Carlos Reyes H.

Instituto de Fisiología

REGULACIÓN del METABOLISMO

de CALCIO y FOSFATO

¿Que procesos biológicos requieren calcio?

Formación de huesos y dientes

Neurotransmisión

Secreción de hormonas

Contracción muscular

Coagulación

Señalización celular

• Concentración Intracelular de Ca+2: 10-7 M

• Concentración Extracelular de Ca+2: 10-3 M

Gradiente es mantenido por baja permeabilidad de

membrana plasmática al calcio y por bomba Ca+2-ATPasa

Hueso

Mayor reservorio de calcio corporal

• 99% del calcio total

Se distinguen dos depósitos de calcio

• Depósito estable: alrededor de 99% del calcio óseo

Intercambio lento

• Depósito de fácil acceso (en solución): restante 1%

Intercambio rápido

Remodelación ósea. Hueso no es tejido estático

• En niños casi el 100% del calcio óseo cambia en un año.

• En adultos ~18% del calcio óseo cambia al año.

Composición del hueso

~ 75% sales de calcio:

• principalmente hidroxiapatita

Ca2+10-x(H30

+)2x.(PO43-)6(OH-)2

(Le da la fuerza de compresión al hueso)

~ 25% matriz orgánica

• principalmente fibras de colágeno (97%)

(Le otorga la fuerza de tensión al hueso)

• El 3% restante de matriz orgánica corresponde a

mucoproteínas, condroitin sulfatos y ácido hialurónico

Otros iones también son absorbidos en hueso

(magnesio, plomo, estroncio, etc.)

Analogía entre:

Hormigón

Armado

Hueso

Tensión fierro fibras de

colágeno

Compresión cemento, arena,

piedras

hidroxiapatita

Calcio Plasmático: 8.6 a 10.6 mg/dl (2.5 mM)

Calcio ionizado:

(Ca+2)

Actividad biológica

50 % 4.3 – 5.3 mg/dl

Unido a proteínas

séricas (Albúmina)

40 %3.4 – 4.2 mg/dl

No ionizado,

formando sales de

CaPO4 y

Ca(HCO3)2

10 %0.9 – 1.1 mg/dl

Variaciones del Calcio plasmático

ALBÚMINA PLASMÁTICA

de albúmina plasmática, Calcio plasmático

de albúmina plasmática, Calcio plasmático

pH sanguíneo

Equilibrio entre Ca+2 y Calcio unido a proteínas depende

del pH sanguíneo:

ALCALOSIS Calcio unido a proteínas y Ca+2

ACIDOSIS Calcio unido a proteínas y Ca+2

Efectos de Hipocalcemia

Disminución del calcio plasmático a 7 mg/dl causa

aumento de la excitabilidad nerviosa, manifestaciones:

• Parestesia (hormigueo)

• Excitación aumentada de células musculares y nerviosas

• Contracciones tetánicas (espasmo laríngeo)

• Hipotensión, Arritmia cardiaca

Se debe a un aumento de la permeabilidad al

sodio en la membrana neuronal

Se generan potenciales de acción espontáneos,

causando tetania hipocalcémica

Efectos de Hipercalcemia

Aumento del calcio plasmático a 12 mg/dl puede

causar depresión de la actividad nerviosa

Actividad refleja del sistema nervioso central se

hace muy lenta, manifestaciones:• debilidad muscular

• trastornos de orientación o conciencia

• Disminución de motilidad gastrointestinal

• Hipertensión

• Insuficiencia renal, cálculos renales

2 formas:

Inorgánico:

• Huesos y dientes

• Plasma (regulación de pH)

Concentración Plasmática: 2.4 a 4.5 mg/dl

Orgánico:

• DNA, RNA

• Fosfolípidos de membrana

• Reserva energética

• Modificación de actividad enzimática

Estado y funciones del PO4-3

Manejo diario del calcio. Observar el equilibrio externo entre la ingesta

y la excreción y el equilibrio interno entre la entrada y salida del hueso

Tipos Celulares del Hueso

Osteoblastos• Células formadoras de hueso

• Secretan colágeno, forma la matriz orgánica del hueso.

Sirve de molde para el depósito de hidroxiapatita

Osteocitos• Son osteoblastos que quedan atrapados en la matriz ósea

• Función: resorción ósea

Osteoclastos• Responsables de resorción ósea. Enzimas proteolíticas

(colagenasa) y ácidos débiles

• Derivados de células hematopoyéticas. Variante de monocitos.

Regulación Hormonal de los niveles plasmáticos

de Calcio y Fosfato

• PTH: Hormona Paratiroidea producida en células

principales de las glándulas paratiroideas.

• CT: Calcitonina producida en células

parafoliculares (células C) de la tiroides.

• 1,25 di OH Vit. D:

1,25-dihidroxicolecalciferol, producida por

hidroxilación de Vitamina D3. (hígado y riñón).

Síntesis de PTH

vida media

5 a 10

minutos

EFECTOS de PTH:

la concentración de calcio plasmático

la concentración de fosfato plasmático

SITIOS DE ACCIÓN:

HUESO: estimula a los osteoclastos

la resorción ósea

RIÑÓN: la reabsorción de calcio en TCD

la reabsorción de PO4 en TCP

Activación de Vitamina D

REGULACIÓN:

Está dada por la concentración plasmática de calcio

• Si la concentración de calcio, la secreción de PTH.

• Si la concentración de calcio, la secreción de PTH.

PTH : RESPONSABLE DE LA HOMEOSTASIS

DEL CALCIO

SENSOR DE CALCIO

EN LA CELULA PARATIROIDEA

SENSOR DE CALCIO

SECRECIÓN DE PTH vs. [Ca+2] PLASMÁTICO

Mecanismo de acción de PTH

Calcio LEC PTH

25(OH)VitD 1,25(OH)2 Vit D

Reabsorción de Calcio

Salida de Calcio

Captación de

Calcio

Calcio LEC

(+)

Riñón

Hueso

HOMEOSTASIS DEL CALCIO

Procesos no importantes

fisiológicamente

TGI

Síntesis de Vitamina D

Menor Actividad

biológicaMayor Actividad

biológica

Síntesis de

Vitamina D

Acciones de 1,25 di OH Vit. D

En intestino delgado facilita la absorción de calcio y de fosfato (estimula la síntesis de una proteína que une calcio)

En hueso favorece la salida de calcio.

(Activa a los osteoclastos)

Mecanismo de Acción de Vit. D

Calcio dieta

PTH

25(OH)VitD 1,25(OH)2 Vit D

Reabsorción de Calcio

Desmineralización

Captación de

Calcio

(+)

Riñón

Hueso

BALANCE DEL CALCIO

Procesos no importantes

fisiológicamente

Excreción

de calcio

Calcio LEC

TGI

Aumenta absorción

de Calcio

Respuesta a una Hipocalcemia

Respuesta a una Hipofasfatemia

Calcitonina (CT)

• Producida por células C ó parafoliculares de la Tiroides, 32 áá.

• Disminuye los niveles plasmáticos de calcio y fosfato:

disminuye la actividad de los osteoclastos, (inhibe la resorción ósea, acción rápida)

Inhibe la formación de nuevos osteoclastos (acción más lenta)

Aumenta excreción renal de calcio y fosfato

• Mayor importancia fisiológica en peces y

moluscos: adaptación a cambio de hábitat de agua dulce a agua de mar

CALCITONINA

REGULACIÓN de su LIBERACIÓN

Ca+2 Liberación de CT

• Función en humanos protección del esqueleto (aumentada al

nacimiento, durante embarazo)

• Si hay ausencia de CT no se producen grandes alteraciones

• Efectos analgésicos: fracturas de vértebras, metástasis óseas

(acción en SNC, liberación de B-endorfinas)

Receptores de CT

Gran cantidad en osteoclastos (1x106 por célula)

Acoplados a proteína G:

2ºs mensajeros

Adenil Ciclasa AMPc

Fosfolipasa C DAG e IP3

Inhibe actividad enzimática del osteoclasto y su fijación

a superficie ósea (pérdida de borde en cepillo)

Otras Hormonas que regulan el

Metabolismo del Calcio

Cortisol disminuye el Calcio plasmático• Inhibe síntesis de Vitamina D:

• disminuye formación de hueso

• disminuye absorción de calcio en intestino

• Aumenta excreción renal de calcio.

Hormonas Tiroideas: participan en maduración y actividad de osteoblastos y osteoclastos

• Exceso: favorece actividad osteoclastos, masa ósea (hipercalcemia)

• Déficit: enlentece remodelación ósea (se inhibe formación y resorción ósea).

No reviste mayor importancia fisiológica

Otras Hormonas que regulan el

Metabolismo del Calcio

• Estrógenos: la actividad de osteoblastos

(previenen la osteoporosis)

• Hormona de Crecimiento: mediante IGF-I e IGF-II

estimulan osteoblastos (síntesis de colágeno y mineralización

ósea)

Hipoparatiroidismo: PTH

la resorción ósea, ya que la actividad de los osteoclastos

reabsorción de Calcio en riñón

Baja síntesis de 1,25-dihidroxicolecalciferol

Por lo tanto: el Ca+2 plasmático

Hueso permanece fuerte

Si no es tratada, se puede producir tetania hipocalcémica. Puede llevar a la muerte por espasmos laríngeos (asfixia)

Tratamiento: administrar Vitamina D. (ya que PTH tiene vida media corta)

Hiperparatiroidismo: PTH

actividad de los osteoclastos

calcio plasmático.• Se favorece la formación de cálculos renales

(debido a hipercalcemia).

• Raquitismo: Generalmente se produce en niños. Debido a síntesis inadecuada de 1,25-di OH Vitamina D

• Osteomalacia: Se da preferentemente en adultos. Se desarrolla por un aumento de la resorción ósea, debido al efecto de PTH para compensar la baja absorción intestinal de calcio

• Osteoporosis: es una disminución de la masa ósea y deterioro de la microarquitectura del hueso. Hay disminución de la resistencia mecánica del tejido óseo y aumento en el riesgo de fracturas. Alteración del balance entre formación y resorción.