Regulación de la calcemia. Parathormona,

Calcitonia y Vitamina D.

Regulación de la calcemia. Parathormona,

Calcitonia y Vitamina D.

Inma Castilla de Cortázar Larreaiccortazar@ceu.es

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Distribución y Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales2.2. Mecanismos renales2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.

3. Calcemia. 3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Distribución y Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales2.2. Mecanismos renales2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.

3. Calcemia. 3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

Funciones fisiológicas (I):1. Excitabilidad neuronal y neuromuscular.

Apertura de canales iónicos Liberación de neurotransmisores.

2. Contracción muscular (esquelético, liso y cardíaco):Acoplamiento excitación-contracciónUnión cabezas actina-miosinaPotenciales “en espiga” (conductancia del Ca 2+ )de la contracción de la musculatura lisa del tracto digestivo.Contractilidad del músculo liso pared vascular.

Funciones fisiológicas (I):1. Excitabilidad neuronal y neuromuscular.

Apertura de canales iónicos Liberación de neurotransmisores.

2. Contracción muscular (esquelético, liso y cardíaco):Acoplamiento excitación-contracciónUnión cabezas actina-miosinaPotenciales “en espiga” (conductancia del Ca 2+ )de la contracción de la musculatura lisa del tracto digestivo.Contractilidad del músculo liso pared vascular.

Metabolismo del calcio

Funciones fisiológicas (cont.):... ...3. Mecanismos de adaptación a la luz4. Opera en la interacción hormona-receptor5. Segundo mensajero de señalización intracelular6. Coagulación sanguínea (factor IV)7. Actividad enzimática: frecuente cofactor8. Fosforilación oxidativa9. Secreción exocrina y endocrina10. Componente esencial de los tejidos duros: hueso

dientes

Funciones fisiológicas (cont.):... ...3. Mecanismos de adaptación a la luz4. Opera en la interacción hormona-receptor5. Segundo mensajero de señalización intracelular6. Coagulación sanguínea (factor IV)7. Actividad enzimática: frecuente cofactor8. Fosforilación oxidativa9. Secreción exocrina y endocrina10. Componente esencial de los tejidos duros: hueso

dientes

Metabolismo del calcio

Distribución del calcio en el organismo (1000-1500 g de Ca 2+)

99% Hueso0,3% Músculo0,1% LEC0,6% Células:

No en el citosol (siempre muy baja concentración, 0,2 Eq/L = 0,1 mol/L),sino en los calciosomas: importancia de la actividad de la bomba Ca 2+-ATPasaReservorio celular relevante de : enterocitos y hepatocitos (Ca 2+-ATPasa en sinusoidehepático)

99% Hueso0,3% Músculo0,1% LEC0,6% Células:

No en el citosol (siempre muy baja concentración, 0,2 Eq/L = 0,1 mol/L),sino en los calciosomas: importancia de la actividad de la bomba Ca 2+-ATPasaReservorio celular relevante de : enterocitos y hepatocitos (Ca 2+-ATPasa en sinusoidehepático)

Gradiente de Ca2+ a ambos lados de la membrana plasmática es fundamental para la

fisiología celular

Plasma y LEC [Ca2+]

= 4,8- 5 mEq/L

Plasma y LEC [Ca2+]

= 4,8- 5 mEq/L

Citosol [Ca2+] 0,2 Eq/L

[Ca2+] = LEC más 10.000 veces mayor (>>>)

que en el citosol

[Ca2+] = LEC más 10.000 veces mayor (>>>)

que en el citosol

Capacidad del Ca2+ para operar intracelularmente depende de proteínas fijadoras de Ca2+

Calmodulina

Troponina C

Parvalbúmina

Calbindina D

Sinexina

Calcimedina

Calsecuestrina

Calelectrina

Calmodulina

Troponina C

Parvalbúmina

Calbindina D

Sinexina

Calcimedina

Calsecuestrina

CalelectrinaCitosol [Ca2+] 0.2 Eq/L

y del citoesqueleto: incluido el transporte a los calciosomas

NIPS 1998,13: 157-163; NIPS 2001,16: 49-55; NIPS 2001,16: 61-65

Proteínas intracelulares fijadoras de Ca2+ (I)NIPS 2001,16: 49-55; NIPS 2001,16: 61-65

Calmodulina

Caveolina

Troponina C

Calsecuestrina

Calmodulina

Caveolina

Troponina C

Calsecuestrina

Estirpe celular

Todas célulasNeuronas

Músculo liso

Músculo esqueléticoy cardíaco

Músculo estriado

Estirpe celular

Todas célulasNeuronas

Músculo liso

Músculo esqueléticoy cardíaco

Músculo estriado

Función intracelular

Activación enzimáticaLiberación neurotransmisores

Acoplamiento activación-contracción

Regulación contracción

Transporte al Retículo Sarcoplásmico

Función intracelular

Activación enzimáticaLiberación neurotransmisores

Acoplamiento activación-contracción

Regulación contracción

Transporte al Retículo Sarcoplásmico

Proteínas intracelulares ligadoras de Ca2+ (II)NIPS 2001,16: 49-55; NIPS 2001,16: 61-65

Parvalbúmina

Calbindina D

Sinexina

Calelectrina

Parvalbúmina

Calbindina D

Sinexina

Calelectrina

Estirpe celular

Músculos de contracción rápida

Mucosa intestinal

Gránulos cromafinesde la médula adrenal

LeucocitosHepatocitos

Estirpe celular

Músculos de contracción rápida

Mucosa intestinal

Gránulos cromafinesde la médula adrenal

LeucocitosHepatocitos

Función intracelular

• Relajación tras la contracción muscular• “Bloqueo” Ca2+ citosólico

Transporteintracelular de Calcio

Unión de gránulos conmembrana plasmática

Unión de vesículas ala membrana plasmática

Función intracelular

• Relajación tras la contracción muscular• “Bloqueo” Ca2+ citosólico

Transporteintracelular de Calcio

Unión de gránulos conmembrana plasmática

Unión de vesículas ala membrana plasmática

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Distribución y Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales 2.2. Mecanismos renales de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Distribución y Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales 2.2. Mecanismos renales de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

2. ¿Qué órganos están, especialmente, implicados en el metabolismo del Ca 2+?

2.1. Mecanismos gastrointestinales

2.2. Mecanismos renales

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso

2.4. Enterocitos y hepatocitos: principal depósito intracelular

2. ¿Qué órganos están, especialmente, implicados en el metabolismo del Ca 2+?

2.1. Mecanismos gastrointestinales

2.2. Mecanismos renales

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso

2.4. Enterocitos y hepatocitos: principal depósito intracelular

Ingesta: única fuente de abastecimiento deCa2+

800-1000 mg Ca2+/día

Alimentos ricos en calcio.(100mg Ca2+/100g)

Lácteos, huevos y aguaSardinas (400mg), acelga, cardo, habasAlmendras (254 mg), Chirlas, ostras, pulpo,caracoles, almejas,Mariscos (220mg)

Absorción:Difícil, catión bivalente1/3 del Ca2+

ingerido es absorbido 300 mg Ca2+/día

Secreción:En las secrecionesgastrointestinales-150 mg Ca2+/día(Sobre todo bilis, 1,2-5 mEq/L en los 600-1.200mL/d)

Absorción neta:Ca2+ab- Ca2+se=150mg/d

Duodeno e ileon absorción

Ca 2+

Ca 2+

SANGRE ENTEROCITO(duodeno)

LUZ INTESTINAL

Contratransporte Ca 2+- Na +

3 Na+

Na+

2 K+

Na+/K+ATPasa

ATP

ADP+Pi

Ca 2+ATPasaATP

ADP+Pi

Na+

Ca 2+ATPasa

[Ca2+]0.2 Eq/L [Ca2+]

5 mEq/L

Ca2+Ca2+ Paracelular

Transcelular Proteína fijadora de Ca 2+ (Calbindina D)

Ca 2+

Ca 2+

Actividad fosfatasa alcalina

Vitamina D

A favor de gradiente

Ca 2+-H+-ATPasaCa 2+

H +

1. Condiciones fisiológicas en las que aumenta la absorción intestinal de Ca 2+

Embarazo, lactancia, crecimiento

2. Condiciones fisiológicas o fisiopatológicas en las que disminuye la absorción intestinal de Ca 2+ :

EnvejecimientoSiempre que exista malabsorción de lípidos:

1) disminuye la absorción de Vitamina D2) se pierde Ca 2+ como sales cálcicas.

1. Condiciones fisiológicas en las que aumenta la absorción intestinal de Ca 2+

Embarazo, lactancia, crecimiento

2. Condiciones fisiológicas o fisiopatológicas en las que disminuye la absorción intestinal de Ca 2+ :

EnvejecimientoSiempre que exista malabsorción de lípidos:

1) disminuye la absorción de Vitamina D2) se pierde Ca 2+ como sales cálcicas.

2. ¿Qué órganos están, especialmente, implicados en el metabolismo del Ca 2+?

2.1. Mecanismos gastrointestinales

2.2. Mecanismos renales

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso

2.4. Enterocitos y hepatocitos: principal depósito intracelular

Túbulo distalTúbulo proximal

Orina1% Ca fitrado

30 % difusión pasiva

Asa de Henle

Glomérulo60 % 9 %

Túbulo colector

Transporte activoAnCa 2+

Ca 2+

PTH

Ca2+ y unido a aniones

i

Contratransporte Ca 2+- Na +

Na+

Na+/K+ATPasa

Na+

[Ca2+]0.2 Eq/L

[Ca2+]5 mEq/L

Paracelular

Transcelular

SANGRE EPITELIO RENAL LUZ TUBULAR

[Ca2+]3 mEq/L

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

3 Na+

2 K+

ATP

ADP+Pi

3 Na+

Difusiónfacilitada

2. ¿Qué órganos están, especialmente, implicados en el metabolismo del Ca 2+?

2.1. Mecanismos gastrointestinales

2.2. Mecanismos renales

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso

Osteoide:hueso neoformado

Osteocito:Osteoblasto atrapado

Osteoblasto: formadorasde hueso

Osteoclasto:destructoras

Matriz ósea

Canalículo

Cristales de hidroxiapatita Ca10(PO4) 6(OH) 2

Sales amorfas: fosfato cálcico, CaH (PO4) 2

Osteocitos

Ca 2+ sale a favor de gradiente y es capazde amortiguar en un 50% pequeñas

disminuciones de Calcemia (70’)

Ca 2+ sale a favor de gradiente y es capazde amortiguar en un 50% pequeñas

disminuciones de Calcemia (70’)

Ca 2+

Membrana osteocítica: prolongaciones osteocitos atrapadosen la matriz calcificada, rodeados de sales amorfas, movilizables

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

Riguroso control

de las concentraciones plasmáticas

de calcio (calcemia)

en un rango de 9,0-10,5 mg/dL

(= 2,25-2,55 mmol/L= 4,8-5 mEq/L)

Riguroso control

de las concentraciones plasmáticas

de calcio (calcemia)

en un rango de 9,0-10,5 mg/dL

(= 2,25-2,55 mmol/L= 4,8-5 mEq/L)

¿Por qué estricto control de la

calcemia ?:

Ca 2+ Ca 2+

Ligeras disminuciones de la calcemia facilitan la apertura de los canales de sodio –despolarización- y por tanto el desencadenamiento del potencial de acción.

Excitabilidad neuronal y neuromuscular

Ligeras disminuciones de la calcemia facilitan la apertura de los canales de sodio –despolarización- y por tanto el desencadenamiento del potencial de acción.

Excitabilidad neuronal y neuromuscular

¿Por qué estricto control de la calcemia ? (II)

Además de la entrada de Ca 2+ desde el LEC es indispensable para la liberación del neurotransmisor en la terminación presináptica.

Además de la entrada de Ca 2+ desde el LEC es indispensable para la liberación del neurotransmisor en la terminación presináptica.

¿Por qué estricto control de la calcemia ? (III)

El aumento de Ca 2+ intracelular por entrada desde el LEC y por salida de el sarcolema es requerido en el acoplamientoexcitación-contracción

El aumento de Ca 2+ intracelular por entrada desde el LEC y por salida de el sarcolema es requerido en el acoplamientoexcitación-contracción

Además la presencia de Ca 2+ se une a la troponinapermitiendo la unión de lascabezas de actina y miosina, para la contracción muscular.

Además la presencia de Ca 2+ se une a la troponinapermitiendo la unión de lascabezas de actina y miosina, para la contracción muscular.

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

Ca2+ sangre=10,5 mg/dL…12,..

Ca2+ sangre=10mg/dL…9,6,4

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

Ca2+ sangre=10,5 mg/dL…12,..

Ca2+ sangre=10mg/dL…9,6,4

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

Ca2+ sangre=10,5 mg/dL…12,..

Ca2+ sangre=10mg/dL…9,6,4

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

Aumenta excitabilidad neuromuscularTetania latente (signo de Trouseau…)Excitabilidad neuronal (SNC y periférico)Tetania hipocalcémica (6mg/dL)Tetania mortal (por asfixia)

Depresión del SNC y disminución de la excitabilidad neuromuscularAcortamiento del intervalo QT de ECGArritmias cardíacasAnorexia. EstreñimientoLitiasis biliar y renalDepósito de fosfato cálcico en diversos tejidos:alveolos, túbulos, tiroides, mucosas, arterias (15,17 mg/dL, intoxicación parathormona)

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

¿Qué ocurre en condiciones de

hipocalcemia o hipercalcemia?:

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

Ca-Proteínas1 mmol/L

Ca 2+

1,2 mmol/L

9%0,2 mmol/L Ca X

(unido a aniones: citrato, fosfato)

50% BIODISPONIBLE

41%“SECUESTRADO”

FILTRABLE

Calcio en la sangre y LEC

Importancia: referir calcio plasmático total a albuminemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

CaCa

¿Cómo detectan las concentraciones de Ca extracelular algunas células?: Receptores de membrana específicos

Paratiroides Células C (Tiroides) ____

Epitelio renal Enterocitos Mucosa gástrica Hepatocitos Condrocitos Osteoblastos Osteoclastos Osteocitos Placenta

Pertenece a familia C,superfamilia de genes,similares a otros acopladosa proteínas G

Pertenece a familia C,superfamilia de genes,similares a otros acopladosa proteínas G

Estimula ácido araquidónico (AA)Activa la fosfolipasa A2 (PLA2)Estimula ácido araquidónico (AA)Activa la fosfolipasa A2 (PLA2)

Receptor sensible al Ca 2+ extracelularReceptor sensible al Ca 2+ extracelular

Brown and Macleed. Physiol Rev, 2001, Enero: 239-297Brown and Macleed. Physiol Rev, 2001, Enero: 239-297

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Manejo gastrointestinal de Ca 2+

2.2. Manejo renal de Ca 2+

2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.3. Calcemia.

3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

Regulación de la calcemia (I)

Mecanismos rápidos: Logran equilibrio a pequeñas oscilaciones de la calcemia

1. Ca-unido a proteínas plasmáticas Ca 2+

2. Salida o entrada del Ca 2+ de las células (calciosomas), especialmente:

Enterocitos

Hepatocitos

3. Las sales amorfas del hueso intervienen también en esta normalización rápida de la calcemia (50% de las disminuciones de Ca 2+ en 70´)

Regulación de la calcemia (I)

Mecanismos rápidos: Logran equilibrio a pequeñas oscilaciones de la calcemia

1. Ca-unido a proteínas plasmáticas Ca 2+

2. Salida o entrada del Ca 2+ de las células (calciosomas), especialmente:

Enterocitos

Hepatocitos

3. Las sales amorfas del hueso intervienen también en esta normalización rápida de la calcemia (50% de las disminuciones de Ca 2+ en 70´)

Regulación de la calcemia (II)

Mecanismos hormonales (más lentos):

PTH

Vitamina D3

Calcitonina

Regulación de la calcemia (II)

Mecanismos hormonales (más lentos):

PTH

Vitamina D3

Calcitonina

Paratiroides (Células principales )

Paratiroides (Células principales )

Aspecto graso-parduzco. Situadas en los polos superiores e inferiores del la cara posterior tiroides. Pesan 20-50 mg. 6 mm x 3 mm x 2mmIrrigación: arterias tiroideas superiores e inferiores.Inervación Vegetativa: nervio laringeo superior y nervio laríngeo recurrente

Aspecto graso-parduzco. Situadas en los polos superiores e inferiores del la cara posterior tiroides. Pesan 20-50 mg. 6 mm x 3 mm x 2mmIrrigación: arterias tiroideas superiores e inferiores.Inervación Vegetativa: nervio laringeo superior y nervio laríngeo recurrente

Ca2+ plasmático Ca2+ plasmático

Ca2+ plasmático Ca2+ plasmático

Parathormona (PTH) (hormona hipercalcemiante)

84aa; Pm=9500. Vida media: 4-5h.

Parathormona (PTH) (hormona hipercalcemiante)

84aa; Pm=9500. Vida media: 4-5h.

Preprohormona

Prohormona

Hormona (PTH) (en sangre, hidrólisis):

Péptidos más activosextremo NH2

1. Mejor acceso el hueso2. Mayor vida media que la PTH3. Conserva total actividad

(Proceso postrasduccional)

Expresión PTH: gen en el cromosoma 11 Expresión PTH: gen en el cromosoma 11

(34 aa)

(84 aa, Pm=9500)

(90 aa)

(110 aa)

Receptores PTH Receptores PTH

Se expresan:

Osteoclastos: proliferación y actividad

Osteocitos: aumenta la permeabilidad de membrana osteocítica y su extensión:aumentan prolongaciones-conexiones osteoblastos-osteocitos, osteocitos-osteocitos

Epitelio renal

Se expresan:

Osteoclastos: proliferación y actividad

Osteocitos: aumenta la permeabilidad de membrana osteocítica y su extensión:aumentan prolongaciones-conexiones osteoblastos-osteocitos, osteocitos-osteocitos

Epitelio renalAMPc

Liberación de:1. Enzimas proteolíticas (colagenasas,...), 2. Hidrogeniones (acidifica el medio y favorece la resorción)3. Acidos cítrico y láctico (disuelven sales)

Emisión de prolongacionesFagocitosis

Liberación de:1. Enzimas proteolíticas (colagenasas,...), 2. Hidrogeniones (acidifica el medio y favorece la resorción)3. Acidos cítrico y láctico (disuelven sales)

Emisión de prolongacionesFagocitosis

adenilciclasa

1. Expresión génica

2. Liberación de gránulos secretores

3. Citoesqueleto

Túbulo distalTúbulo proximal

Orina1% Ca fitrado

30 % difusión pasiva

Asa de Henle

Glomérulo60 % 9 %

Túbulo colector

Transporte activoAnCa 2+

Ca 2+

PTH

Ca2+ y unido a aniones

Ca 2+

SANGRE EPITELIO RENAL LUZ TUBULAR

Contratransporte Ca 2+- Na +

3 Na+

Na+

[Ca2+]0.2 Eq/L

[Ca2+]3 mEq/L

Na+

2 K+

Na+/K+

ATPasa

ATP

ADP+PiCa2+

Ca2+

Paracelular

Transcelular

PTH

Ca2+

Ca2+

Ca 2+

Ca 2+

Acción de la PTH sobre el epitelio tubular:

Desmosoma

Unión gap ?

Unión hermética Banda de adhesión

Filamentos de queratina

Ca 2+

Ca 2+

Lámina basal

Aumenta la permeabilidad de las estructuras de unión célula-célula, facilitando la absorción del Ca2+ por vía paracelular.

Ca 2+

Cristales de hidroxiapatita Ca10(PO4) 6(OH) 2

Sales amorfas: fosfato cálcico, CaH (PO4) 2

Osteocitos Ca 2+ATPasa

Ca 2+

Ca 2+

PTH sobre membrana osteocítica. Osteólisis= salida de Ca 2+ por aumento de la permeabilidad de la membrana

sangre

Ca 2+

Ca 2+

PTHPTH

Osteoide:hueso neoformado

Osteocito:Osteoblasto atrapado

Osteoblasto: formadorasde hueso

Osteoclastos:destructoras

Matriz ósea

Canalículo

Acción de la PTH

PTH

25-OHColecalciferol

1,25-OHColecalciferol1. Estimula la movilización de calcio y fosfato: osteolisis.

2. Induce la Actividad deosteoclastos:resorción ósea.

1. Estimula la movilización de calcio y fosfato: osteolisis.

2. Induce la Actividad deosteoclastos:resorción ósea.

1. Reabsorción de Ca2+ en la porción más distal de la nefrona.

2. Pérdida rápida de fosfato. Aumenta la reabsorción de iones magnesio y H+.

1. Reabsorción de Ca2+ en la porción más distal de la nefrona.

2. Pérdida rápida de fosfato. Aumenta la reabsorción de iones magnesio y H+.

Aumento de la absorción de Ca2+ Ca2+

plasmático Ca2+ plasmático

Vitamina D3Vitamina D3

Tiroides: Células C (Parafoliculares)

Tiroides: Células C (Parafoliculares)

CALCITONINA

(hormona hipocalcemiante)

32 aa, Pm= 3400. Vida media: 1 hora. Eliminación renal

CALCITONINA

(hormona hipocalcemiante)

32 aa, Pm= 3400. Vida media: 1 hora. Eliminación renal

Ca2+ plasmático Ca2+ plasmático

Síntesis de calcitonina por las células C para foliculares

del tiroides

Expresión calcitonina: gen en el cromosoma 11 Expresión calcitonina: gen en el cromosoma 11

Células C del tiroides de origen ectodérmico: el gen de la Calcitonina codifica, al menos, tres péptidos

5´ 3´

Transcripción

A DCB E F 3´5´

A DCB CA B E F

Calcitonina y Catacalcina PRGC, 37aa, vasodilatador

+

Receptores calcitonina Receptores calcitonina

Receptor acoplado a Proteínas GInteracción aumenta AMPc

Osteoblastos: proliferación y actividad

Osteocitos: aumenta la actividad Ca-ATPasa de la membrana osteocítica

Receptor acoplado a Proteínas GInteracción aumenta AMPc

Osteoblastos: proliferación y actividad

Osteocitos: aumenta la actividad Ca-ATPasa de la membrana osteocítica AMPc

Osteoide=hueso neoformadoOsteoide=hueso neoformado

adenilciclasa

Expresión génicamRNA colágenos(I,V,XI y XII),glicosaminoglicanos(decorina, biglicano,..)osteocalcina, osteonectina,sialoproteína ósea,albúmina,fosfatasa alcalinaetc.

Cristales de hidroxiapatita Ca10(PO4) 6(OH) 2

Sales amorfas: fosfato cálcico, CaH (PO4) 2

Osteocitos Ca 2+ ATPasa

Ca 2+

Ca 2+

Calcitonina sobre Membrana osteocítica. Disminución de Osteólisis= salida de Ca 2+ por disminución de la permeabilidad de la membrana

Ca 2+ CalcitoninaCalcitonina

Osteoide:hueso neoformado

Osteocito:Osteoblasto atrapado

Osteoblastos: formadoras de hueso

Osteoclastos:destructoras

Matriz ósea

Canalículo

Acción de la calcitonina

Ingesta

Incremento en la secreción GASTRINA

CALCITONINA(promueve la

utilización Ca2+

Por el hueso)

Mecanismo adicional de las

hormonas gastrointestinales,

especialmente la gastrina, que facilita la captación de Ca2+

por el hueso, tras la ingestión de

alimentos

Ca2+ plasmático Ca2+ plasmático

CALCITONINA

Ca2+ plasmáticoCa2+ plasmático

Actividad osteoblástica

Permeabilidad membrana osteocítica. Bombeo Ca2+ alhueso.

Actividad osteoblástica

Permeabilidad membrana osteocítica. Bombeo Ca2+ alhueso.

reabsorción de Ca2+

y fosfato. excreción urinaria de Ca2+ y fosfato.

(más por ausencia de PTHque por efecto específico)

Aumenta pérdidasde Ca2+ secrecionesgastrointestinales

Aumenta pérdidasde Ca2+ secrecionesgastrointestinales

Síntesis y activación de la Vitamina D (I)

Esteroles (derivados del colesterol)7-hidroxicolesterol (piel y procedente de alimentos)

Sardinas, Atún, pescado azul,Boquerones,Mantequilla,....

Sardinas, Atún, pescado azul,Boquerones,Mantequilla,....

Rayos UV

Colecalciferol

Hidroxilación

25-hidroxicolecalciferol

2ª Hidroxilación

1-25-dihidroxicolecalciferol Vitamina D3 (activa)

(-)

(+) PTH

Absorción de Ca2+

Ca2+ Ca2+(-)

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

Intervalo normal

Aporte de vitamina D3 (veces la normal)

25-h

idro

xica

lcif

ero

l p

lasm

àtic

o (

vece

s en

no

rmal

)

Regulación por retroacción del 25-hidroxicolecalciferol

Síntesis y activación de la Vitamina D (I)

Esteroles (derivados del colesterol)7-hidroxicolesterol (piel y procedente de alimentos)

Sardinas, Atún, pescado azul,Boquerones,Mantequilla,....

Sardinas, Atún, pescado azul,Boquerones,Mantequilla,....

Rayos UV

Colecalciferol

Hidroxilación

25-hidroxicolecalciferol

2ª Hidroxilación

1-25-dihidroxicolecalciferol Vitamina D3 (activa)

(-)

(+) PTH

Absorción de Ca2+

Ca2+ Ca2+(-)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

6

5

4

3

2

1

0

Calcio plasmático (mg/dL)N

orm

al

1,25

-dih

idro

xica

lcif

ero

l p

lasm

àtic

o (

vece

s en

no

rmal

)

Regulación por retroacción negativa de la síntesis 1-25-dihidroxicolecalciferol por el Ca2+

Finalidad de esta doble regulación de la activación de la Vitamina D3:

Finalidad de esta doble regulación de la activación de la Vitamina D3:

1. Se evita un exceso de vitamina D3 aunque la ingesta sea abundante

2. Se conservan los depósitos de vitamina D en el hígado en forma de colecalciferol (Hidroxilada se metaboliza en unas semanas). Importancia en países poco soleados.

1. Se evita un exceso de vitamina D3 aunque la ingesta sea abundante

2. Se conservan los depósitos de vitamina D en el hígado en forma de colecalciferol (Hidroxilada se metaboliza en unas semanas). Importancia en países poco soleados.

Colecalciferol (Vitamina D3)

25-hidroxicolecalciferol

1,25-dihidroxicolecalciferol

Promueve la acción de la PTH

reabsorción de Ca2+ y fosfato. excreción urinaria de Ca2+

y fosfato.

Ca2+ plasmático

Ca2+ plasmático

PTH-hidroxilasa

Absorción intestinal de Ca2+ y fosfato. Absorción intestinal de Ca2+ y fosfato.

SANGRE ENTEROCITO(duodeno)

LUZ INTESTINAL

Contratransporte Ca 2+- Na +

Na+

Na+/K+ATPasa

ATP

Ca 2+ATPasaATP

ADP+PiCa 2+ATPasa

ConcentracionesCa2+ 0.2 Eq/L

3 Na+

2 K+

ADP+Pi

Ca2+ Paracelular

Proteina fijadora de Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Ca2+

Actividad fosfatasa alcalina

Vitamina DA favor de gradiente

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Na+

[Ca2+]5 mEq/L

Transcelular

H +

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales2.2. Mecanismos renales2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.

3. Calcemia. 3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

1. ¿A qué va encaminado el metabolismo del calcio?Funciones fisiológicas

2. ¿Qué órganos están implicados?2.1. Mecanismos gastrointestinales2.2. Mecanismos renales2.3. Disponibilidad y utilización del Ca 2+ por el hueso.

3. Calcemia. 3.1. Rango. ¿Por qué tan riguroso control?3.2. Efectos de la hipocalcemia y de la hipercalcemia3.3. ¿Cómo se encuentra el calcio en sangre?Implicaciones en su biodisponibilidad

4. Receptores celulares sensibles al Ca 2+ del LEC5. Mecanismos reguladores de la calcemia:

5.1. De acción rápida.5.2. De acción lenta: PTH, Calcitonina, Vitamina D

6. Control global de la Calcemia

La disminución o el aumento de 1mg/dL de la calcemiadobla la secreción de PTH o de calcitonina

que inducen el efecto contrario, hipercalcemiante o hipocalcemiante, respectivamente,

La disminución o el aumento de 1mg/dL de la calcemiadobla la secreción de PTH o de calcitonina

que inducen el efecto contrario, hipercalcemiante o hipocalcemiante, respectivamente,

Sin embargo, en cuanto a la forma de actuar existen dos diferencias:

1. Calcitonina actúa rápidamente y por corto espacio de tiempo. Su vida media es de 1 hora.

Ejs: Tras la ingesta y después de una tiroidectomía

2. PTH tarda más en actuar (efecto máximo a las 4 horas), pero su efecto persiste por más tiempo.

La calcemia termina dependiendo de la PTH.

Sin embargo, en cuanto a la forma de actuar existen dos diferencias:

1. Calcitonina actúa rápidamente y por corto espacio de tiempo. Su vida media es de 1 hora.

Ejs: Tras la ingesta y después de una tiroidectomía

2. PTH tarda más en actuar (efecto máximo a las 4 horas), pero su efecto persiste por más tiempo.

La calcemia termina dependiendo de la PTH.

Pa

rato

rmo

na

pla

sm

át i

ca

(ng

/mL

)3

1

2

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Calcio plasmático (mg/dL)

200

400

600

800

1000

Ca

lcit

on

ina

pla

s má

tic

a (

pg

/mL

)

CalcitoninaHormona paratiroidea

Efecto crónicoEfecto agudo

Control global de la calcemia

Valor fisiológico

2ª. PTH2ª. PTH

ActivaciónVitamina D3

ActivaciónVitamina D3

Disminución de calcemia Disminución de calcemia

-hidrolasa

Salida de Ca 2+y aumento de

resorción ósea

Salida de Ca 2+y aumento de

resorción ósea

reabsorción Ca 2+y disminución excreción

reabsorción Ca 2+y disminución excreción

Absorción intestinal de Ca 2+

Absorción intestinal de Ca 2+

1ª. Ca 2+1ª. Ca 2+

Calcemia:9,0-10,5 mg/dL

Calcemia:9,0-10,5 mg/dL

Hipercalcemia Hipercalcemia

Aumento excreción Ca 2+al disminuir la reabsorción

por ausencia de PTH

Aumento excreción Ca 2+al disminuir la reabsorción

por ausencia de PTH

Ca 2+Ca 2+1ª

Calcemia:9,0-10,5 mg/dL Calcemia:9,0-10,5 mg/dL

2ª

CalcitoninaCalcitonina

Aumento de formaciónósea y mineralización

Aumento de formaciónósea y mineralización

Aumento eliminación Ca 2+en secreciones

gastrointestinales

Aumento eliminación Ca 2+en secreciones

gastrointestinales

Muchas graciasiccortazar@ceu.es