FISIOLOGÍA HUMANA. BLOQUE 8. SISTEMA ENDOCRINO Tema 34. Regulación endocrina del. Prof. Miguel García Salom

Facultad de Medicina Departamento de Fisiología FISIOLOGÍA HUMANA BLOQUE 8. SISTEMA ENDOCRINO Tema 34. Regulación endocrina del metabolismo del calcio y del fósforo Prof. Miguel García Salom E mail:mgsalom@um.es. Tlfno. 868 88 3952 Facultad de Medicina. Despacho B1.1.037. Campus de Espinardo

INTRODUCCIÓN Importancia del calcio y el fosfato en la regulación fisiológica del organismo Ambos son esenciales para la vida debido a 1. sus papeles estructurales en los tejidos duros (huesos y dientes) 2. su participación como reguladores de vías metabólicas y de transmisión de señales por ello requieren una regulación estricta de sus niveles orgánicos, lo que se consigue a través de lasaccionesde las hormonas paratohormona (PTH), Vitamina D (Calcitriol) i l) y Calcitonina i (ésta de poca importanciaen i el ser humano)

FUNCIONES DEL CALCIO EN EL ORGANISMO Interviene en los mecanismos de 1. neurotransmisión, aprendizaje y memoria. 2. contracción muscular 3. mitosis y división celular 4. secreción 5. fecundación 6. coagulación sanguínea 7. formación y mantenimiento de la estructura cristalina de hueso y dientes. 8. regulación de vías metabólicas y de la transmisión iió de señales Regulación muy estricta de su concentración en el líquido extracelular!

DISTRIBUCIÓN DEL CALCIO EN EL ORGANISMO Transiciones citosólicas del calcio Ca 2+ transitoriamente (10 7 10 2 Mol) Transiciones citosólicas del calcio Ca 2+ transitoriamente (10 7 10 2 Mol). Los cambios en el ph plasmático modifican la concentración de calcio ionizado (activo biológicamente) aumentando ( ph) o disminuyendo ( ph) la fracción unida a proteínas

DISTRIBUCIÓN DEL CALCIO CIRCULANTE Calcio ionizado: Muy importante. Cambios de ph: Hipercapnia (hiperventilación) ph Ca proteínas hipocalcemia

HIPERCALCEMIA Hipercalcemia: Depresión de la neurotransmisión con desorientación, debilidad muscular, descenso motilidad intestinal. Niveles de calcio: Regulados por la propia concentración del ión bajo control endocrino indirecto. En ambos casos regulación ejercida a través de receptores en la membrana plasmática acoplados a proteínas G, con activación ió de diferentes segundos mensajeros intracelulares (AMPc, PL, MAPK, etc)

FUNCIONES DEL FOSFATO EN EL ORGANISMO 1. Componente de intermediarios del metabolismo de la glucosa 2. Componente de los compuestos de transferencia de energía ATP 3. Es fundamental en todos los sistemas biológicos, siendo el principal anión intracelular 4. Es fundamental como modificador covalente de la actividad enzimática 5. Forma parte de la estructura cristalina del hueso.

METABOLISMO DEL FOSFATO

REGULACIÓN DEL RECAMBIO ÓSEO Las concentraciones plasmáticas de calcio se mantienen a través de procesos de formación y reabsorción óseas. Reservas extracelulares 1.000 mg Calcio óseo = 1,2 kg (5 10 g de intercambio rápido sin que haya disolución ósea). Recambio óseo diario ~ 500 mg de calcio. Tipos de hueso, Cortical (80%) Trabecular (20%). Superficie de contacto 5 veces mayor que el cortical. Muy importante en el metabolismo del calcio a pesar de su menor mineralización (25%). Formación ósea en la cortical. Reabsorción ósea en la superficie interna. Durante el crecimiento: Formación > Reabsorción. Hasta los 40 50 años: Formación = Reabsorción. 50 años Formación < Reabsorción. Remodelado óseo: 10% de la masa ósea/año

REMODELADO ÓSEO 1. Formación de hueso: El proceso dura unos 3 meses y consiste en: Formación del osteoide (matriz de fibras colágenas) Deposición de fosfato de calcio amorfo (relación Ca/P 1,7) Osteocalcina y Osteonectina regulan la cantidad y calidad del hueso formado, completado por adición de iones hidróxido y de bicarbonato para formar cristales de hidroxiapatita. Este proceso requiere también la participación de la fosfatasa alcalina. Osteocalcina 2. Reabsorción ósea: Destruye la matriz ósea y libera calcio. Proceso que dura 2 semanas y va a cargo del osteoclasto. Osteonectina

REMODELADO ÓSEO Acoplamiento remodelación formación ósea: Osteocitos producen señales inhibitorias (osteoprotegerina) t sobre osteoclastos, t que desaparecen si el hueso se debilita: Osteocitos Osteoblastos de revestimiento en reposo Osteoclastos: destrucción ósea Osteoblastos: formación de hueso nuevo Regulación por los osteoblastos t de la diferenciación y la función de los osteoclastos Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

ESTRUCTURA DE LA VITAMINA D Funciones: Regula el metabolismo del calcio y fosfato, manteniendo sus concentraciones plasmáticas Estimula la formación de hueso normal Es una hormona, ya que puede ser sintetizada por el organismo Es una vitamina, ya que si no puede ser sintetizada, debe ingerirse para mantener la salud Las vitaminas i D2 y D3 son prohormonas.

ACCIONES DE LA VITAMINA D Actúa modulando d la expresión génica (formación de calbindina, etc) Efectos biológicos: 1ª. absorción b intestinal i activa de Ca 2+ y también de fosfatos (acción principal). 2ª. Activar la reabsorción ósea de calcio, sensibilizando al hueso a la acción de la PTH. 3ª. Mineraliza el osteoide recién formado: aporta de calcio y fosfato inhibe la formación de colágeno. 4ª. Aumenta la entrada de calcio y fosfato en el m. Esquelético. 5ª. Regula la formación de la capaexternaqueratinizada i de la piel (acción paracrina).

ABSORCIÓN INTESTINAL DEL CALCIO Y DE LA VITAMINA D La Vit. D facilita la absorción de Ca 2+ pero no es imprescindible para su absorción intestinal Calbindina Modificado de Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

HORMONA PARATIROIDEA (PTH) Función: Regular las concentraciones plasmáticas de calcio y fosfato. Proteína monocatenaria, que se sintetiza en la célula principal de las glándulas paratiroides como preprohormona y se segrega (hormona: 53 aas), en forma pulsátil, en respuesta a la hipocalcemia Efecto: mantener o aumentar las concentraciones plasmáticas de calcio aumentando la entrada en plasma de calcio li procedente del hueso, del riñón o del aparato digestivo. Un segundo efecto es estimular la excreción renal de fosfatos impidiendo el aumento en su concentración plasmática.

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE PTH

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE PTH Calcio elevado: Activa una Prot G inhibidora (CaSR) que AMPc dando lugar a una inhibición de la expresión génica y de la secreción de PTH. El receptor CaSR es muy sensible a los niveles de calcio y es el verdadero regulador de la PTH. Pequeños cambios en el calcio li extracelular producen grandes cambios en los niveles de PTH La secreción es pulsátil, con aumento nocturno. CaSR: Receptor de calcio

ACCIONES DE LA PTH Efecto renal de la PTH Gran aumento en la concentración tubular de AMPc Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 3rd edition Copyright 2002 Elsevier & Mosby Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 3rd edition Copyright 2002 Elsevier & Mosby PTH: actúa aumentando la concentración de AMPc (receptor acoplado a proteina G). Necesita la presencia de Vit D activa y de magnesio para que sus efectos sean máximos

ACCIONES DE LA PTH Acciones de la PTH sobre el riñón Aumenta la reabsorción de calcio por la porción gruesa de la rama ascendente del asa de Henle (acompañando al sodio) y por el túbulo distal por vía transcelular exclusivamente y por mecanismo activo. Acción más intensa sobre el túbulo distal NCX1= Intercambiador 3Na+/1Ca2+; PMCa = Ca2+ ATPasa; CB = Calbindina; TRPV5 6 = Canales iónicos de calcio Koeppen & Stanton: Berne y Levy Fisiología, 6th edition Copyright 2009 Elsevier & Mosby

ACCIONES DE LA PTH Acciones de la PTH sobre el hueso Aumenta la transferencia de calcio desde el hueso parcialmente mineralizado E ti l l b ió d l h l t t i li d Estimula la reabsorción del hueso completamente mineralizado por el osteoclasto, estimulando un aumento de actividad de fosfatasa ácida y de anhidrasa carbónica incrementando la concentración plasmática y urinaria de hidroxiprolina

CALCITONINA Polipéptido p (32 Aas.) producido en las células parafoliculares del tiroides (células C). Se segrega en respuesta a una hipercalcemia, que produce un aumento en la síntesis de AMPc en las células C del tiroides. También se libera en respuesta a la ingesta de alimentos. Se sintetiza como preprohormona. Acciones de la Calcitonina: Antagoniza las acciones de la PTH: Inhibe la absorción de Ca 2+ por el intestino Inhibe laacción de los osteoclastos en el hueso Inhibe la reabsorción tubular de Ca 2+. Inhibe la reabsorción tubular de fosfatos (igual (g que la PTH). Estimula la formación de hueso más denso. Mecanismo de acción: Actúa sobre un receptor acoplado a una proteína G produciendo un AMPc Su importancia fisiológica puede ser escasa o nula.

REGULACIÓN DE LOS NIVELES DE CALCIO Y FÓSFORO Regulación de la calcemia durante situaciones de hiper o hipo calcemia

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE CALCITONINA Relación entrelos niveles de calcio sérico total y la tasa de secreción Relación entrelos niveles de calcio sérico total y la tasa de secreción de PTH y Calcitonina