Tema 6. Metabolismo fosfo-cálcico y óseo
6.1 Introducción
En los mamíferos el tejido endocrino encargado de la regulación del metabolismo fosfocálcico está situado en la región de la glándula tiroidea. Las glándulas paratiroides se sitúan en la cara dorsal de los lóbulos tiroideos y secretan hormona paratiroidea. Las células C o parafoliculares se encuentran en el tiroides (en el exterior de los folículos) y secretan una hormona que es la calcitonina. En último lugar está un metabolito activo de la vitamina D, denominado calcitriol o bien hormona D que se produce en los riñones.
6.2 Metabolismo del Calcio
El calcio es uno de los iones más importantes del organismo y cumple una gran cantidad de funciones entre las más importantes:
- Mantiene la permeabilidad de las membranas .
- Mantiene la excitabilidad del nervio y del músculo .
- Es necesario en los procesos de secreción: neurotransmisores, hormonas, exocitosis, etc.
- Contracción muscular .
- Formación del esqueleto .
- Coagulación sanguínea.
- Actividad de muchas enzimas .
La concentración de calcio extracelular o plasmática es un parámetro bien controlado cuyo valor es de 2,4 mmol/litro con una variación de 2,1 a 2,6 mmol/litro. De esta cantidad, casi la mitad se encuentra como calcio iónico, la otra mitad está unido a proteínas plasmáticas y una cantidad mínima está unido a aniones como citrato, bicarbonato, fosfato, etc.
6.3 Metabolismo del fósforo
El fósforo también cumple funciones importantes dentro del organismo :
- Forma parte del esqueleto .
- Funciona como un sistema tampón o amortiguador, principalmente intracelular y urinario .
- Es un componente básico de los compuestos de alta energía: ATP, etc.
- Forma parte de metabolitos intermediarios, cofactores, activación enzimática, etc.
El fósforo se encuentra en plasma en forma de fosfato inorgánico en concentraciones de 1 mmol/litro y también unido a una gran cantidad de compuestos orgánicos, lípidos, nucleótidos, etc.
6.4 Órganos que participan en el control de la calcemia y fosfatemia
1. Hueso
- Aproximadamente el 99% del calcio corporal se localiza en el hueso y cerca del 80% del fósforo también está en el hueso. El hueso está formado por una matriz orgánica de colágeno, mucopolisacáridos y otras proteínas sobre las que depositan cristales de unas sales complejas de calcio y fosfato similares a la hidroxiapatita, también está presente una forma más amorfa de fosfato cálcico y pequeñas cantidades de sodio, magnesio, cloro y flúor.
- Los tres tipos principales de células intervienen en la formación y resorción del hueso, los osteoblastos sintetizan colágeno y promueven el depósito de sales cálcicas, los osteoclastos son responsables de la resorción del hueso. La destrucción del hueso depende de la destrucción del colágeno por enzimas lisosomales y por fagocitosis. Los osteocitos son las células más numerosas, provienen de los osteoblastos, una vez que han sido rodeados por matriz calcificada. Tienen un papel muy relevante en el intercambio de calcio entre el líquido extracelular y el hueso, siendo esta función controlada por hormonalmente. Tan sólo el 1% del calcio y fosfato óseo está en equilibrio con el líquido extracelular debido a la actividad de los osteocitos constituyendo una especie de amortiguador o bufer para controlar las modificaciones a corto plazo de calcemia y fosfatemia; el otro 99% sólo es accesible mediante resorción osteoclástica cuando se desarrolla la remodelación del hueso, y también está controlado hormonalmente.
2. Tracto gastrointestinal
- Es el sistema de absorción, en una dieta estándar se ingieren diariamente alrededor de 25 mmol (1g) , en su mayor parte den forma de fosfato cálcico, procedente en su mayoría de productos lácteos. La absorción intestinal neta de calcio depende de las necesidades nutricionales. Se realiza en el duodeno y mediante transporte activo. Los factores que incrementan su absorción son: vitamina D, la presencia de fosfatos orgánicos, el pH ácido. Los factores que disminuyen su absorción son: la presencia de oxalatos y fosfatos inorgánicos, las bases.
3. Riñón
- Es el punto donde se realiza la excreción. La excreción urinaria es importante en la homeostasis del calcio y está controlada hormonalmente de la misma forma que la excreción de fosfatos.
6.5 Hormona paratiroidea (Parathormona , PTH)
1. Glándulas paratiroides
- Son cuatro pequeñas glándulas, con un peso de 30.50 mg, situadas en la cara posterior del tiroides . Rodeadas de una cápsula fibrosa que se continua formando tabiques en el interior que separan cordones de células, unas denominadas principales, las más abundantes que sintetizan y secretan la hormona, y un segundo tipo, las oxífilas, más grandes y menso abundantes, que son células inactivas hormonalmente. La hormona se sintetiza y secreta en forma de preprohormona, una vez secretada es convertida en hormona activa por eliminación de fragmentos en hígado y riñón. Se transporta libremente en sangre y su vida media es de 20-30 minutos.
2. Control de la secreción
- Está regulada por la concentración de calcio iónico en plasma, una disminución (hipocalcemia) da lugar a un incremento en la secreción, y un aumento (hipercalcemia) produce una disminución de la secreción. Un aumento de fosfato (hiperfosfatemia) incrementa la secreción de la hormona
3. Acciones de la hormona paratiroidea
- Su principal acción es elevar la concentración de calcio en plasma y disminuir la de fosfato. Actúa directamente sobre hueso y riñón, e indirectamente sobre el tracto gastrointestinal.
- Sobre el hueso, aumenta la actividad de osteocitos y osteoclastos, incrementa la resorción u osteolisis y disminuye la formación u osteogénesis. Importante este mecanismo para la regulación a largo plazo. Para realizar esta acción se necesita la participación de la hormona D.
- Sobre el riñón tiene un efecto más importante en la regulación a corto plazo. Incrementa la reabsorción tubular de calcio y disminuye la reabsorción de fosfato, esta disminución de fosfato en plasma favorece la liberación de calcio del hueso e impide el depósito de fosfato cálcico, al carecer de fosfato. En este órgano tiene otra acción que es estimular la formación de la hormona D. Sobre el tracto gastrointestinal, se incrementa la absorción, pero este efecto se realiza a través de la hormona D.
6.6 Vitamina D
La vitamina D es esencial para el correcto desarrollo del hueso, una carencia da lugar en los niños a raquitismo y en los adultos a osteomalacia. Es un esteroide ingerido en la dieta como vitamina D3 (colecaliciferol, procedente de animales) o como vitamina D2 (ergocalciferol, procedente de vegetales). También puede sintetizarse en la piel por acción de la radiación ultravioleta sobre un precursor, el 7-dehidrocolesterol.
La vitamina D es una prohormona que ha de pasar a través de una reacción en el hígado que la convierte en 25-hidroxicolecalciferol (25-hidroxivitamina D) y el riñón que la convierte en 1,25 dihidroxicolecalciferol (1,25dihidroxivitamina D o calcitriol) hormona activa. La enzima renal que cataliza esta reacción es estimulada por la PTH y por hipocalcemia e hipofosfatemia. Si las concentraciones de calcio y fosfato son normales, la mayor parte de la vitamina D se transforma en el riñón en compuestos inactivos (24,25 dihidroxi ó 1,24,25 trihidroxiderivados) .
6.6.1 Acciones del calcitriol
Actúa sobre el intestino delgado favoreciendo la absorción de calcio y de fosfato. Facilita la mineralización ósea, incrementando la concentración de calcio y de fosfato en el líquido extracelular, es indispensable para un correcto crecimiento armónico del hueso.
6.7 Calcitonina
La calcitonina es un polipéptido sintetizado en las células C o parafoliculares del tiroides. El principal estímulo para su secreción es el incremento de calcio en plasma (hipercalcemia).
6.7.1 Acciones de la calcitonina
A nivel del hueso inhibe a los osteoclastos, disminuyendo la resorción ósea a nivel renal, incrementa la pérdida de calcio y fosfato por orina disminuyendo su reabsorción tubular.