Calciumhomöostase

Calciumhomöostase (Calcium- und Phosphathaushalt) sind die Regelkreise, die die Konzentrationen frei gelöster Calcium- und Phosphationen in den unterschiedlichen [Kompartimenten] des menschlichen Körpers konstanthalten. Calcium und Phosphat sind nicht nur wichtige Elektrolyte, sondern kommen auch in großen Mengen im Knochengewebe vor, wo sie als Hydroxylapatit den anorganischen Anteil der Knochenmatrix stellen. Die Löslichkeit von Calciumphosphatsalzen ist (insbesondere bei hohen pH-Werten) sehr gering, was Voraussetzung für die Mineralisierung des Knochens ist, aber auch zu Krankheiten wie Harnsteinen oder "echter" Gefäßverkalkung führen kann, wenn das Löslichkeitsprodukt überschritten wird oder nicht ausreichend kristallisationshemmende Proteine exprimiert werden. Die Homöostasen (Konstanthaltung der Konzentrationen) von Calcium und Phosphat sind deshalb eng miteinander verknüpft.

Calcium ist extrazellulär erheblich höher konzentriert als intrazellulär. Zusätzlich zum freien (klinisch: ionisierten) Calcium, das für die meisten hier beschriebenen Funktionen maßgeblich ist, existiert im Blut und in der Zelle an Proteine oder kleine Anionen gebundenes Calcium, das Konzentrationsänderungen des freien Calciums teilweise abpuffern kann. Calcium ist neben cAMP der verbreitetste second Messenger, d. h. Calcium leitet Informationen von der Zellmembran in die Zelle weiter, indem spannungsgesteuert oder über Liganden wie IP3 Calciumkanäle in der Plasmamembran oder der Membran zum endoplasmatischen Retikulum (wo ähnliche Konzentrationsverhältnisse wie extrazellulär herrschen) öffnen. Die Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration löst je nach Zelltyp sehr unterschiedliche Effekte aus (z. B. Kontraktion in allen Arten von Muskulatur oder Exozytose von Neurotransmittern oder Hormonen).