TBL 2 Regulation of Calcium, Phosphorus, and Phosphates PDF

TBL 2 Regulación del calcio, fósforo y fosfatos y sus hormonas Tres hormonas regulan la homeostasis del calcio: El 1,25-Dihidroxicolecalciferol, derivado de la vitamina D, aumenta la absorción de calcio en el intestino. La PTH, secretada por las glándulas paratiroides, moviliza calcio de los huesos...

TBL 2 Regulación del calcio, fósforo y fosfatos y sus hormonas Tres hormonas regulan la homeostasis del calcio: El 1,25-Dihidroxicolecalciferol, derivado de la vitamina D, aumenta la absorción de calcio en el intestino. La PTH, secretada por las glándulas paratiroides, moviliza calcio de los huesos y aumenta la excreción de fosfato en la orina. La calcitonina, producida por células de la glándula tiroides, inhibe la resorción ósea. Balance de calcio y fósforo Calcio El calcio libre e ionizado (Ca2+) en los fluidos corporales es esencial para la coagulación de la sangre, la contracción muscular y la función nerviosa. La hipocalcemia provoca excitación del sistema nervioso y tetania hipocalcémica. La hipercalcemia deprime el sistema nervioso y la actividad muscular La absorción de calcio ocurre a través de la membrana apical del enterocito mediante canales de calcio TRPV6. El calcio absorbido se une a calbindin-D9k en el citosol y se transporta a la membrana basolateral. La exportación al torrente sanguíneo se realiza a través de NCX1 (utilizando la baja concentración intracelular de sodio) o PMCA1b, con consumo de energía celular. La regulación positiva de 1,25-dihidroxicolecalciferol afecta los niveles de expresión de TRPV6, calbindin-D9k y PMCA1b. El 90% del calcio del filtrado glomerular se reabsorbe en los túbulos proximales, las asas de Henle y los túbulos distales tempranos. TBL 2 1 En los túbulos distales tardíos y en los conductos colectores iniciales, la reabsorción del 10% restante es más variable, dependiendo de la concentración de iones calcio en la sangre. Fósforo La excreción renal de fosfato sigue un mecanismo de desbordamiento. Cuando la concentración de fosfato en el plasma es inferior a aproximadamente 1 mmol/L, se reabsorbe todo el fosfato en el filtrado glomerular, y no se pierde fosfato en la orina. Por encima de esta concentración crítica, la tasa de pérdida de fosfato es directamente proporcional al aumento adicional de la concentración de fosfato en el plasma. Los riñones regulan la concentración de fosfato en el líquido extracelular ajustando la tasa de excreción de fosfato según la concentración de fosfato en el plasma y la tasa de filtración de fosfato por los riñones. La absorción de fósforo inorgánico en el duodeno y el intestino delgado se realiza a través del transportador Na-Pi-IIb, que utiliza el gradiente de TBL 2 2 concentración de Na+ establecido por la Na, K ATPasa en la membrana basolateral. Vitamina D e hidroxicolecalciferoles TBL 2 3 El transporte activo de Ca2+ y PO(4)-3 desde el intestino se incrementa mediante un metabolito de la vitamina D. La vitamina D3 (colecalciferol) se produce en la piel de los mamíferos a partir del 7-dehidrocolesterol por la acción de la luz solar. La vitamina D3 y sus derivados hidroxilados se transportan en el plasma unidos a la proteína fijadora de vitamina D (DBP). La formación de 1,25-dihidroxicolecalciferol en los riñones está regulada retroalimentadamente por los niveles de Ca2+ y PO4 en plasma. Niveles altos de Ca2+ reducen la producción de 1,25dihidroxicolecalciferol, promoviendo en su lugar la producción de dihidroxicolecalciferol, un metabolito menos activo. Niveles bajos de Ca2+ y PO43– estimulan la producción de 1,25dihidroxicolecalciferol. La 1α-hidroxilasa renal, responsable de la formación de 1,25dihidroxicolecalciferol, es estimulada por la PTH y la baja concentración de PO43–, e inhibida por niveles elevados de PO43–. TBL 2 4 💡 FGF23 es un regulador de la homeostasis del fosfato, afecta indirectamente a la homeostasis del calcio al disminuir la producción de 1,25(OH)2D y, por lo tanto, reducir la absorción intestinal de calcio. Hormona paratiroidea (PTH) La PTH se sintetiza en forma de preprohormona en los ribosomas. En el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi, la preprohormona se corta primero a una prohormona de 90 aminoácidos y luego a la hormona misma con 84 aminoácidos. La hormona final se empaqueta en gránulos secretorios en el citoplasma de las células paratiroides. TBL 2 5 Compuestos más pequeños adyacentes al extremo N-terminal de la molécula muestran actividad completa de PTH. La eliminación rápida de la hormona completa de 84 aminoácidos por los riñones, junto con la persistencia de los fragmentos durante horas, significa que una gran parte de la actividad hormonal se atribuye a los fragmentos. Efectos La PTH proporciona un mecanismo para controlar las concentraciones extracelulares de calcio y fosfato al regular la reabsorción intestinal, la excreción renal y el intercambio entre el líquido extracelular y el hueso de estos iones. El exceso de actividad provoca una liberación rápida de sales de calcio de los huesos, con hipercalcemia en el líquido extracelular, la hipofunción de las glándulas paratiroides causa hipocalcemia. El aumento de la concentración de calcio debido a la PTH se debe a dos efectos principales: aumento de la absorción de calcio y fosfato en los huesos y reducción rápida de la excreción de calcio por los riñones. La disminución de la concentración de fosfato se debe a un fuerte efecto de la PTH que aumenta la excreción renal de fosfato, contrarrestando el aumento de la absorción de fosfato en el hueso. La movilización de calcio y fosfato de los huesos por la PTH ocurre en dos fases: } Fase rápida: comienza en minutos y se incrementa durante varias horas, involucrando la activación de células óseas existentes Fase lenta: requiere días o semanas, implicando la proliferación de osteoclastos y un aumento significativo de la resorción osteoclástica del hueso La PTH disminuye la excreción de calcio y aumenta la excreción de fosfato por los riñones, también aumenta la absorción intestinal de calcio y fosfato. TBL 2 6 Efectos de la PTH en el cuerpo. Regulación La producción de la PTH está principalmente controlada por el nivel del Ca2+ en sangre. Los cambios en la concentración calcio en el líquido extracelular son detectados por el receptor sensor de calcio (CSR) en las células paratiroideas. El CSR es un receptor acoplado a proteína G que, cuando se estimula con iones de calcio, activa la fosfolipasa C, aumentando la formación de inositol 1,4,5trifosfato y diacilglicerol. Esta actividad estimula la liberación de calcio de las reservas intracelulares, reduciendo la secreción de PTH. En contraste, la disminución de la concentración de iones calcio en el líquido extracelular inhibe estas vías y estimula la secreción de PTH. El aumento de Pi plasmático estimula la secreción de PTH al reducir los niveles plasmáticos de Ca2+ libre e inhibir la formación de 1,25-dihidroxicolecalciferol. TBL 2 7 Calcitonina La calcitonina disminuye la concentración plasmática de calcio y tiene efectos opuestos a los de la PTH. Sin embargo, es menos importante en la regulación de calcio. La síntesis y secreción de calcitonina se produce en las células parafoliculares, o células C, que se encuentran en el líquido intersticial entre los folículos de la glándula tiroides. 💡 Los agonistas β-adrenérgicos, la dopamina y los estrógenos también estimulan la secreción de calcitonina. También la gastrina, la colecistoquinina (CCK), el glucagón y la secretina pueden estimularla. La calcitonina reduce la concentración plasmática de calcio de dos maneras: Efecto inmediato: disminuye las actividades de absorción de los osteoclastos y el efecto osteolítico de la membrana osteocítica en todo el hueso, favoreciendo el depósito de calcio en el hueso. Efecto más prolongado: es reduce la formación de nuevos osteoclastos. Esto conduce a una disminución en el número de osteoclastos y osteoblastos, resultando en una actividad osteoclástica y osteoblástica reducida durante un período prolongado. Aún así, la calcitonina tiene un efecto débil sobre la concentración plasmática de calcio en adultos: TBL 2 8 La reducción inicial de la concentración de calcio causa la estimulación de la PTH, anulando en gran medida el efecto de la calcitonina. En adultos, las tasas diarias de absorción y deposición de calcio son pequeñas, y aunque la calcitonina reduce la tasa de absorción, su efecto en la concentración plasmática de calcio es limitado. Es por esto, que el efecto de la calcitonina es mucho mayor en niños. Formación y resorción ósea Las sales de calcio intercambiables en los huesos, aproximadamente del 0.5% al 1% del total de sales de calcio del hueso, actúan como un “buffer” ante cambios en los niveles de calcio. Estas sales intercambiables se depositan o absorben rápidamente en respuesta a cambios en las concentraciones de calcio y fosfato en el líquido extracelular. Los osteoblastos son responsables de la formación ósea, derivados del mesénquima y expresando el factor de transcripción Runx2. Los osteoclastos, por otro lado, están involucrados en la resorción ósea. RANKL expresado en células estromales, osteoblastos y linfocitos T interactúa con RANK en los monocitos, lo que lleva a la diferenciación de los osteoclastos. La formación de osteoclastos está regulada por los osteoblastos a través de los mecanismos RANKL-RANK y M-CSF-CSF1R, mientras que el control endocrino, incluyendo hormonas como el PTH y el estrógeno, desempeña un papel significativo en el metabolismo del calcio. TBL 2 9