Calcio (Ca ++ ) 11/22/2012. Regulación Endocrina del Metabolismo del Calcio

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1 Regulación Endocrina del Metabolismo del Calcio La homeostasis del calcio, fosfato y magnesio es fundamental para la salud y para la vida Los elementos clave del sistema regulador son la vitamina D y la hormona paratiroidea (PTH) con la participación subsidiaria de la calcitonina (CT) y otras hormonas. En lal regulación homeostática del metabolismo del calcio, fosfato y magnesio participan el tracto intestinal, los riñones, el esqueleto, la piel y el hígado Calcio (Ca ++ ) El ion calcio es de importancia fundamental para todos los sistemas biológicos. El calcio, generalmente formando un complejo con la calmodulina, participa en númerosas reacciones enzimáticas importantes. El calcio esta íntimamente involucrado en la neurotransmisión, contracción muscular, mitosis y división celular, fertilización y coagulación sanguínea. Calcio es el principal catión de la estructura cristalina del hueso y los dientes 1

2 Ca ++ El metabolismo de calcio puede considerarse dividido en dos partes: Micro-componente intracelular 10-7 M Macro-componente extracelular 10-3 M Este gran gradiente de calcio se mantiene gracias a la baja permeabilidad de la membrana plasmática celular para Ca ++ y a la actividad regulado de la Ca ++ ATPasa y una sistema de intercambio Ca ++ - Na + Si es necesaria la activación de calcio como segundo mensajero, la concentración de calcio puede aumentar de 10-7 M a 10-5 M Estos cambios son transitorios (sec/mins), calcio citosolico es rápidamente expulsado Calcio Plasmático 50% en su forma ionizado Ca ++ (bio-activa) 40% esta unido a proteínas (albúmina) 10% forma complejos no iónicas (bicarbonato calcio) El equilibrio entre calcio ionizado y unido a proteínas depende del ph sanguíneo. La alcalosis aumenta la Ca ++ unido a proteínas y disminuye la de Ca ++ ionizado La acidosis posee el efecto contrario Excreción Fecal 800 mg Excreción urinaria 200 mg Metabolismo diario del calcio en el hombre. Obsérvense el equilibrio externo entre la ingesta y la excreción y el equilibrio interno entre la entrada y salida del hueso 2

3 Fosfato (PO 4 ) El ion fosfato (PO 4 ) es también de importancia fundamental para todos los sistemas biológicas y constituye el principal anión intracelular El fosfato es un componente de todos los intermediarios de metabolismo de la glucosa El fosfato actúa como modifica covalente de numerosas enzimas y es una parte integral de la estructura cristalina del hueso Concentración plasmático = 10-3 M Metabolismo diario del fosfato en el hombre Obsérvense - el equilibrio externo entre la ingesta y excreción el equilibrio entre la entrada y salida de hueso Magnesio (Mg ++ ) El magnesio, un importante catión intracelular, es imprescindible para la transmisión neuromuscular y actúa como cofactor en numerosas reacciones, especialmente en las que implican transferencia de energía a través de ATP y en las relacionadas con la síntesis de proteínas. 3

4 Metabolismo Óseo 80% de total - hueso compacto o cortica, los huesos largos de brazos y piernas 20% de total vértebras, cráneo, costillas, rellena el centro de los huesos larga La crecimiento lineal se produce entre las cabezas y la diáfisis de los huesos largos, en zonas especializadas conocidas como placas epifisarias de crecimiento. Estos placas cierren al final de la pubertad. La masa ósea total alcanza el máximo entre los 20 y 30 años. Posteriormente se mantienen tasas iguales de formación y resorción hasta 50 años Después de 50 años la masa óseo disminuye (mas rápido en mujeres) En el hueso existen tres tipos celulares principales -- Proceden de las celulares Osteoblastos Mesenquimales primitivas células osteoprogenitoras Osteocitos Osteoclastos Formación Ósea Proteínas óseas conocidas como factores de crecimiento esquelético atraen a las células osteoprogenitoras dirigen su diferenciación en osteoblastos y estimulan su crecimiento. Juntos los tres tipos celulares forman la osteona, o unidad modeladora ósea. La formación ósea es llevada a cabo por osteoblastos activos que sintetizan y segregan colágeno tipo 1. Las fibrillas de colágeno se alinean en haces regulares. Este matriz orgánico conocida como osteoide, sobre la cual se depositan posteriormente calcio y fosfato en masas amorfas bajo de control de enzimas fosfatasa alcalina y ostoecalcina 4

5 Relaciones entre células óseas y remodelado óseo Resorción Ósea El proceso de resorción ósea no solamente extrae calcio, sino que destruye totalmente la matriz orgánica, disminuyendo así la masa ósea La célula responsible es el ostoclasto, una célula gigante multinucleada formada por la fusión de varios precursores. Disolución por colagenasa y otras enzimas Control El reclutamiento de osteoblastos y osteoclastos a partir de precursores y la actividad de cado tipo celular son regulados por diversos factores locales, como linfocinas, factores de crecimiento, prostaglandinas y una serie de hormonas. Vitamina D La vitamina D, a través de sus metabolitos activados es uno de los dos principales reguladores del metabolismo de calcio y fosfato Actúa manteniendo las concentraciones plasmáticas de calcio y fosfato al aumentar su entrada desde el tracto intestinal, y también resulta necesaria para la formación ósea normal Vitamina 2.5 mg / día Ligando por VDR (súperfamilia de receptores nucleares) Sintetizada y parte del dieta (leche, pescado, hígado) Endógenamente es sintetizada en el piel por la irradiación de precursor 7-dehidrocolesterol con rayos ultravioletas 5

6 Vitamina D + VDR transcripción Calbindina Homóloga a calmodulina con alta afinidad por calcio Una proteína Ligadora de calcio presente en las células de intestino, hueso, riñón, paratiroides La calbindina protege a las células de los efectos de concentraciones citoplasmáticas elevados de calcio cuando se estimula su transporte Actividad biológica menor Mayor actividad biológica La Glándula Paratiroides Las cuatro glándulas paratiroides son las principales reguladoras de las concentraciones plasmáticas y del flujo de calcio y fosfata Células principales son los productores de PTH Células existen durante toda la vida : Un segundo tipo celular relacionado, la célula oxifílica aparece por la primera vez en la pubertad y su numero aumento con la edad No es bajo la regulación del hipófisis anterior La deficiencia crónica de magnesio también inhibe la síntesis y liberación de PTH 6

7 Efectos de PTH El efecto fundamental de la PTH es mantener o aumentar los niveles plasmáticos de calcio Una segundo efecto importante es disminuir o prevenir aumentos indeseables del nivel plasmático de fosfato, al estimular la excreción de fosfato con la orina Un efecto mas lento de PTH es la estimulación de la resorción de hueso completamente mineralizado por el osteoclasto Esquema de las acciones de la hormona paratiroidea (PTH) plasma Receptor de calcio en la glándula paratiroide Segundo mensajero AMPc Modulación el metabolismo de PTH Modulación del tamaño del glándula Fosfato no efecto directo sobre la secreción de PTH, pero con un complejo con calcio provoca un aumento 7

8 Calcitonina (CT) Secreción de la glándula tiroidea Disminuye las cifras plasmáticas de calcio. Antagonista de las acciones de la PTH sobre el hueso. La CT es segregada por una pequeño población de células neuroendocrinas conocidas como células C o células parafoliculares Mas importante en vertébralos primitivo que vivan en el mar (alta concentración de calcio) Acción vía la unión de la CT a sus receptores de la membrana plasmática estimula la adenilato ciclasa y eleva el AMPc También CT es un neuromodulador Vitamina D Aumenta absorción de calcio y fosfata de los riñones. Disminuye la perdida de Calcio y fosfato de los riñones Permite formación ósea PTH Bajo concentraciones de calcio inducen PTH. Causa desmineralización del hueso. Aumenta Vitamina D (1, 24(OH)-D) en el Riñón. Aumenta calcio, disminuye fosfata (respuesta mas rápido (minutos)) Calcitonina Controla exceso de calcio captación en hueso trabaja contra PTH 8

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