Tema 5: Calcio, Fósforo y Su Metabolismo PDF

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. UNIDAD 11 ELEMENTOS INORGANICOS Y MECANISMOS DE REACCIÓN TEMA 5 CALCIO, FÓSFORO Y SU METABOLISMO INTRODUCCIÓN Dentro de los minerales que necesitamos con...

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. UNIDAD 11 ELEMENTOS INORGANICOS Y MECANISMOS DE REACCIÓN TEMA 5 CALCIO, FÓSFORO Y SU METABOLISMO INTRODUCCIÓN Dentro de los minerales que necesitamos consumir en la dieta, se encuentran el calcio y el fósforo. Ambos tienen funciones esenciales en el organismo, como por ejemplo formar la estructura de huesos y dientes, lo que hace que se requieran en cantidades relativamente altas comparadas con otros minerales, El calcio tiene numerosas otras funciones en el organismo, por ejemplo en la acción de las hormonas y en la coagulación sanguínea. El fosforo es esencial para la formación de moléculas muy importantes que tienen que ver con el manejo de la energía y el metabolismo dentro de las células. CALCIO. Este macromineral es el cuarto componente del cuerpo después del agua, las proteinas y las grasas, forma parte importante del esqueleto y los dientes. Supone alrededor del 2% del peso corporal. El ión calcio regula los procesos fisiológicos y bioquímicos, incluyendo: la excitabilidad neuromuscular, la coagulación sanguinea, los procesos secretorios, la integridad de las membranas y el transporte en la membrana plasmática, las reacciones enzimáticas, la liberación de hormonas y neurotransmisores. FUNCIONES EN EL ORGANISMO Y SISTEMA ESTOMATOGNÁTICO * Escsencial para el desarrollo y crecimiento de huesos sólidos y dientes sanos. Favorece la contracción muscular y por ende la contracción del corazón. e — Interviene en la transmisión de impulsos nerviosos, relacionado con las hormonas. * - Reducc el colesterol y disminuye los calambres. e Favorece la coagulación de la sangre. * - Regula el equilibrio ácido — base de la sangre evitando que se vuelva muy ácida, de esta forma neutraliza la acidez que normalmente se produce en el metabolismo de las proteínas. 37 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, DISTRIBUCIÓN DEL CALCIO EN EL CUERPO El cuerpo humano contiene más calcio que cualquier otro mineral esencial. Se encuentra en el hueso y en el liquido extracelular. Aproximadamente existe un kilogramo de calcio por organismo. Pero el 99% se encuentra en huesos y dientes. El calcio se deposita en el esqueleto en forma de hidroxiapatita Cal0 (PO4)6 (OH)2, proporcionando el componente inorgánico y estructural del esqueleto, pero también existen mínimas cantidades de fosfato de calcio, carbonato de calcio, proteínas y glucoproteínas, de este modo el hueso constituye la principal reserva de calcio. Como el hueso es remodelado constantemente, una persona promedio pierde 400 a 500 mg de calcio por día. Si la alimentación de un individuo es baja en calcio, es posible que no haya una cantidad disponible de calcio en sangre para ser devuelto a los huesos, a fin de que los huesos mantengan su resistencia y el organismo se mantenga sano. El calcio en el plasma sanguíneo se encuentra en tres formas: * Unidoa bicarbonato, citratos o fosfatos en un 10%. * Unidoa proteinas en un 40%. * Comocalcio iónico libre en un 50%, el único fisiológicamente activo. La unión del calcio con las proteínas plasmáticas depende del pH, por esta razón la acidosis favorece la forma ionizada, mientras que la alcalos is incrementa la fijación, causando reducción del Ca+2. Es probable que esta sea la causa del entumecimiento y hormigueo relacionados con el síndrome de hiperventila ción, provocando una alcalosis respiratoria aguda. BALANCE DE CALCIO Más que la cantidad de calcio aportada por la dieta tiene importancia la fracción neta absorbida en el intestino, la cual varía en condi ciones fisiológicas (adaptación al aporte de calcio en la dieta, edad, embarazo y lactancia). En condiciones normales, con una ingestión cálcica de 1.000 mg, la verdadera absorción sería de unos 300 mg y el calcio fecal endógeno de 125 mg, con lo cual la absorción neta de calcio sería tan sólo de unos 175 mg/día, similar a la excreción urinaria de calcio en un individuo, alcanzándose así un balance metabólico de calcio equilibrado. El calcio se absorbe en el tubo digestiv o por 38 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. dos mecanismos: un transporte activo saturable dependiente de la vitamina D, que predomina cuando la ingestión cálcica es baja, y un transporte difusible no saturable que predomina cuando la ingestión cálcica es elevada. El transporte activo del calcio es predominantemente en el duodeno, y está favorecido por el menor pH del jugo intestinal y una mayor densidad de receptores de 1,25 dihidroxivitamina D3 (calcitriol). Sin embargo, las zonas donde se produce mayor absorción del calcio dictético son, por su longitud y por el largo tiempo de permanencia de los alimentos, el yeyuno y el fleon. En condiciones basales, el yeyuno absorbe más cantidad de calcio por unidad de superficie que el íleon. El principal regulador de la absorción intestinal del calcio es el calcitriol. El contenido de fósforo de la dicta tiene un efecto importante en la absorción de calcio: una ingestión clevada de aquél disminuye la absorción cálcica. Sin embargo, la deficiencia de fosfato incrementa la absorción de calcio. Estas modificaciones en la absorción parecen estar mediadas por modificaciones en la síntesis de calcitriol y por la formación de complejos insolubles que dificultan la absorción. La hormona de crecimiento, los estrógenos, la PTH, la calcitonina y la furosemida también incrementan la absorción de calcio, mientras que lo disminuyen los glucocorticoides, la hormona tiroidea y las tiacidas. REQUERIMIENTO DIARIOS DE CALCIO EN LAS DIFERENTES EDADES Las recomendaciones actuales de calcio están en un rango entre 700 y 1.300 mg diarios, dependiendo de la edad. Se recomienda para la calcificación adecuada de los dientes y los huesos, una ingestión diaria de calcio de: 360 mg en menores de seis meses 540 mg para niños hasta un año 800 mg de 1 a 10 diez años 1200 mg adolescentes de 10 a 21 años 800 a 1000 mg adultos de 21 años adelante 1200 mg a embarazadas 1500 mg en postmenopáusicas La cantidad dietética recomendada diaria para adolescentes es de 1200 mg, la cual desciende gradualmente a 800 mg para adultos mayores de 18 años. Durante el embarazo 39 Scanned with ACE Scanner  Dra. Carmen Encin,; E BIOQUÍMICA as Barrientos, y la Jactanc la ia. , las mujeres requieren 1200 mg de calcio por día. Los dientes del feto ¡enzan a calcificarse En el útero a finales del primer trimestre del embarazo, g comienzan « g mrimúan hasta que cl niño llega a joven a los 18 a 20 años. co! - CALCIO FUENTES DE a im al le ch e y de ri vados, requesón E imentos de origen an Se encuentra en los al : (contiene abundante proteínas y poca grasa). Abunda en los alimentos deesioor),igen sarvedin getal as, ién magn chía, pistachos (poseen tamb nueces, almendras, frutos sccos, En P es int egr ale s y hor tal iza s, ga mbas, langostinos, higo seco, cereal o, en promedio los quesos aportan 800 _ cantidad exacta puede variar entre uno y otr. calcio por cada 100 gramos Leche, dependiendo del tipo de leche el contenido de calcio puede variar. Por ejemplo, cn un vaso de leche entera (250 ml) podemos encontrar 300 mg de calcio, mientras que en uno de leche desnatada encontramos 320 mg. Yogurt, los yogures que mayores niveles aportan son el griego y el desnatado de sabores, con 150 mg de calcio por cada 100 gramos, seguido del yogur desnatado natural azucarado con 149 mg, y el yogur entero natural con 142 mg. Sardinas, los pescados también nos ayudan a obtener calcio, en especial las sardinas en aceite, que aportan 340 mg de calcio por cada 100 gramos. Almendras, Los frutos secos como las almendras también aportan calcio, pues éstas contienen altas dosis de este mineral: 264 mg por cada 100 gramos, lo que cubre el 26% de la cantidad diaria recomendado para un adulto. Avellanas, aportan 230 mg de calcio por cada 100 gramos. Semillas de sésamo, otras semillas vegetales que nos ayudan a cubrir la cuota de calcio Tecomendada son las semillas de sésamo, pues aportan 975 mg por cada 100 gramos. Asimismo se encuentra en el cacao, coles, cebollas y almendras, contienen abundante calcIcio i. Las legumbres y los vegetales de color obscuro contienen meno cal s cio, como A l espinaca, acelga, brócoli. Los alimentos ali sin¡ valor nutritivo.. e eliminan el calcioy de nuestro cuerpo, entre ellos: ; alim Entos refinados, el alcohol, las cames rojas y el exceso de sal. 40 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. METABOLISMO DE CALCIO Y SU REGULACION.- El calcio se absorbe en el intestino delgado en forma de fosfato de calcio, forma en la cual abunda en la dieta. Gran parte del calcio ingerido no se absorbe y se excreta por heces fecales, orina y en pequeñas cantidades mediante la transpiración. La vitamina D favorece la absorción de calcio en la parte superior del intestino y parcialmente la de fosforo. El calcio en el organismo es regulado principalmente a través de la absorción en el intestino, la reabsorción en el riñón y la entrada y salida del mineral a nivel de los huesos. Estos procesos están bajo la influencia de hormonas como la paratiroidea (PTH) y la vitamina D. El manejo de las reservas de calcio en distintos períodos de la vida cambia, y esto es el resultado de la acción del riñón, el intestino y los huesos. Los niños tienen un balance positivo, donde hay una ganancia neta de calcio, lo cual les asegura un crecimiento adecuado. Los adultos sanos se encuentran en equilibrio (lo que entra iguala a lo que sale), y los adultos mayores suelen tener pérdidas de calcio óseas, fenómeno que debe tratar de evitarse para prevenir la osteoporosis y así las graves consecuencias de fracturas por una mineralización deficiente de los huesos. Los factores que promueven un balance de calcio positivo en adultos son el ejercicio y algunos medicamentos. La inmovilización y la falta de hormonas esteroidales (como el estrógeno en la menopausia) promueven la pérdida de calcio. La regulación exacta del calcio sérico está controlada por el propio calcio a través de un receptor de calcio descrito por primera vez en 1993, y por diversas hormonas, las más importantes de las cuales son la parathormona (PTH) y la 1,25-dihidroxivitamina D3 (1,25(0H)2D3). El mantenimiento de una homeostasis adecuada del calcio, y por tanto de la calcemia, es un proceso complejo y dinámico que implica la absorción y excreción de calcio en el intestino, la filtración y reabsorción en el riñón y su almacenamiento y movilización en el esqueleto. La Hormona paratiroidea o Parathormona (PTH) es un péptido de 84 aminoácidos. Esta hormona previene la hipocalcemia en caso de deficiencia dietética del catión. Cantidades insuficientes de PTH causan el hipoparatiroidismo (es decir se produce disminución del calcio ionizado en el suero y un aumento en la concentración de fosfato). 41 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA a Dra. Carmen Encinas Barrientos. Los síntomas son irritabilidad muscular, cuando es leve causa calambres musculares. En caso de una hipocalcemia prolongada ocasiona cambios cutáneos, cataratas y calcificación de los ganglios basales del encéfalo. La hormona Calcitonina es una hormona peptídica lineal compuesta por 32 aminoácidos que intervienen en la regulación del metabolismo del calcio y del fósforo.Fue descubierta en la tiroides del cerdo en el año 1963. El principal estímulo fisiológico para la secreción de calcitonina por las células C parafoliculares del tiroides es una elevada [Ca2+] plasma. La secreción de calcitonina corrige cuadros de hipercalcemia Y por el contrario cuando hay deficiencias en las células para producir la cantidad suficiente de calcitonina, se produce osteoporosis y la enfermedad inflamatoria de los huesos. La calcitonina también regula el nivel de calcio y otros niveles del mineral en los riñones. Con este fin, esta hormona previene la reabsorción del fosfato por el riñón y aumenta la reabsorción del rifion del calcio y del magnesio, así llevando a la excreción creciente del calcio vía la orina. FACTORES QUE INFLUYEN NEGATIVAMENTE EN LA ABSORCIÓN DE CALCIO. Un exceso de magnesio en el organismo disminuye la absorción de calcio, así como el hexafosfato de inositol que abunda en las gramíneas como la soya, al formar sales insolubles de calcio. El azúcar blanco y harinas blancas refinadas disminuyen la absorción del calcio, porque causan acidez en la sangre. La lactosa, galactosa y azúcares fermentesibles aumentan la absorción de calcio. El exceso de ácido oxálico, presente en las espinacas y tomates. Exceso de grasas y proteínas, En caso de diarreas y cuando la digestión es muy rápida. En la vida sedentaria, por falta de ejercicios y estrés. 42 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. ALTERACIONES DE LA HOMEOSTASIS DEL CALCIO Calcemia: La concentración plasmática del calcio total es de 8,5 - 10,5 mg/ml, se mantiene por las acciones de la vitamina “D” (1.25 dihidroxicolecalciferol), la hormona paratiroidea y la calcitonina. Hipercalcemia: La hipercalcemia es la concentración sérica de calcio total 10,4 mg/dL ( 2,60 mmol/L) o de calcio ionizado 5,2 mg/dL ( 1,30 mmol/L). Las principales causas son hipoparatiroidismo, toxicidad por vitamina D y cáncer. Las características clínicas incluyen poliuria, estreñimiento, debilidad muscular, confusión y coma. El diagnóstico se basa en la medición de la concentración sérica de calcio ionizado y en las concentraciones de hormona paratiroidea. El tratamiento para aumentar la excreción de calcio y reducir la resorción ósea de calcio consiste en solución salina, diuresis de sodio y medicamentos como los utilizados para el tratamiento de los trastornos convulsivos. Hipocalcemia: La hipocalcemia es la concentración sérica total de calcio 8,8 mg/dL (2,20 mmol/L) en presencia de concentraciones plasmáticas normales de proteínas o de una concentración sérica de calcio ionizado 4,7 mg/dL ( 1,17 mmol/L). Las causas abarcan hipoparatiroidismo, deficiencia de vitamina D y nefropatía. Las manifestaciones incluyen parestesias, tetania y, cuando son graves, provocan convulsiones, encefalopatía e insuficiencia cardíaca. El diagnóstico requiere la medición de la calcemia, con ajustes en función de la concentración sérica de albúmina. El tratamiento consiste en la administración de calcio, a veces con vitamina D. EFECTO DEL EMBARAZO SOBRE EL METABOLISMO DEL CALCIO EN EL DIENTE cariosa; Durante el embarazo existen condiciones bucales ideales para mayor actividad porque el en este sentido prevalece la creencia de que ésta lesión cariogénica se produce calcio de los dientes es extraído por el nuevo ser. no existe Muchos estudios han demostrado que a diferencia del esqueleto, en este periodo desmineralización de los dientes. El esmalte tiene un intercambio mineral muy lento. los Gran parte de lo que ocurre en el esmalte, tiene lugar por recambio de minerales con es de la saliva y no por disminución de calcio. En este sentido, se plantea que el calcio no extraido del tejido dentario. Las cantidades totales de calcio y fósforo que necesita el feto durante el embarazo sólo representan 1/50 de la cantidad presente en los huesos maternos. 43 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. No obstante, una deficiente incorporación de Ca/P en la dieta materna hace que disminuya la concentración de estos iones en los líquidos extracelulares. de Esta pérdida del contenido mineral es reversible; se puede recuperar con la ingestión alimentos ricos de estos minerales. FÓSFORO humano, el 85% se encuentra en El fósforo es el segundo mineral abundante en el cuerpo órganos como el corazón, los riñones, cl hueso, el resto se encuentra en la sangre y varios a otras sustancias, tales como enzimas el cercbro y los músculos. Este clemento se asocia s nucleicos y a carbohidratos (fosfatasa ácida y fosfasa alcalina), proteínas, ácido el 80% está presente en los huesos y El fosforo se encuentra en cada célula del cuerpo, dientes. uras de huesos frágiles, del raquitismo y Puede ser beneficioso en el tratamiento de fract de los dientes. FUNCIONES DEL FÓSFORO: el cuerpo usa los carbohidratos y las Este cumple un papel importante en la forma como zca proteína para el crecimiento, grasas. También es necesario para que el cuerpo produ smo, el fósforo ayuda al cuerpo a conservación y reparación de células y tejidos. Asimi para almacenar energía. producir ATP, una molécula que el cuerpo utiliza B. También ayuda con lo siguiente: El fósforo trabaja con las vitaminas del complejo palpitaciones normales y Funcionamiento de los riñones, contraccion de músculos, transmisión de señales nerviosas. Haciendo una lista de sus funciones: 0 Componente estructural de los huesos O Interviene en la formación del diente — esmalte O Mantiene el funcionamiento del corazón y de los riñones. O Proporciona energía en el metabolismo de grasas y almidones 0 Reduce el dolor de la artritis [ Previene el cáncer O En a saliva actúa como antimicrobiano 44 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. O Ayuda a cicatrizar heridas bucales () Este mineral es necesario en la utilización de carbohidratos, grasas, y de proteina para el crecimiento, mantenimiento y reparación de células y producción de energia. C Proporciona la energía para las contracciones del músculo y los impulsos del nervio. D Favorece la transferencia genética de rasgos hereditarios. Componente esencial del DNA y RNA. O Componente de fosfolipidos, mantienen el nivel del pH (acidez y alcalinidad) de la sangre y ayudan a la secreción de hormonas. U Interviene en la preparación de la glucosa para la formación de energía Su riesgo es el exceso en la alimentación de este elemento, con dietas ricas en came (porque contienen más fósforo que calcio) y pueden producir con mucha frecuencia osteoporosis entre mujeres que consumen mucha came. Pero sin embargo una alimentación a base de leche y huevos es decir, una alimentación ovolactovegetariana impide el riesgo de ingerir un exceso de fósforo. Los antiácidos y un exceso de hierro o magresio, agotan los niveles de fósforo en el cuerpo humano. FUENTES. Se encuentra en la leche, yogurt, requesón, cerdo, atún, pollo, semilla de girasol, mani o cacahuates trigo, pan de trigo integral, tallarín, arroz, patatas, maiz, guisantes, brócoli. Pescado (sardinas, salmón, bacalao, trucha, almejas, gambas). Came de ave (pollo, pavo, pato), cerdo y de ternera (hígado y sesos). Leche, queso y huevos. Cereales integrales (pan integral, avena, harina de trigo, arroz blanco REQUERIMIENTO DIARIO DE FÓSFORO: El aporte dietético y fracción absorbida suele ser superior al requerimiento diario (580- 1.055mg/día). El 60-70% del fosfato de la dieta se absorbe en el intestino delgado (especialmente en el yeyuno) mediante vías dependientes e independientes del sodio que pueden implicar a la vitamina D En este sentido la ingesta dietética de referencia de fósforo es: a5 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos.. 0 a 6 meses: 100 miligramos por día (mg/dia). 7 a 12 meses: 275 mg/dia. 1 a 3 años: 460 mg/día. 4 a 8 años: 500 mg/día. 9 a 18 años: 1,250 mg/día. Adultos: 700 mg/dia Mujeres embarazadas o lactantes:. Menores de 18 afios: 1,250 mg/dia s Mayores de 18: 700 mg/día METABOLISMO Y REGULACIÓN DEL FÓSFORO El fósforo dietario es fácilmente absorbido en el intestino delgado, y en individuos saludables, el exceso de fósforo es excretado por los riñones bajo la acción regulatoria de las hormonas endocrinas: hormona paratiroidea (HPT), vitamina D, y el factor de crecimiento de fibroblastos 23 (FGF-23). La concentración de fósforo en la sangre está determinada por un equilibrio entre la absorción del fósforo de la dieta en el intestino, el almacenamiento en los huesos, y la eliminación a través de la orina. La regulación más importante de los niveles de fósforo en la sangre ocurre a nivel renal (eliminación por la orina). Este control conlleva una importante regulación hormonal por parte de la hormona paratiroidea (PTH) y el llamado factor de crecimiento de fibroblastos 23 (FGF23). FGF23: el FGF23-Klotho es una hormona peptídica producida por osteocitos, osteoblastos y células de estirpe mesenquimal, que se estimula por concentraciones elevadas de fósforo y calcitriol. Precisa para conformar su receptor al cofactor Klotho. Causa fosfaturia por inhibir su reabsorción tubular al evitar la expresión de los trasportadores, a la vez que inhibe la l-a-hidroxilasa y activa la 24-hidroxilasa, reduciendo las concentraciones de calcitriol y la absorción de fosfato (y calcio). Dada la participación del fósforo en tantos procesos biológicos, niveles bajos en la sangre o bien pérdidas del mineral pueden causar enfermedades serias, aunque dado que está ampliamente disponible en la dieta, la deficiencia es poco común. Por otra parte, y dada la relevancia del control renal de los niveles de fósforo en la sangre, en pacientes con 46 Scanned with ACE Scanner BIOQL 10QUIMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos, deficiencia renal crónica resulta muy dificil el manejo de este mineral, El sis gastrointestinal lo sigue incorporando, y los riñones no son capaces dc' elimsi]:wlml1 excedente, con lo que hay una acumulación dañina, que afecta la regulación de cal a'r c genera. una elevacion en la PTH, que termina dañando distintos órgan CKT, , £anos por acumulación ABSORCIÓN Y EXCRECIÓN DEL FÓSFORO.- El! fosforodsuele absorber: se en forma de fí osfato inorgánico i i en el túbulo ú renal, el mismo que es inhibido por la hormona paratiroidea, causando un aumento de su excreció:.. urinaria. - E La forma inorgánica del fósforo está sujeta a la acción de la hormona paratiroidea a nivel del túbulo renal. En tanto que el fósforo presente en el suero sanguínco, varía en forma inversa con las fluctuaciones de la glucemia (glucosa en sangre), por ejemplo un aumento de glucosa (hiperglucemia) va acompañado por un descenso de fósforo sanguíneo (hipofosfatemia). FOSFATEMIA Y SUS ALTERACIONES: La concentración normal de fósforo inorgánico en el suero sanguíneo de los adultos es de 3.5 mg% y en los niños de 4.5 a 5.5mg%. dl (0,81-1,45mmol/1) en La concentración sérica de fósforo oscila entre 2,5 y 4,5mg/ y durante la gestación. El adultos, con niveles más altos en la infancia, la adolescencia intermediario y otras funciones fosfato intracelular está implicado en el metabolismo es fundamental para la mineralización celulares esenciales, mientras que el extracelular en un estrecho rango mediante la regulación de la matriz ósea. La fosforemia se mantiene y la reabsorción tubular renal de fosforo. de la absorción intestinal, la redistribución en la son situaciones clínicas frecuentes, aunque, La hipofosfatemia y la hiperfosfatemia. Sin embargo, de las ocas ione s, se trata de alteraciones leves y poco sintomáticas mayoría co. severos que requieren tratamiento específi pueden presentarse cuadros agudos y a 2,5mg/dl, se defi ne com o la con cen tra ción de fósforo sérico inferior La hipofosfatemia o grave (