Tema 7 - hueso (2013)

Apunte Español
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 3º curso
Asignatura Bioquímica de la Nutrició
Año del apunte 2013
Páginas 16
Fecha de subida 18/01/2015
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TEMA 7 – NUTRIENTES IMPLICADOS EN EL BUEN FUNCIONAMINETO DE LOS HUESOS OBJETIVOS: • Conocer la estructura del hueso y el proceso de remodelado de los huesos • Identificar las vitaminas y minerales que tienen un papel fundamental en el hueso • Conocer la cantidad diaria recomendada de los nutrientes implicados en la funcionalidad del hueso • Identificar los problemas asociados a una deficiencia ya un exceso de estos nutrientes • Alimentos fortificados: ejemplo con la vitamina D FUNCIONES DE LOS HUESOS: 1. SOPORTE: los huesos dan una estructura rígida de apoyo a los músculos y tejidos blandos 2. PROTECCIÓN: los huesos forman cavidades que protegen los órganos internos de traumatismos (cráneo: cerebro, caja torácica: pulmones y corazón).
3. MOVIMIENTO: mediante los músculos que se insertan en los huesos: su contracción sincronizada produce el movimiento.
4. HOMEOSTASIS MINERAL: Es una de las funciones más principales del hueso, el tejido óseo almacena diferentes minerales, principalmente calcio y fósforo, necesarios para muchas funciones en otros tejidos. Hay muchos procesos a nivel celular que dependen del calcio y también del fósforo. Cuando es necesario, el hueso los libera en la sangre, y se distribuyen a los tejidos. Las concentraciones de los minerales tienen que estar en sangre en niveles muy estrictos, entonces el hueso se encarga de liberarlos o almacenarlos cuando haya exceso para que la homeóstasis de estos minerales este muy correcta.
5. HEMATOPOYESIS: en las cavidades de determinados huesos la médula ósea roja produce los glóbulos rojos.
ESTRUCTURA: Matriz: Por un lado tenemos una matriz extracelular, que está formada por una parte orgánica que es el colágeno y por otro lado las sales minerales.
Colágeno Sales minerales ‐ Hidroxiapatita principalmente ‐ Carbonato cálcico ‐ Hidróxido de Mg + cloruro y sulfato de Mg Células: En los huesos también tenemos diferentes tipos celulares y además células muy especializadas.
- Células osteoprogenitoras (no especializadas: generan osteoblastos y osteocitos) - Osteoblastos (fabrican hueso, secretan colágeno y minerales) - Osteocitos (osteoblastos maduros, mayor parte del hueso, función mantenimiento) - Osteoclastos (se depositan en la superficie de la matriz ósea para a destruirla) Todos estos tipos celulares tienen unas funciones muy diferentes, pero además su forma también es diferente.
Los podéis ver en la imagen amigas mías, la profe las describe pero no hace falta repetirlo.
ESTRUCTURA: En la estructura del hueso (en la imagen tenemos un típico hueso largo), pues podemos observar diferentes zonas, la Epifisis, la Diáfisis y también he puesto esta diapositiva para que veáis que hay diferentes tipos de huesos, el hueso esponjoso y el hueso no esponjoso.
No es totalmente compacto: a) Hueso compacto (cortical) Es el cortical, el que da la función de sostén a los huesos.
b) Hueso esponjoso (trabecular) Hay una parte del hueso que se conoce como esponjoso, que en los huesos largos está en el interior de la diáfisis (la caña del hueso).
Aquí tenemos una epífisis donde se puede ver el hueso esponjoso, se ve claramente, y sin embargo, el hueso compacto sería totalmente indiferente, entonces por dentro de la diáfisis tendríamos el hueso esponjoso.
 En esta diapositiva tenemos una demostración del hueso compacto, donde se puede ver el canal de Havers. Y entonces, entre esto, tenemos los canalículos, pequeños agujeros por donde les llegan los nutrientes a las células, que las células estarán aquí puestas, que son los Osteocitos, que tienen muchas protuberancias para llegar a los nutrientes.
Podemos ver los diferentes Lacunaes, que son estos Osteocitos con tantas protuberancias. Lo importante es acordarse de que el hueso es un tejido vivo.
Otro ejemplo más claro.
- - Los huesos crecen y se moldean hasta 18-20 años. Los huesos no solo están vivo sinó que además tienen una actividad importantísima. Es el tejido de nuestro organismo que más se renueva. Los huesos van creciendo y se van moldeando hasta que tenemos 20 años. A partir de ese momento, aunque no crezca más ese hueso, da un proceso de remodelación ósea que dura prácticamente toda la vida.
Mantenimiento desde entonces por un proceso de remodelación ósea (también en fracturas, estrés físico, etc…) Se destruye hueso, se forma hueso, se destruye hueso se forma hueso, así estamos toda la vida.
Hasta los 20 hasta los 40 años es más rápida la formación de hueso por los osteoblastos y a partir de los 40 años, el proceso que cobra más importancia es la destrucción ósea. Hay un proceso de destrucción de hueso, que se ve en la imagen de abajo, en la que los osteoclastos se convierten en osteoclastos activos y lo que hacen literalmente es destruir el hueso, llegan a su vez células precursoras de los osteoblastos y empezarán a formar hueso.
- Mientras que un proceso de destrucción ósea puede durar unas tres semanas, para formar el hueso en la misma zona donde se ha destruido, nos llevaría 3 meses. Pero de los 20 hasta los 40 años el balance neto es positivo, es a partir de los 40 años cuando la destrucción es más rápida que la formación.
REMODELAIÓN ÓSEA: ‐ A partir de los 40 años: resorción más rápido que el de formación: pérdidas de masa ósea ‐ Velocidad de recambio diferente entre el hueso compacto y esponjoso (Hueso esponjoso >Hueso compacto): Hueso esponjoso más sensible a los factores nutricionales.
Fracturas óseas con la edad son más frecuentes en zonas de hueso esponjoso (pelvis).
 Foto de lo mismo que antes.
NUTRIENTES IMPLICADOS EN LA FUNCIONALIDAD OSEA • Calcio (+ asociado con el estado de los huesos).
• Fosforo.
• Flúor.
• Magnesio (TEMA 5).
• Vitamina D. Liposoluble • Vitamina K. Liposoluble, presenta otro tipo de funciones no relacionadas con la actividad ósea también muy importantes, como la coagulación sanguínea.
• Vitamina C (síntesis colágeno) (TEMA 4). Participa en la síntesis de colágeno, participaba en la hidroxilación de la prolina (de prolina a hidroxiprolina) y la hidroxiprolina es un aminoácido típico y exclusivo del colágeno.
Distribución en el organismo El calcio es el mineral más importante relacionado con el tema óseo.
Realmente el Ca tiene muchísimas funciones a nivel intracelular, pero solamente el 1% de calcio está fuera de los huesos y los dientes. De ahí que los huesos sirvan como un auténtico reservorio de Ca; por un lado, permiten aportar Ca a nuestro organismo cuando sea necesario y por otro lado, darlo a la circulación, absorberlo e incorporarlo a los huesos cuando haya un exceso de Ca.
La concentración de Ca está en unos rangos muy estrictos, de tal forma que en cuanto se mueve un poco para arriba o para abajo, el hueso empieza a participar (o bien elevando su concentración o bien disminuyéndola).
Es importante que si nosotros tenemos una ingesta inadecuada de Ca lo que puede traer como consecuencia es una desmineralización ósea.
Funciones El calcio forma parte de la hidroxiapatita, mineral principal del hueso (función estructural), pero también de la señalización celular. El Ca es un mineral fundamental para la transmisión nerviosa… Las células excitables (musculares y neuronas): canales de calcio en la membrana: permiten cambios muy rápidos de concentración intracelular de calcio.
El calcio, uniéndose a la calmodulina, controla la actividad de varios procesos (degradación del glucógeno muscular).
Importancia del Ca para las células excitables que son las neuronas y las células musculares. Todas tienen canales de Ca en la membrana.
MANTENIMIENTO DE LA CONCENTRACIÓN SANGUÍNEA DE CALCIO El calcio tiene una concentración que se controla de forma muy estricta en la sangre.
¿Cuáles son los órganos o los tejidos que participan en esta concentración del Ca? Por un lado el hueso que actúa como un auténtico reservorio de Ca, si hay un exceso de Ca en sangre el hueso lo incorpora para que disminuya la concentración sérica. Por el contrario, si hay una baja concentración de Ca en sangre, el hueso activa el proceso de destrucción ósea para que el Ca se libere.
Por otro lado, también participa el hígado de forma muy activa, y después el tubo digestivo. Perimiendo que si por ejemplo, nosotros tenemos una concentración de Ca por debajo de lo normal, aumenta la absorción de Ca; por el contrario si tenemos un exceso de Ca, lo que se propicia es la eliminación del Ca en las sales biliares (incluso puede bajar la absorción).
Aquí simplemente es un esquema: El Ca sérico tiene que estar entre esas concentraciones (2.2 y 2.6mmol/l), se puede mover en un rango de 0.4mmol/l.
- Si por lo que sea disminuye la [Ca] sérico, el paratiroides (situado en el cuello, detrás del tiroides) se secreta la hormona paratiroidea (PTH).
1.- La PTH cuando aumenta su concentración permite la transformación de calcidiol en calcitriol. El calcidiol y el calcitriol son diferentes formas de la vitamina B, y la forma activa de la vitamina B es el calcitriol. Esto sucede en el riñón por una hidrolasa renal.
2.- Como consecuencia de la secreción de la PTH, lo que se activa es la formación de los osteoclastos (se encargan de destruir hueso), se libera calcio desde el hueso.
3.- Tanto la PTH como el propio calcitriol estimulan la reabsorción de Ca por parte de los túbulos renales. En el riñón se evita que se pierda Ca por la orina.
4.- Estimula la absorción de Ca desde el intestino.
Con todos estos mecanismos que se han puesto en marcha, logramos aumentar la concentración de Ca en suero y estamos ya dentro del rango de normalidad. Todo esto se para, se reduce la concentración de PTH (cuando se alcanzan los niveles de Ca y de P).
Al disminuir la PTH se inhibe la formación de ostoeclastos y la hidroxilasa renal (produce la vitamina B).
Además de la vitamina B y de la hormona paratiroidea (PTH), los niveles séricos de Ca están regulados por la calcitonina. La calcitonina participa en la regulación del Ca de forma más prolongada.
Aquí tenéis un esquema de lo que os he comentado anteriormente, en cuanto hay una disminución de Ca sérico glándulas paratiroides producen la glándula PTH. Por un lado, está la PTH a nivel de riñón permite la transformación de calcidiol a calcitriol, vitamina B activa. Por otro lado, la PTH actúa directamente sobre el hueso, activando los osteoclastos para que se produzca la absorción del hueso y eso aumente la cantidad de Ca.
El calcitriol a su vez afecta a los huesos, y después la vitamina B activada, la que desde el intestino delgado, permite la absorción de Ca.
Como consecuencia de todo ello, incrementa el Ca sérico.
CALCIUM DEPRIVATION CALCIUM LOADING Esquema de lo que pasa cuando disminuyen o aumentan los niveles de Ca. Cuando aumentan sería lo contrario, se pondría en marcha la formación de hueso, se activarían los osteoblastos en vez de los osteoclastos, no habría producción de PTH y se inhibiría la absorción de Ca a nivel del intestino.
Aquí tenemos algunos datos de ingestas adecuadas: Todos los productos lácteos son una buena fuente de este mineral (leche, diferentes tipos de queso…) Hay otro tipo de alimentos como las alubias que también son ricas en Ca, o algunos vegetales de hoja verde como las espinacas.
DEFICIENCIA DE CALCIO Cortos periodos: no efectos.
Largos periodos: osteoporosis Si hay deficiencia de Ca durante cortos periodos no pasa nada, habéis visto que hay un sistema de regulación que funciona muy bien y hace que el Ca no se mueva. Entonces durante cortos periodos de tiempo aunque bajara muchísimo la concentración de Ca no pasaría nada (hay mucho Ca en el hueso para poder liberarse sin necesidad que se produzcan grandes daños).
Si esto se alarga durante periodos de tiempo más largo, al final lo que hará el hueso será perder el Ca en cantidades importantes, se puede producir una osteoporosis (se caracteriza por una pérdida de materia mineral del hueso).
La hipocalcemia normalmente no se suele producir por falta de Ca en la dieta, sino que se suele producir por enfermedades renales, es decir, no funcionan alguno de los sistemas de control.
* Baja concentración de Ca en la sangre (falla algo del sistema de regulación, de todo lo que hemos hablado antes).
Los síntomas están relacionados con que el Ca es fundamental para el sistema muscular.
TOXICIDAD POR CALCIO En general, un consumo excesivo de calcio en la dieta no da problemas de toxicidad ya que la mayoría no se absorbe. Cuidado con suplementos. Si hay exceso normalmente no se absorbe.
Interacción del calcio con otros minerales: hierro, magnesio y zinc (afecta a la biodisponibilidad de estos).
Tenemos que tener cuidado que puede interaccionar con otros minerales, puede afectar a la disponibilidad de estos.
Normalmente se produce hipercalcemia en los casos contrarios que hemos comentado antes: sobreproducción de la PTH.
Aquí tenemos los valores máximos.
Estamos hablando de cantidades de entorno a gramos.
FÓSFORO Mayoría de fósforo como fosfato (PO4).
• Aproximadamente, el 85% del fosforo del organismo en los huesos. La mayoría del fósforo está en los huesos.
Es importante en la regulación de muchas proteínas mediante la fosforilación.
RDA FÓSFORO Estamos hablando de cantidades de gramos.
Aquí tenemos las fuentes alimentarias. En muchos casos son compartidas con los productos lácteos como las leches y los yogures.
Muchas veces dicen que el Ca de la leche se puede absorber mejor porque la proporción que hay en la leche de Ca y fósforo hace que sea la ideal para que se permita una absorción mejor.
Hay otros alimentos ricos en fósforo como puede ser la carne de ternera, huevos, pescados, lentejas… Phosphorus from nuts, seeds, and grains is about 50% less bioavailable than phosphorus from other sources.
Hay que tener cuidado con el Ca y el fósforo porque en muchos alimentos se pueden presentar con otro tipo de compuestos, que lo que hacen es disminuir la biodisponiblidad de muchos minerales.
Para el caso del fósforo es importante.
El fósforo está en semillas, en granos...
puede haber problemas con su absorción porque baja la disponibilidad en algunos casos hasta el 50%, porque por ejemplo un compuesto muy importante es el ácido cítrico, lo que hace es quelar? al fósforo, entonces el fósforo no está disponible porque no tenemos fitasas y no somos capaces de liberar ese fósforo.
DEFICIENCIA DE FÓSFORO  Hipofosfatemia ‐ Muy rara.
‐ Poblaciones de riesgo: alcohólicos, diabéticos recuperándose de cetoacidosis, individuos con anorexia.
‐ Síntomas: pérdida del apetito, anemia, debilidad muscular, dolor de huesos, raquitismo (en niños), osteomalacia (en adultos), susceptibilidad aumentada a infecciones, extremidades adormecidas y dificultad de caminar.
‐ La hipofosfatemia severa puede producir la muerte.
TOXICIDAD POR FÓSFORO  Hiperfosfatemia Calcificación de los tejidos blandos.
‐ Riesgo más elevado en personas con insuficiencia renal.
Los niveles máximos están en 4g.
FLÚOR Elemento traza. Es de los menos importantes, pero es un mineral de interés.
Presencia de unos 2,5 g en un adulto.
95% del flúor se encuentra en los huesos y dientes.
Son importantes a nivel de dientes, se sabe que hay una relación entre el flúor y menor aparición de caries dental.
CARIES ‐ Bacterias de la placa metabolización de ciertos carbohidratos (principalmente azúcares) y conversión a ácidos orgánicos: pueden disolver el esmalte.
En nuestra boca tenemos una gran cantidad de microorganismos que están de forma permanente. En su propio crecimiento muchas veces utilizan azúcar, y como resultado del metabolismo del azúcar por parte de estas bacterias se producen diferentes ácidos orgánicos. Como consecuencia de estos ácidos orgánicos se produce una bajada de pH y esta bajada es la que daña el esmalte de nuestros dientes.
‐ Si no se tratan, pueden penetrar a capas internas del diente y progresar hasta la pulpa.
La caries o esta erosión como consecuencia de bajar el pH en nuestro esmalte, si no se trata, cada vez va profundizando más el diente, y al final puede llegar hasta la propia pulpa del diente, es cuando vienen los dolores y se ha producido un proceso irreversible porque ya se ha dado una destrucción del empaste. En casos en los que no se trata puede producir unas infecciones muy importantes.
‐ Dolor severo, infección, problemas nutricionales e infecciones sistémicas en individuos especialmente susceptibles.
Estudios clínicos (1.950‐80) en 20 países han demostrado que la administración de flúor en el agua comunitaria (0.7‐1.2 ppm) reduce la caries entre un 40% ‐ 50% en dientes primarios (infantiles) y un 50% ‐ 60% en las permanentes. Esto ha hecho que muchos países, como una medida de salud pública, fluoren el agua de los grifos de las casas, como por ejemplo en Estados Unidos. Aquí también se hace en el País Vasco.
Mecanismo aún no del todo elucidado: Flúor incrementa resistencia del esmalte.
‐ Efecto tópico: Incrementa la remineralización.
‐ Inhibición de la acción de las bacterias.
¿Por qué el flúor protege de la aparición de la caries? No está del todo claro, pero se cree que el flúor incrementa la resistencia del esmalte.
OSTEOPOROSIS ‐ Parece que el Flúor puede reforzar la masa ósea.
‐ Existen indicios (no evidencias) que el Flúor puede contribuir con el calcio en la prevención de la osteoporosis.
Se tiene que tener cuidado con el flúor (con las dosis) porque puede producir el efecto totalmente contrario.
Valores recomendados: hablamos de mg. En hombres adultos 4mg, no se acerca para nada a las cantidades de gramos que estábamos hablando antes.
FUENTES DE FLÚOR No es un mineral que aparezca de forma muy universal pero lo podemos encontrar en el té, en sardinas, en pollo… También hay gobiernos que fluoran las aguas.
El resto de los mortales que no tenemos agua fluorada, las pastas de dientes suelen incorporar siempre flúor.
AGUA FLUORADA (EEUU fuente principal) PASTA DE DIENTES (cuidado ingestión: toxicidad) DEFICIENCIA DE FLÚOR Caries dental.
La deficiencia de flúor se asocia con un aumento de la caries dental.
Hay diferentes estadios de la aparición de los ácidos grasos como consecuencia del metabolismo de los microorganismos de la boca, se va erosionando poco a poco el esmalte.
TOXICIDAD POR FLÚOR Altamente tóxico a concentraciones relativamente bajas.
Hay que tener mucho cuidado con el flúor, ya que es toxico a concentraciones que no son muy altas. Esta ingestión prolongada hablaríamos de más de 10mg/día, puede haber toxicidad aguda.
¿Qué pasas cuando hay un exceso en el consumo de flúor? Fluorosis ósea (exceso de flúor en los huesos) y fluorosis dental (exceso de flúor en los dientes), en esta última aparecen unas manchitas blancas en los dientes, pero después esto si sigue aumentando la ingestión de flúor se vuelven de color negro.
En Canarias tienen muchos problemas con el agua de bebida, porque el agua tiene una alta proporción de flúor; esto es un problema. En Canarias, dependiendo de las zonas, hay problemas de fluorosis dental.
Niveles máximos: 10mg/día.
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