Tema 4.6 - Sistema endocrino - Metabolismo Ca-P (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2015
Páginas 5
Fecha de subida 18/03/2015
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TEMA 4 – SISTEMA ENDOCRINO 6. METABOLISMO Ca-P HOMEOSTASIS DEL Ca2+ Y FÓSFORO ORGÁNICOS El metabolismo del calcio y el fosforo van unidos. El balance Ca2+/P orgánico y la formación de huesos y dientes están regulados por un sistema que implica las acciones coordinadas de al menos tres componentes: vitamina D, hormona paratiroidea y calcitonina.
En un adulto normal hay un balance neutro de Ca2+: tanto se excreta tanto ingerimos. Pero en etapa de crecimiento y la gestación no es balance neutro, sino positivo.
Encontramos dos “pools” básicos: el Ca2+ óseo y el extraóseo.
- - En los huesos (99%): o Calcio estable en forma cristalina → cristales de hidroxiapatita (99%) o Calcio en forma de cristales de fácil solubilización e intercambiable → se puede intercambiar de manera fácil con el plasma. (1%) Fuera de los huesos, sobretodo en sangre (1%): o Calcio no difusible, ligado a proteínas (40%) → globulinas α y β y albúmina.
o Calcio difusible:  Calcio iónico libre (50%) → a partir de este se controla el nivel de calcio en el organismo.
 Calcio formando complejos (10%) → HCO3-, PO43- y citrato3-.
Tanto en el riñón como en el intestino se dan fenómenos de absorción y secreción de calcio. Absorción intestinal: - Se da en el duodeno por transporte activo.
Está asociada a la absorción de fosfatos, arrastrados a favor de gradiente eléctrico.
Sus mecanismos están controlados por hormonas: vitamina D activa y paratohormona (PTH).
Son mecanismos adaptables por la concentración de calcio dietético. Si uno no tiene una necesidad de calcio, no lo absorberá. Los productos con exceso de calcio son un timo.
Los mecanismos de secreción son independientes a los de absorción.
Reabsorción renal de calcio: - La mayor parte del calcio libre en sangre se filtra y pasa a la orina.
Reabsorción tubular: 98-99% del calcio filtrado. Luego se reabsorbe casi todo, pero se pierde calcio.
Mecanismos controlados por la paratohormona.
El fósforo orgánico también tiene balance neutro. Se encuentra: - 85% en hueso en forma de sales con calcio.
15% formando compuestos orgánicos (2/3) → ácidos nucleicos, fosfolípidos, ATP, reacciones de fosforilación… y en forma de P inorgánico (1/3).
Absorción intestinal de P por transporte activo o por difusión pasiva ligada al calcio. Los factores que facilitan la absorción del calcio son los mismos que los del P.
Hay un tratamiento renal del P. En el riñón se filtra y pasa a la orina, pero también se reabsorbe casi el 100%. Hay un filtrado libre glomerular y reabsorción activa total en túbulos.
En el organismo, en general, calcio x P = constante. Cuando hay mucho calcio, hay poco fósforo, y viceversa.
FISIOLOGÍA DEL HUESO En un hueso hay básicamente 2 compartimentos:   Matriz orgánica de colágeno y proteoglicanos (ácido hialurónico y condroitín sulfato). Es la base para la mineralización del hueso. Formará el hueso maduro.
Matriz mineral: se depositan cristales de calcio y fosforo: hidroxiapatita.
Hay varias células que se encargan del mantenimiento del hueso:     Osteoblastos: células formadoras de hueso. Depositan los cristales de hidroxiapatita. Tienen una enzima: fosfatasa alcalina para depositar estos cristales.
Osteocitos: osteoblastos rodeados por matriz extracelular.
Osteoclastos: destruyen el hueso y rompen matriz mineral. De este modo se recupera calcio. Tiene la fosfatasa ácida (marcador para cáncer de hueso: en mucha cantidad en sangre) para llevar a cabo su función.
Células osteoprogenitoras: se diferencian en osteoblastos y osteocitos.
La matriz mineral está formado por: - - Ca2+ estable: → fosfato cálcico e hidroxiapatita. Su intercambio es lento, sólo se produce si hay una prolongada falta de Ca2+.
Ca2+ intercambiable → sales amorfas de Ca2+ y fosfato.
Es calcio de rápida movilización para cederlo a sangre.
El hueso es un tejido dinámico que se remodela continuamente.
Siempre se destruye y deposita calcio. En la remodelación ósea encontramos que: - Deposición de hueso = Reabsorción de hueso.
Actividad osteoblástica = Actividad osteoclástica En el crecimiento → deposición > reabsorción En la etapa adulta → deposición ~ reabsorción Todo esto viene dado por un control hormonal mediante PTH, Calcitonina y 1,25-DHC (forma activa de la vitamina D).
Encontramos algunas fisiopatologías relacionadas con el metabolismo del hueso: - Osteosclerosis → aumento del tejido mineralizado. Como en la acromegalia.
Osteopenia → disminución del tejido mineralizado. Raquitismo/osteomalacia, osteoporosis.
VITAMINA D (1,25-DHC) La homeostasis de Ca2+/P depende de un metabolito activo de la vitamina D, el 1,25-DHC. Ya que se produce en el organismo y se secreta en sangre para actuar en tejidos diana, el 1,25-DHC se considera una hormona. La vitamina D viene del exterior (aunque también puede ser sintetizada endógenamente en pequeñas cantidades), pero el 1,25-DHC es sintetizado en el organismo.
- El 7-dehidroxicoesterol es inestable, y la luz hace que se intercambie y rompa un enlace para formarse la previtamina D. Esto se produce en la piel, porque le llega la luz.
La pre-vitamina D también es inestable. Se rompe el anillo y se produce la vitamina D3. Que es lo que viene en la dieta.
La vitamina D3 pasa a sangre, donde hay una proteína transportadora que la lleva al hígado.
- - En el hígado hay una enzima (Vit D3 25-hidroxilasa) que le añade un hidroxilo a la vitamina D3 para formarse 25-OH-colecalciferol o Calcidiol.
Este producto vuelve a la sangre y pasa por el riñón, que tiene dos enzimas (25(OH)D3-1-hidroxilasa y 25(OH)D3-24-hidroxilasa) que cogen la molécula y le añaden un hidroxilo en posición 1 o 24 respectivamente.
Por lo tanto tendremos 1,25-DCH o 24,25-DHC. El 24,25-DHC es un metabolito inactivo, que no sirve para nada. En cambio, el 1,25-DHC o Calcitriol es la forma inactiva de la vitamina D.
El exceso de vitaminas liposolubles es toxico. Por lo tanto, para evitar esto, el organismo también sintetiza 24,25. Si tomamos suplementos vitamínicos y no tenemos falta de vitaminas, esto no se aprovecha ya que podría llegar a ser toxico.
En el hígado, el colecalciferol se hidroxila. Esta reacción está regulada por el producto de reacción (25-hidroxicalciferol), que hace feed-back negativo y regula la enzima.
En el riñón puede se puede producir 1,25-DHC o 24,25-DHC.
La vía de 1,25-DHC está controlada por varios factores extrarrenales: - Balance de calcio y fosfato en plasma, que inhiben la captación de calcio.
La hormona paratiroidea (PTH), los estrógenos y la prolactina estimulan la captación de calcio y la producción de 1,25-DHC.
Esta hormona difunde al interior de células diana, interacciona con receptores intracelulares (citoplasmáticos y nucleares) y actúa en el núcleo modulando la transcripción. Se encarga de: - Aumentar la síntesis de proteínas ligadoras de Ca2+.
Aumentar los niveles extracelulares en sangre de Ca2+ y fosfato. Tiene un efecto hipercalcemiante.
En el intestino aumenta la absorción de Ca2+, Mg (su metabolismo va ligado al del Ca2+y fosfato) y fosfato. Este mecanismo es adaptable a las condiciones dietéticas.
En el hueso hay una movilización de reserva de Ca2+y fosfato. Se favorece la actividad de osteoclastos y se inhibe la actividad de los osteoblastos.
En el riñón aumenta la reabsorción de Ca2+ y fosfato y los niveles en sangre.
Inhibe la síntesis de PTH.
Aumenta la captación de Ca2+del musculo para aumentar la capacidad contráctil.
Si el mecanismo falla y hay deficiencia de vitamina D:   En animales en periodos de crecimiento provoca raquitismo. Esto es debido a una falta de vitamina D. esto provoca una hipocalcemia y falta de mineralización del hueso.
En individuos adultos se produce osteomalacia debido a una falta de vitamina D. Hay un defecto en la deposición de hueso y por tanto se degrada más hueso del que se deposita debido al aumento de la actividad osteoclástica.
HORMONA PARATIROIDEA (PTH) La PTH es una hormona peptídica producida por las glándulas paratiroideas (junto al tiroides). Es la hormona más importante controlando la homeostasis de Ca2+/P/Mg2+, interactuando junto a 1,25-DHC y calcitonina.
En los nódulos de las glándulas paratiroideas se pueden distinguir dos tipos de células:   Células principales → productoras y secretoras de PTH. Son las células más pequeñas de la glándula.
Células oxifílicas: no presentes en todas las especies. No conocemos las funciones exactamente.
Su síntesis consiste en Pre-pro-PTH → Pro-PTH → PTH. Se metaboliza en el hígado y se excreta por el riñón.
Los tejidos extraparatiroideos (piel y glándula mamaria lactante) producen péptidos relacionados con la PTH (PTHrp), cuyos efectos biológicos son iguales a los de la PTH y sus acciones están mediadas por los receptores de la PTH. Son muy abundantes en fetos, en los cuales se producen directamente en el paratiroides y aumentan el transporte de calcio en la placenta.
El mecanismo de acción de la PTH está favorecido por 1,25-DHC.
Los efectos biológicos son varios y diferentes según en qué parte del organismo actúe.
- - En hueso la PTH favorece la reabsorción ósea y la osteolisis mediante la activación de osteoclastos. Por tanto, aumenta el transporte de Ca2+ hacia el medio extracelular, es decir, tiene un efecto hipercalcemiante.
Además, debido a la activación de los osteoclastos se genera una desmineralización activa del hueso.
En el intestino aumenta la absorción de calcio y fosfato. Esto es debido a un efecto indirecto, ya que aquí no hay receptores para PTH. Esto está mediado por la estimulación de la síntesis de 1,25-DHC en el riñón.
En el riñón la PTH aparte de controlar la síntesis de 1,25-DHC, aumenta la retención de iones (Ca2+, Mg2+, NH3 y H+) y la excreción de otras moléculas (PO43-, K+, Na+, HCO3- y aminoácidos).
La hormona paratiroidea genera una respuesta compensatoria a la hipocalcemia del siguiente modo: Los efectos estimulantes de la secreción de PTH son: Hipocalcemia → fracción de Ca2+ en plasma.
Produce hipercalcemia en respuesta.
Receptores de Ca2+ en células paratiroideas (receptores sensibles a Ca2+ extracelular).
Acción indirecta de los niveles de fosfato, por el balance constante de Ca2+-P y la disminución simultánea del Ca2+.
- En cambio, los efectos inhibidores son:   1,25-DHC → feed-back negativo.
Hipomagnesemia → las células foliculares paratiroideas requieren magnesio en los procesos de liberación y acción tisular de la PTH.
CALCITONINA (TIROCALCITONINA) La calcitonina es una hormona hipocalcemiante de acciones opuestas a la PTH. Como la insulina y el glucagón.
Se sintetiza como un péptido de 32 aminoácidos. En los mamíferos en sintetizan en las células foliculares del tiroides (células C). Pero estos animales también tienen fuertes extratiroideas, y cuando se les extirpa el tiroides, estas fuentes son suficientes para el organismo. En cambio, en los vertebrados no mamíferos la calcitonina se produce en las glándulas ultimobranquiales.
La calcitonina tiene efectos netos hipocalcemiantes. Favorece el depósito de calcio en el hueso. Disminuye la actividad y producción de los osteoclastos y aumenta la excreción urinaria de calcio, fosfato y sodio.
Es una hormona poco importante e adultos. En cambio, en jóvenes es importante en el desarrollo del hueso. En adultos se considera que la única función relevante es en hembras gestantes, como factor de protección ósea, para que no se desmineralicen los huesos en exceso y eso provoque osteoporosis.
No hay patologías descritas respecto a la calcitonina.
Presenta un efecto metabólico modulador sugerido. Es un factor protector frente a la hipercalcemia postprandial. En hembras gestantes, es un factor protector óseo y aumentan sus niveles durante la gestación.
La secreción de la calcitonina se controla mediante hipercalcemia y hormonas gastrointestinales. Sus efectos son rápidos y de corta duración; puede que estén enmascarados por la PTH. Además, hay un equilibrio entre estas dos hormonas.
Por tanto, el control de la calcemia se hace del siguiente modo: SÍNTESIS - El metabolismo Ca2+/P orgánico depende del balance entre vitamina D, PTH y calcitonina.
En condiciones fisiológicas, el producto Ca2+ x P orgánicos permanece constante.
El metabolismo del Ca2+ depende de la síntesis renal de 1,25-DHC, un metabolito activo de la vitamina D.
El hueso constituye una reserva de Ca2+ orgánico.
El 1,25-DHC moviliza Ca2+, dando lugar a estados de hipercalcemia.
La PTH es una hormona peptídica producida por el paratiroides que favorece la liberación ósea, la absorción intestinal y la reabsorción renal de Ca2+ dando lugar a estados de hipercalcemia.
La calcitonina es una hormona peptídica producida por las células parafoliculares del tiroides con efectos opuestos a la PTH.
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