% van het lichaamscalcium is opgeslagen in het
skelet, de rest is aanwezig in cellen en in extracellulaire vloeistof. In de extracellulaire vloeistof is
ongeveer 50% van de calciumionen losgebonden aan plasmaproteïnen (vooral albumine) en nog 10%
aan andere ionen, terwijl de resterende 40% bestaat uit de biologisch actieve, geïoniseerde fractie. Bij
gezonde dieren varieert de plasma-calcium-concentratie, zelfs bij extreme verschillen in
,calciumopname, binnen nauwe grenzen en is bij jonge dieren hoger dan bij volwassen dieren. De
calciumhomeostase wordt gehandhaafd door zowel een direct als een hormonaal mechanisme. Drie
organen spelen een belangrijke rol bij de calciumhomeostase: de darm, de nieren en het skelet.
§12.2.1.2. Directe regulatie
Absorptie van calciumionen vindt hoofdzakelijk plaats door de wand van de proximale dunne darm
middels passieve diffusie (vooral bij immature dieren) en actieve absorptie. De passieve absorptie is een
biofysisch proces dat onder meer afhangt van de concentratiegradiënt over de darmwand en de
permeabiliteit van de darmwand voor geïoniseerd calcium. De actieve absorptie die energie vragend en
verzadigbaar is, hangt met name af van de vitamine D status van het dier (zie verder). Als calcium door
de darmwand in de circulatie komt, zal de plasmaconcentratie van calcium de tendens vertonen te gaan
stijgen. Hierdoor verlopen allerlei chemische evenwichten:
- Er zal meer calcium als calciumzouten worden neergelegd in bot en minder calcium zal oplossen
uit de oplosbare fase om zo in de circulatie te komen.
- Tevens worden meer calciumionen in de glomeruli gefiltreerd en door de nieren uitgescheiden.
Als de plasma-calcium-concentratie daalt zal er enerzijds meer calcium vanuit de gemakkelijk
mobiliseerbare calciumvoorraad (labiele pool) in geïoniseerde vorm in de circulatie komen en anderzijds
zal er minder glomerulair gefiltreerd en dus minder in de urine uitgescheiden worden. In geval van een
stijgende of dalende plasma-calcium-concentratie worden de verliezen van calcium door uitscheiding
naar het darmlumen toe (de zgn. endogeen faecale fractie) in bijv. spijsverteringssappen, niet sterk
beïnvloed.
§12.2.1.3. Hormonale regulatie
Omdat calcium bij veel cellulaire, nerveuze en andere (waaronder bloedstollings-) processen zo'n
belangrijke rol speelt, dient het calciumgehalte nog nauwkeuriger geregeld te worden dan middels
bovengenoemde directe regulatie mogelijk is. Hierbij spelen de calciotrope hormonen (te weten: ->
bijschildklier- of parathyreoïd hormoon (PTH), vitamine D en calcitonine (CT)) een belangrijke rol (Fig.
12.1). Deze hormonen hebben gemeen dat hun synthese en release door een
plasmacalciumconcentratie worden beïnvloed als deze van de normaalwaarde afwijkt. De werking van
deze hormonen is erop gericht het plasma- calciumgehalte binnen nauwe grenzen te houden of te
brengen.
Parathyreoïd hormoon (PTH)
Behalve dat de PTH-concentratie in het plasma afhangt van de leeftijd van het dier, is de concentratie
door een verhoogde productie en secretie in de bijschildkliercellen verhoogd in geval van een dalende
calciumspiegel. Hoge concentraties PTH veroorzaken katabole effecten -> osteoblasten krimpen
waardoor osteoclasten met hun ruffled borders in contact kunnen komen met het botoppervlak en zo
bot kunnen gaan resorberen.
PTH verhoogt bij de meeste species de renale terugresorptie van calcium terwijl het de renale excretie
van fosfaat verhoogt door een daling van het tubulair maximum van fosfaat (drempel lager waardoor
minder fosfaat kan worden teruggeresorbeerd). Bij honden wordt zo’n 99% van het calcium in het
glomerulaire filtraat teruggeresorbeerd. Bij de herkauwers echter lijkt PTH de calciumuitscheiding met
,de urine niet te beïnvloeden en bij paarden wordt veel calcium met de urine uitgescheiden. PTH
verhoogt zowel de synthese als de activiteit van 1-alphahydroxylase in cellen van de proximale tubuli in
de nieren dat het 25-hydroxycholecalciferol (gevormd in de lever uit cholecalciferol = vit D3) omzet in de
actieve 1,25-dihydroxy-metaboliet (vit D).
Vitamine D (vit D)
Vit D metabolieten beïnvloeden de expressie van bepaalde genen in verschillende doelweefsels
waardoor de synthese van verschillende eiwitten toe neemt. Daarom worden deze metabolieten als
hormonen beschouwd. De chemische structuur van de vit D metabolieten heeft veel weg van
steroïdhormonen. Vit D wordt opgenomen ->
- Met plantaardig voedsel als vit D2 (=ergocalciferol)
- Of dierlijk voedsel als vit D3 (=cholecalciferol)
- Dan wel onder invloed van ultraviolet zonlicht (UV B licht) in de huid gevormd uit 7-
dehydrocholesterol (7-DHC). Deze 7-DHC is bij carnivoren als hond en kat onvoldoende
aanwezig.
, Vit D wordt na opname in de darm geabsorbeerd waarna het wordt gehydroxyleerd in de lever tot 25-
hydroxyvitamine D; een tweede hydroxylatie volgt is de renale mitochondria tot 1,25-
dihydroxycholecalciferol (= calcitriol) of 24,25-dihydroxycholecalciferol.
Het plantaardige vitamine D2 wordt door kippen moeilijk (of niet) omgezet in vitamine D3. Daarnaast is
pluimvee in staat om zelf vitamine D3 te synthetiseren mits er voldoende blootstelling plaats vindt aan
UV licht. In de intensieve pluimveehouderij ontbreek dit UV licht meestal. Daarom wordt vitamine D via
de voeding verstrekt in de vorm van, veelal synthetische geproduceerde, vitamine D3 of 25-hydroxy
cholecaciferol.
!!
De zwarte pijlen geven aan wat ze doen.
Calcitriol (1,25-dihydroxycholecalciferol) wordt beschouwd als de belangrijkste, biologisch meest
actieve, metaboliet. Over de rol van 24,25- dihydroxy-cholecalciferol is slechts weinig bekend. De
productie van calcitriol wordt vooral bevorderd door PTH of hypofosfatemie en geremd door calcitriol
zelf, waarbij er dan in de plaats respectievelijk minder of meer 24,25- dihydroxycholecalciferol wordt
gevormd.
Calcitriol verhoogt de activiteit van osteoclasten en is een "permissive factor" voor de PTH-werking op
osteoblasten. Hierdoor worden deze osteoblasten gevoeliger voor eenzelfde concentratie PTH dan
wanneer calcitriol niet aanwezig is. Behalve een verhoogde osteoclasie, bevordert vitamine D ook de
mineralisatie van nieuwgevormd osteoïd en kraakbeen (ik denk dat vooral oud bot wordt afgebroken en
nieuwe geminerlaiseerd door de hogere beschikbaarheid Ca in bloed door alle dingen die vit D doet).
De effecten van calcitriol zijn onder meer ->
- Een verhoogde reabsorptie van calcium, fosfaat en natrium
- Een remming van de calcitriol synthese (negatieve feedback-loop).
- Calcitriol veroorzaakt direct en tevens indirect (door de veroorzaakte stijging van de plasma-
calcium-concentratie) een remming op de PTH-secretie.
