01/05/2012. El ion calcio regula un número determinado de procesos fisiológicos y bioquímicos

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1 El ion calcio regula un número determinado de procesos fisiológicos y bioquímicos EXCITABILIDAD NEUROMUSCULAR LA COAGULACIÓN SANGUINEA LOS PROCESOS SECRETORIOS LA INTEGRIDAD DE LAS MEMBRANAS Y EL TRANSPORTE EN LA MEMBRANA PLASMATICA; LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS LA LIBERACIÓN DE HORMONAS Y NEUROTRANSMISORES LA ACCIÓN INTRACELULAR DE ALGUNAS HORMONAS LA MINERALIZACIÓN OSEA Enfermero - Prof. Biología Magíster en Educación Superior Hormonas en la regulación del calcio 1. El intestino, los riñones y el hueso regulan el equilibrio de calcio y fosfato. 2. Participan tres hormonas: hormona paratiroidea (PTH) calcitonina calcitriol (1,25(OH)2D3), el metabolito hormonal activo de la vitamina D3. Glándula paratiroides Las cuatro glándulas paratiroides están localizadas por detrás de la glándula tiroides. Producen la hormona paratiroidea (parathyroid hormone, PTH), que es segregada por las células principales, células oxífilas y células del núcleo claro, ésta hormona es el principal regulador de la fisiología del calcio. La PTH actúa directamente sobre el hueso y sobre el riñón e indirectamente sobre el intestino. Las concentraciones séricas de PTH están estrechamente reguladas por un mecanismo de retroalimentación negativa. El Ca, a través del sensor de Ca, y la vitamina D, a través de su receptor nuclear, inhiben la síntesis y liberación de PTH. 1

2 Paratohormona (PTH) Polipéptido de 84 aa. Producido y almacenado en las glándulas paratiroides. La porción amino terminal (1-34) es la activa biológicamente. Función: Regular la concentración sérica de Ca ++. Regular el metabolismo óseo. Regulada por la concentración de Ca ++ iónico. El magnesio regula, de forma similar al Ca ++, la secreción de PTH. En la hipomagnesemia severa y mantenida, hay secreción de PTH defectuosa. Receptores de PTH Tipo I: Regulan el metabolismo mineral. Se encuentran en: hueso, riñón e intestino. Tipo II: Acción desconocida. Ubicados en: cerebro e intestino. Su ligando fundamental es un péptido parecido a la PTH. Acciones de la PTH En intestino: Potencia la acción de la vit. D. En hueso: Favorece la resorción ósea. En riñón: Aumenta la reabsorción de Ca ++ Inhibe la reabsorción de fosfato. Favorece la eliminación de bicarbonato, favoreciendo la acidosis metabólica. Estimula la conversión de 25(OH)D 3 a 1,25(OH) 2 D 3 al estimular la 1-25 hidroxilasa. Acciones de la PTH 1. La PTH es un polipéptido producido por las glándulas paratiroides y regulado por el Ca2+ plasmático. 2. La secreción es estimulada por una concentración plasmática baja de Ca2+ y suprimida por una concentración alta de Ca La principal acción esquelética de PTH es la estimulación de la resorción ósea por los osteoclastos. (que provoca liberación de calcio iónico y fosfatos hacia la sangre) a. Además de la estimulación de la actividad de osteoclastos, la PTH también aumenta su número. b. La resorción del hueso por los osteoclastos depende de un aumento de la concentración de H+ en la zona de resorción y una mayor secreción de enzimas lisosómicas para promover la fragmentación de la matriz ósea. 4. En el riñón a) la PTH promueve la pérdida de HPO4-2 desde la sangre hacia la orina b) Disminuye la velocidad de pérdida de calcio y magnesio de la sangre hacia la orina (aumentando la resorción tubular renal de Ca2+) c) Promueve la 1-hidroxilación de la 25-hidroxivitamina D (calcitriol). 5. La PTH estimula una mayor absorción intestinal de Ca2+. 2

3 Vitamina D El origen de la vitamina D es doble: 1. Cutáneo: El colecalciferol (D 3 ) producido en la piel por la acción de la luz solar. 2. Dieta: Vitaminas D 1, D 2 (vegetales y cereales) y D 3 se encuentra en el hígado, pescado y leche. El objetivo de la Parathormona es: Que exista calcio en la sangre Desde 3 fuentes de Ca++: 1. En el túbulo distal renal promueve absorción de Ca a sangre (además de Mg e H, y de eliminación de PO4H y K); 2.En las células tubulares activa la Vit D3 (que en intestino absorberá Ca a sangre); y 3. Reabsorbe Ca desde hueso a sangre (en 2 formas: rápida y lenta). Vitamina D La vitamina D 3 es metabolizada en el hígado a 25 (OH) D 3 En el riñón es hidroxilada en el carbono 1 formando 1,25(OH) 2 D 3 (calcitriol) por la enzima 25(OH) 2 D 3-1 hidroxilasa. Es el metabolito más activo. El calcitriol está regulado por la PTH (aumenta PTH, aumenta calcitriol). La hidroxilación renal es inhibida por la calcitonina. Vitamina D La vitamina D realiza un feed-back inhibitorio sobre la secreción de PTH. Acciones: 1. Intestino: Aumenta la absorción de Ca Hueso: Facilita la resorción ósea de forma sinérgica con la PTH. 3. Riñón: Favorece la reabsorción tubular de Ca ++ y P. 3

4 Vitamina D: La vitamina D3 facilita la absorción de Ca+ en intestino a. forma proteína fijadora de calcio de larga duración (semanas); b. forma ATPasa de bombas de calcio en el borde ciliado intestinal; c. forma fosfatasa alcalina. El colecalciferol (VitD3) se adquiere comiendo vegetales o tomando sol; se almacena en hígado donde se convierte a 25- hidroxicolecalciferol (25 Vit.D3) teniendo una concentracion constante en sangre; y, por último en los riñones se convierte en 1-25 dihidroxicolecalciferol (1-25 Vit D3) única forma activa y funcional de esta vit. Calcitriol (METABOLITO ACTIVO DE LA VITAMINA D) 1. El 7-dehidrocolesterol se convierte en colecalciferol (vitamina D3) en la piel por efecto de la luz solar 2. La vitamina D3 es transportada por una proteína unidora de esteroles hacia el hígado, donde se hidroxila para formar la 25 (OH)D3, principal forma circulante de la vitamina D3. 3. La 25-(OH)D3 se transporta al riñón, donde ocurre hidroxilación para formar calcitriol, el metabolito activo de la vitamina D3. 4. La deficiencia de calcitriol en niños produce raquitismo (osteoide no calcificado) y la deficiencia de vitamina D en adultos produce osteomalacia. 5. Los factores que aumentan la formación de vitamina D3 incluyen: a. PTH b. Ca2+ sérico bajo c. Ingestión de fosfato d. Prolactina, GH e insulina (que no se consideran reguladores primarios). 6. Las funciones del calcitriol incluyen: a. Aumento de la absorción de Ca2+ y PO4 3- por el intestino delgado. b. Aumento de la resorción de Ca2+ por el túbulo contorneado distal renal. c. Estimulación de la resorción ósea con altas concentraciones. 7. El calcitriol media el efecto de PTH de aumento de la absorción intestinal de Ca2+. 4

5 CALCITONINA Es una hormona hipocalcémica, liberada por la Tiroides, que actúa en diversas especies de mamíferos como antagonista de la PTH. Parece tener poca importancia fisiológica en el ser humano, tal vez en la homeostasia del Ca. La acción hipocalcémica se obtiene principalmente a: En primer lugar a la inhibición de la resorción ósea mediada por osteoclastos. En segundo lugar, estimulando la eliminación renal del calcio. Acciones: Hueso: Inhibe la resorción ósea ocasionando una disminución del Ca ++ y P séricos. Riñón: Disminuye la reabsorción tubular de Ca ++, P y inhibe la hidroxilación del calcitriol. Es eficaz en el tratamiento de la osteoporosis CONTROL DE LA SECRECION : ALTOS NIVELES DE CALCIO, ESTIMULAN SU SECRECIÓN; BAJOS NIVELES DE CALCION INHIBEN SU SECRECIÓN ACCIONES PRINCIPALES : DISMINUYE LOS NIVELES DE CALCIO Y DE FOSFATO AL INHIBIR LA RESORCION OSEA POR LOS OSTEOCLASTOS Y AL ACELERAR LA CAPTACION DE CALCIO Y FOSFATOS HACIA LA MATRIZ DEL HUESO HOMEOSTASIS DEL CALCIO HOMEOSTASIS DEL CALCIO CALCITONINA ( FLECHAS VERDES), PTH ( FLECHAS AZULES ), CALCITRIOL (FLECHAS NARANJA) 5

6 HOMEOSTASIS DEL CALCIO 6

7 INSULINA Es una pequeña proteína con dos cadenas peptídicas A y B de 21 y 30 aminoácidos. Se sintetiza como una cadena única que recibe el nombre de preproinsulina, la cual es rota para dar una cadena más corta con dos enlaces intracatenarios mediante puentes disulfuro, esta molécula se denomina proinsulina. Es almacenada en gránulos de secreción y convertida en insulina mediante la separación de una parte de la cadena que se denomina péptido C. Aunque el péptido C no tiene actividad biológica, se secreta en una razón molar 1:1 con la insulina y sirve como marcador útil de su secreción. La insulina es secretada mediante exocitosis en respuesta a un incremento de glucosa en sangre, se secreta a la vena porta hepática alcanzando el hígado directamente. Su vida media es de sólo unos 10 minutos. PROCESO DE SÍNTESIS DE INSULINA ENDÓGENA PRE-PROINSULINA FACTORES QUE AUMENTAN LA SECRECION DE INSULINA REGULACION DE LA SECRECION DE INSULINA AUMENTO GLICEMIA AUMENTO AMINOACIDOS (arginina, lisina, leucina) AUMENTO ACIDOS GRASOS GLUCAGON PIG ACETILCOLINA FACTORES QUE DISMINUYEN LA SECRECION DE INSULINA DISMINUCION GLICEMIA SOMASTOTATINA NORADRENALINA, ADRENALINA PC2 PIG : péptido insulinotropo dependiente de glucosa PC3 INSULINA PROINSULINA 7

8 MECANISMO DE SECRECION DE LA INSULINA Receptor de insulina (IR). Mecanismo de acción. Es una glicoproteína transmembrana compleja consistente en 4 subunidades: 2 subunidades α del lado extracelular 2 subunidades β poseen un dominio extracelular, un dominio transmembrana y un dominio intracelular. Cuando se activa por la insulina, la parte intracelular de una de las subunidades β actúa como tirosincinasa específica. La unión de la insulina a las subunidades α del receptor provoca un cambio conformacional de las subunidades β (cambio que estimula la actividad kinasa del receptor), lo que induce la autofosforilación de las subunidades β. Posteriormente el receptor fosforilado fosforila las proteínas intracelulares. La insulina regula por disminución sus propios receptores. Por ello, la cantidad de receptores de insulina es mayor en el ayuno prolongado y menor en la obesidad. La insulina, promueve la captación de glucosa 8

9 ACCIONES DE LA INSULINA 1.- DISMINUYE LA GLICEMIA a) aumenta la captación de glucosa b) estimula formación de glucógeno c)disminuye la gluconeogénesis GLUCAGON Estructura química Es un péptido de 29 aminoácidos sintetizado y segregado por las células α del páncreas endocrino. Actúa sobre hígado y tejido adiposo. El segundo mensajero del glucagón es el AMPc. 2.-DISMINUYE LAS CONCENTRACIONES SANGUINEAS DE AC. GRASOS Y CETOACIDOS a) estimula la lipogénesis e inhibe la lipólisis b) inhibe formación de cetoácidos hepáticos 3.- DISMINUYE LA CONCENTRACION SNGUINEA DE AMINOACIDOS Estimula captación de aminoácidos en las células, aumenta síntesis proteica e inhibe degradación proteica (efecto anabólico) 4.-DISMINUYE CONCENTRACION DE POTASIO Aumenta captación de potasio en la célula, por ello disminuye potasio sanguíneo FACTORES QUE AUMENTAN LA SECRECION DE GLUCAGON REGULACION DE LA SECRECION DE GLUCAGON DISMINUCION GLICEMIA AUMENTO AMINOACIDOS (arginina) CCC ( avisa a células α cuando hay comida rica en proteínas) NORADRENALINA, ADRENALINA ACETILCOLINA EJERCICIO ESTRES FACTORES QUE DISMINUYEN LA SECRECION DE GLUCAGON AUMENTO GLICEMIA INSULINA SOMATOSTATINA ACIDOS GRASOS, CETOACIDOS ACCIONES DEL GLUCAGON 1.- AUMENTA LA GLICEMIA a) aumenta la glucogenólisis e impide la incorporación de glucosa al glucógeno b) aumenta la gluconeogénesis 2.- AUMENTA LA CONCENTRACION SANGUINEA DE ACIDOS GRASOS Y CETOACIDOS estimula la lipólisis, en especial cuando las cifras de insulina son muy bajas, lo que lleva a la formación de cuerpos cetónicos 9

10 SOMATOSTATINA liberada por células delta pancreáticas.. La somatostatina inhibe la secreción de insulina, glucagon y polipéptido pancreático ; la insulina impide la secreción de glucagon y este último estimula la de insulina y somatostatina. EFECTOS FISIOLOGICOS SOMATOSTATINA 1.- INHIBE LA SECRECION DE INSULINA Y GLUCAGON Puede actuar localmente en los islotes de langerhans 2.- DISMINUYE LA MOTILIDAD DEL ESTOMAGO, DUODENO Y VESICULA BILIAR 3.- DISMINUYE LA SECRECION Y ABSORCION EN EL TRACTO GASTROINTESTINAL El rol de la somatostanina, sería extender el período en el cual los nutrientes son asimilados en la sangre. Además la disminución de insulina y glucagón, disminuye la utilización de los nutrientes absorbidos por los tejidos, esto previene que se consuman en forma rápida y que permanezcan disponibles por un período más largo HORMONAS REGULADORAS DE LA GLICEMIA INSULINA CORTISOL GH TIROXINA GLUCAGÓN CATECOLAMINAS Estimula ingreso de glucosa en tejidos a través del GLUT-4 Estimula liberación de glucosa desde los tejidos HIPOGLICEMIA GLICEMIA mg/dl HIPERGLICEMIA 10

11 Fox, Stuart Ira. Human physiology / Stuart Ira Fox. 12th ed. McGraw_Hill (2011) Tortora / Derrikson Principles of Anatomy and Physiology 12 th ed. Wiley & sons ( 2009) Guyton, Arthur C. Textbook of medical physiology / Arthur C. Guyton, John E. Hall. 11th ed. Elsevier ( 2006) Ganong. Fisiología Médica 23º ed. ed. McGraw-Hill (2010) Costanzo, L. Temas clave Fisiología 4º ed. ed. Lippincott ( 2008) Enfermero - Prof. Biología Magíster en Educación Superior 11

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