Metabolismo del calcio y el fósforo, parathormona, calcitonina y vitamina D

Metabolismo del Calcio y Fósforo

Tema 41. Metabolismo del calcio y el fósforo. Parathormona, calcitonina y vitamina D.

Parathyroid hormone (PTH) 5) Parathyroid glands martine Bone Kidney Intestines drcom/time dreomrtime Ca++ release G D G Ca++ absorb vitamin Activation

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 1 Dra. María Del Nogal Ávila maria.nogalavila@ceu.es dreamstimeTema 41. Metabolismo del calcio y el fósforo. Parathormona, calcitonina y vitamina D.

Metabolismo del Calcio y Fosfato

41.1. Metabolismo del calcio y el fosfato.

48.1.1. Funciones del calcio 48.1.2. Distribución corporal del calcio 48.1.3. Funciones del fosfato 48.1.4. Fisiología del hueso

Hormonas Reguladoras de Calcio y Fosfato

41.2. Hormonas reguladoras de la concentración de calcio y fosfato

48.2.1. Hormona Paratiroidea (PTH) 48.2.2. Calcitonina 48.2.3. Vitamina D 48.2.4. FGF23

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 241.1. Metabolismo del calcio y el fósforo

La regulación del calcio y el fosfato están íntimamente ligadas:

• Son los principales componentes de los cristales de hidroxiapatita de la porción mineral del hueso [Ca10(PO4)6(OH)2]
• Están regulados por las mismas hormonas:
  • Parathormona (PTH)
  • 1,25- dihidroxivitamina D(Calcitriol)
  • Calcitonina

En dicha regulación están involucrados el hueso, los riñones y el intestino.

. Calcitriol - V Ca 1PTH 1Ca tP İP

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 341.1. Metabolismo del calcio y el fósforo

Funciones del Calcio

41.1.1. Funciones del calcio

El balance del calcio es muy importante porque tiene muchas funciones fisiológicas:

• Transmisión del impulso nervioso
• Contracción muscular
• Coagulación sanguínea
• Aprendizaje y memoria
• Mitosis y división celular
• Procesos de secreción
• ...

Activated platelet Ciot Fari ASCB Latido cardiaco + ® 200 Mas Sidin Ning, Inc. Coagulación sanguínea Fagocitosis CALCIO (Ca2+) Transmisión del impulso nervioso División celular

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 441.1. Metabolismo del calcio y el fósforo

Funciones del Fosfato

41.1.3. Funciones del fosfato

El balance del fósforo es también muy importante porque tiene muchas funciones fisiológicas:

• Fosfolípidos de membranas, ATP, ADN,
• Principal tampón intracelular y también urinario
• Matriz ósea

NH2 O O O N. N HO-P-O-P-O-P-O - 1 N N OH OH OH OH OH

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 541.1. Metabolismo del calcio y el fósforo

Fisiología del Hueso

41.1.4. Fisiología del hueso

El hueso es un tejido que se encuentra en continúo remodelado. Las células que lo componen regulan este proceso:

• Osteocitos: Células quiescentes reguladoras
• Osteoblastos: Formación de hueso
• Osteoclastos: Eliminación de hueso

Su función va a estar regulada por los mecanismos hormonales que controlan la homeostasis del calcio y el fosfato

Precursores de osteoclastos Células madre Osteoclasto mononuclear (preosteoclastos) M-CSF IL-6R- RANK . RANKL OPG Osteoclastos (multinucleados) Vitamina D IL-6 Osteoblastos PTH .2+ P Nucleación FORMACIÓN DE HUESO e REABSORCIÓN DE HUESO Factores de crecimiento Osteocitos

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. 6 Ca2 Zona de sellado Fibras de colágeno

Hormonas Reguladoras

41.2. Hormonas reguladoras

1. Hormona Paratiroidea (PTH)
2. Calcitonina
3. Vitamina D
4. FGF23

VIN .IVINIVIIN N-terminal - 10 20 PTH (1-34) 30 C-fragment sequence SO 40 34 60 84 Leu H H Thr Ser PTH (1-84) Gly H CH3, H 4.3 H2C CH3 H H CH3 CH, ---- H CH2 Pro --- I Cys Leu H Asn Cys N HO -H H 70 80 Calcitonin

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 741.2. Hormonas reguladoras

Hormona Paratiroidea (PTH)

41.2.1. Hormona Paratiroidea (PTH)

• El ser humano tiene cuatro glándulas paratiroideas, situadas detrás de la glándula tiroides.
• Cada una de las glándulas paratiroideas tiene un tamaño de 6 mm de longitud, 3 mm de ancho y 2 mm de grosor.

Musculatura de la laringe Lóbulo tiroideo izquierdo Glándulas paratiroides Glándulas paratiroides Lóbulo tiroideo derecho Tráquea

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 841.2. Hormonas reguladoras

Células de las Glándulas Paratiroideas

41.2.1. Hormona Paratiroidea (PTH)

• Las glándulas paratiroideas contienen dos tipos de células:
  • Células principales: secretan la hormona paratiroidea (PTH).
  • Células oxifilas

Capsule Parathyroid Thyroid Chief cell Oxyphil cell Parathyroid gland Células oxífilas Células principales: PTH 0) Follicular cell - Thyroid gland Blood vessel Parafollicular cell Portion of the thyroid gland (left) and parathyroid gland (right) Figure 18-13c Principles of Anatomy and Physiology, 11/e 2006 John Wiley & Sons

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 941.2. Hormonas reguladoras

Secreción de Hormona Paratiroidea

41.2.1. Hormona Paratiroidea (PTH)

La hormona paratiroidea se secreta cuando la concentración de Ca2+ es baja o la de fosfato es alta. Por el contrario, la secreción de la PTH se inhibe cuando aumenta la concentración de Ca2+ en sangre.

Homeostasis de Calcio Calcitonina Glándula tiroides libera calcitonina Estimula deposición de Ca2+ en huesos Reduce la entrada de Ca2+ en riñones ESTIMULO: Elevación de niveles de Ca2+ sanguíneo (imbalance) Homeostasis: Niveles normales de Calcio en sangre (cerca de 10 mg/100 mL) ESTIMULO: Caída de niveles de Ca2+ sanguíneo (imbalance) Activa vitamina D Glándula paratiroides libera hormona Paratiroides (PTH) Glándula paratiroides Estimula liberación de Ca2+ de huesos Incrementa entrada de Ca2+ en riñones Incre menta entrada de Ca2+ en intestinos PTH Efecto principal: la aumenta concentración plasmática de calcio y disminuye la de fosfato

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad LO San Pabloo La hormona paratiroidea:

• aumenta la osteolisis y la liberación de Ca2+ a la sangre.

En el riñón promueve la reabsorción de Ca2+, la pérdida de fósforo y la formación de calcitriol en el riñón.

Small intestine Dietary calcium Ca2+ Calcium in feces 1-2 días Calcitrol (PTH, prolactin) Some calcium is secreted into the small intestine. Bone ECF Kidney Passive filtration Calcitonin ,2+ Ca2+ PTH PTH + Ca2+ in kidney tubules Calcitriol Cortisol Calcitonin - minutos Electrochemical gradient Active transport 2-3 horas Cells [ free Ca2+] 0.001 mM Ca2+ in urine KEY PTH = parathyroid hormone Copyright @ 2007 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. 41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 11 Aumenta la concentración plasmática de calcio [ Ca2+] 2.5 mM

Calcitonina

41.2. Hormonas reguladoras 41.2.2. Calcitonina

• La calcitonina es una hormona peptídica secretada por las células parafoliculares o células C de la glándula tiroidea.
• La calcitonina se libera al aumentar los niveles de calcio en el suero.
• La acción de la calcitonina es la opuesta a la PTH, aunque su efecto en el metabolismo del Ca2+ es menor.

(b) Section of thyroid gland Thyroid follicle Capsule of connective tissue C cells secrete calcitonin. Capillary Follicular cells secrete thyroid hormone. Colloid is a glycoprotein. Copyright @ 2007 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. 41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad 12 San Pabloo La calcitonina:

• disminuye los niveles de Ca2+ en la sangre.
• promueve los depósitos de Ca2+ en el hueso
• inhibe la formación de osteoclastos.

Small intestine Dietary calcium Ca2+ Calcium in feces Calcitrol (PTH, prolactin) Some calcium is secreted into the small intestine. Bone ECF Kidney - Passive filtration Calcitonin [ Ca2+] 2.5 mM Ca2+ PTH PTH + Ca2+ in kidney tubules Calcitriol Calcitonin - Cortisol Electrochemical gradient Active transport Cells 2-3 horas > [ free Ca2+] 0.001 mM Ca2+ in urine KEY PTH = parathyroid hormone 1-2 días Disminuye la concentración plasmática de calcio y favorece la formación de hueso. minutos

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad San Pablo 13

Vitamina D

41.2. Hormonas reguladoras 41.2.3. Vitamina D

• La luz ultravioleta del sol transforma el 7 dehidrocolesterol en colecalciferol (Vitamina D3)
• El colecalciferol es transformado en 25-OH-colecalciferol en el hígado.
• Finalmente, el 25-OH-colecalciferol es transformado en el riñón en 1 a, 25 dihidroxicolecalciferol, la hormona activa: Vitamina D

Endogenous precursors Diet (fortified milk, fish oil, egg yolks) Sunlight on skin KEY Vitamin D Stimulus Vitamin D pathway Liver Efferent pathway Effector 25-hydroxycholecalciferol (25(OH)D3) Systemic response + Kidney Parathyroid hormone Plasma Ca2+ D 1, 25-dihydroxycholecalciferol (1,25(OH)2D3, or calcitriol) Bone, distal nephron, and intestine + 1 Plasma Ca2+ Copyright @ 2007 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. 41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad 14 San Pabloo La vitamina D:

• Aumenta la reabsorción renal de calcio
• promueve la absorción de calcio en el intestino
• Como consecuencia, promueve la calcificación ósea.

METABOLISMO NORMAL DE LA VITAMINA D Irradiación ultravioleta del 7-dehidrocolesterol de la piel Vitamina D en la sangre - D-25- hidroxilasa Absorción de la vitamina D de la dieta en el intestino delgado 25-OH-D P Ca 0-1-hidro xilasa Ca P Mineralización ósea + de la absorción de Ca y P 1.25 (OH);D Niveles séricos normales de Ca (normocalcemia) y de P

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad 15 San PabloEn resumen:

• PTH: [Ca2+] > ^ PTH
• ^ la reabsorción de Ca2+ en el intestino
• ^ la degradación del hueso
• Calcitonina: 1 [Ca2+] > 1 Calcitonina
• Tla calcificación ósea.
• Vitamina D:
• ^ la reabsorción de Ca2+ en el intestino
• ^ la calcificación ósea.

41. Metabolismo del calcio. Parathormona, calcitonina y vitamina D. CEU Universidad L6 San Pablo