REGULACIÓN del METABOLISMO de CALCIO y FOSFATO. Carlos Reyes H. Instituto de Fisiología

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1 REGULACIÓN del METABOLISMO de CALCIO y FOSFATO Carlos Reyes H. Instituto de Fisiología

2 Que procesos biológicos requieren calcio? Formación de huesos y dientes Neurotransmisión Secreción de hormonas Contracción muscular Coagulación Señalización celular

3 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

4 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.

5 ~ 75% sales de calcio: Composición del hueso principalmente hidroxiapatita Ca x (H 3 0+ )2x. (PO 4 3- ) 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.)

6 Analogía entre: Hormigón Armado Hueso Tensión fierro fibras de colágeno Compresión cemento, arena, piedras hidroxiapatita

7 Calcio Plasmático: 8.6 a 10.6 mg/dl (2.5 mm) Calcio ionizado: (Ca +2 ) Actividad biológica 50 % mg/dl Unido a proteínas séricas (Albúmina) 40 % mg/dl No ionizado, formando sales de CaPO 4 y Ca(HCO 3 ) 2 10 % mg/dl

8 Variaciones del Calcio plasmático ALBÚMINA PLASMÁTICA de albúmina plasmática, de albúmina plasmática, Calcio plasmático 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

9 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

10 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

11 Estado y funciones del PO4-3 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

12 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

13 Tipos Celulares del Hueso

14 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.

15 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 D 3. (hígado y riñón).

16 Síntesis de PTH vida media 5 a 10 minutos

17 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 PO 4 en TCP Activación de Vitamina D

18 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

19 SENSOR DE CALCIO EN LA CELULA PARATIROIDEA

20 SENSOR DE CALCIO

21 SECRECIÓN DE PTH vs. [Ca +2 ] PLASMÁTICO

22

23 Mecanismo de acción de PTH

24 HOMEOSTASIS DEL CALCIO Riñón Reabsorción de Calcio Calcio LEC PTH Hueso Calcio LEC Salida de Calcio (+) TGI 25(OH)VitD 1,25(OH) 2 Vit D Captación de Calcio Procesos no importantes fisiológicamente

25 Síntesis de Vitamina D Menor Actividad biológica Mayor Actividad biológica

26 Síntesis de Vitamina D

27 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)

28 Mecanismo de Acción de Vit. D

29

30 BALANCE DEL CALCIO Calcio dieta Riñón Reabsorción de Calcio Excreción de calcio Calcio LEC PTH Hueso Desmineralización 25(OH)VitD (+) 1,25(OH) 2 Vit D TGI Captación de Calcio Procesos no importantes fisiológicamente Aumenta absorción de Calcio

31 Respuesta a una Hipocalcemia

32 Respuesta a una Hipofasfatemia

33 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

34 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)

35 Receptores de CT Gran cantidad en osteoclastos (1x10 6 por célula) Acoplados a proteína G: Adenil Ciclasa 2º s mensajeros AMPc Fosfolipasa C DAG e IP 3 Inhibe actividad enzimática del osteoclasto y su fijación a superficie ósea (pérdida de borde en cepillo)

36 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, (hipercalcemia) masa ósea Déficit: enlentece remodelación ósea (se inhibe formación y resorción ósea). No reviste mayor importancia fisiológica

37 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)

38 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)

39 Hiperparatiroidismo: PTH actividad de los osteoclastos calcio plasmático. Se favorece la formación de cálculos renales (debido a hipercalcemia).

40 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.

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