Cálcio e Fosfato MECAMISMOS REGULADORES DA CONCENTRAÇÃO PLASMÁTICA DE 1,25(OH)2 vitD/PTH/calcitonina/FGF23
Composição elemental do corpo humano (Lehninger, 1975) Elemento % No total de atomos % peso corporal Hidrogenio 63 10,0 Oxigenio 25,5 64,5 Carbono 9,5 18,0 Nitrogenio 1,4 3,1 Calcio 0,31 1,96 Fosforo 0,22 1,08 Cloro 0,08 0,45 Potassio 0,06 0,37 Enxofre 0,05 0,25 Sodio 0,03 0,11 magnesio 0,01 0,04
Conteúdo corporal e distribuição tecidual de cálcio e fósforo em pessoas sadias Cálcio Fósforo Conteúdo total 1.300g 600g % conteúdo total Ossos e dentes 99% 86% LEC 1% 0,08% LIC 0,1% 14%
Funções do cálcio e Pi Acoplamento excitação-contração muscular Transmissão sináptica Agregação plaquetária Coagulação Secreção hormonal e outros mediadores via exocitose 2º mensageiro! Regulação divisão celular Contração muscular Motilidade celular Tráfico vesicular e secreção Iniciação sintese DNA Fertilização Excitação de cones e bastonetes Resistência da estrutura óssea (hidroxiapatita Ca10(PO4)6(OH)2) Metabolismo Energético (ATP) Tampão no plasma e urina (fosfatos: H2PO4-, HPO4-2 e PO4-3) Manutenção integridade celular Regulador atividade enzimática Regulador no transporte de O2 – pela formação da 2,3DPG
[Cálcio] plasmática cte, variação 1-2% ao dia, 8,8-10,5 mg/dL [Fósforo] plasmática variação 50-150% ao dia, 3-4,5 mg/dL
Circadian variation of serum phosphate levels in normal subjects, as reported by Jubiz et al. in 1972 [15] (closed circles) and Portale et al. in 1987 [17] (open circles). Circadian variation of serum phosphate levels in normal subjects, as reported by Jubiz et al. in 1972 [15] (closed circles) and Portale et al. in 1987 [17] (open circles). The data from Jubiz et al. describe mean serum phosphate concentration in 10 normal individuals (8 males, 2 females) aged 22–32 years. Portale et al. reported similar findings in six healthy men aged 26–44 years, on a normal phosphate diet. Becker G J et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2009;24:2321-2324 © The Author [2009]. Published by Oxford University Press on behalf of ERA-EDTA. All rights reserved. For Permissions, please e-mail: journals.permissions@oxfordjournals.org
Formas de cálcio e fósforo encontradas no plasma mg/dL Ionizada Ligada a proteínas Complexada Ca++ 10 50% 45% 5% Pi 4 84% 10% 6% Ca+2 Anions: PO4-3, HCO3-, citrato e lactato Pi Cations: Na+ e K+
Ca2+ H+ Albumina [Ca+2] ionizado ACIDOSE [Ca+2] ionizado ALCALOSE
Movimentos do cálcio e fosfato TECIDOS MOLES LEC
Movimentos do cálcio 30-70% - transporte ativo regulado hormonalmente Secreção cálcio = 300mg/d
Movimentos do fosfato 60-65% - transporte passivo e ativo afavor do gradiente eletrico e de concentração – principalemnte via paracelular T ativo regulado hormonalmente – 15% Secreção fosfato = 210mg/d
FONTES Alimentos: ricos em cálcio e fósforo estão leite e derivados, particularmente queijo Ricos em cálcio: cereais, legumes (águas minerais) Ricos em proteínas fornecem muito fósforo e pouco cálcio: carne, peixe, fígado e ovos NECESSIDADES DIÁRIAS Cálcio: 0,8g para adultos; 1,3g crianças; 1,5g gestante e 2 g lactação Fósforo: 0,9g adultos e 1,3g crianças Relação Ca/P na dieta, satisfatório! – 2:1 ou 1:1
Proteção orgãos vitais Rigidez favorece locomoção e tolera cargas contra a gravidade Homeostase Ca e P Hidroxiapatita – Ca10(PO4)6(OH)2 Reabsorção X Formação Fluxo sg: 200-400 mL/min em adultos Parte orgânica – colágeno tipo 1 Parte mineral – fosfato de Ca+2 58%; carbonato de Ca+2 7%; fluoreto de Ca+2 e fosfato de magnésio 1 e 2%; NaCl <1%
OSSOS E OSSIFICAÇÃO Constituição: Parte orgânica Parte mineral – Sistema haversiano (canal e lamelas) OSSOS E OSSIFICAÇÃO Canal haversiano Espaços de reabsorção Osso trabecular (20%) Constituição: Parte orgânica Parte mineral – fosfato de Ca 58%; carbonato de Ca 7%; fluoreto de Ca e fosfato de magnésio 1 e 2%; NaCl <1% Lacunas (ocupada por osteócitos) Osso compacto (80%)
Osso descalcificado Osso calcinado Lacunas com osteócitos Lacunas canalículos Lacunas Canal haversiano Lacunas com osteócitos Canais haversianos Osso descalcificado Osso calcinado
OSSO Epitélio unicelular OSTEOBLASTO OSTEOCLASTO OSTEÓIDE Vaso sg Osteoblastos Osteócitos Osso intermembranoso Vaso sg Núcleos Osteoclasto OSSO OSTEOCLASTO OSTEOBLASTO OSTEÓIDE Epitélio unicelular
LEC Movimentos do fosfato 90% do fosfato plasmático é filtrado pelos glomérulos, sendo ~85% reabsorvido! LEC < 15%
LEC Movimentos do cálcio 98% carga filtrada é reabsorvida! Sendo cerca de 10% regulada por ação hormonal! LEC < 2%
Glândulas paratireóides Principais Oxifílicas cápsula Vasos sanguíneos Glândulas paratireóides PTH Paratormônio
Fragmento terminal carboxila Sequência sinal Biologicamente ativa Pro Fragmento terminal carboxila resíduos (secretado) Retículo endoplasmático rugoso Vesículas secretoras
Resposta da glândula paratireóide a mudanças na [ ] plasmática de Ca+2 Ca+2 livre plasmático (mM)
Glândulas paratireóides ...inibição sintese e liberação de PTH. Células principais Receptor para Ca+2 [Ca+2] EC... ...inibição sintese e liberação de PTH. Célula principal Grânulo secretor
LS Costanzo, APS, 20, S207-S216, 1998
PTH induz aumento da concentração cálcio iônico através de aumento da reabsorção renal de cálcio e por ativação de osteoclastos. Tem também efeitos anabólico ósseo e fosfatúrico!
H F DeLuca, Am J Clin Nutr, 80, 1689S-96S, 2004
Biossíntese da Vitamina D UV PELE 7-DEHIDRO-COLESTEROL FÍGADO COLECALCIFEROL (VIT. D3) 25-Hidroxilase RIM 1Hidroxilase 25-HIDROXICOLECALCIFEROL 1,25(OH)2-COLECALCIFEROL
1- Canais de cálcio da porção apical dos enterócitos: TRVP5 e TRVP6 DUODENO E JEJUNO 1- Canais de cálcio da porção apical dos enterócitos: TRVP5 e TRVP6 2- Calbindina D-9k e calbindina D-28k: transportadoras de cálcio IC 3- Cálcio-ATPase da membrana plasmática: PMCA Trocador cálcio e sódio: NCX LS Costanzo, APS, 20, S207-S216, 1998
NPT2: co-transportador sódio e fosfatos sangue Espaço intersticial Célula epitelial Lúmen intestinal Síntese proteíca Núcleo NPT2: co-transportador sódio e fosfatos
1,25-(OH)2-colecalciferol (calciferol ou 1,25-(OH)2D3) (ativo) 7-desidrocolesterol Vitamina D3 (colecalciferol) 25-OH-colecalciferol (calcidiol ou 25-OHD3) 1-alfa-hidroxilase 24,25-(OH)2-colecalciferol (inativo) Luz UV (pele) Dieta Fígado Rim 1,25-(OH)2-colecalciferol (calciferol ou 1,25-(OH)2D3) (ativo) 24-hidroxilase Ca+2 PTH Pi
24,25-(OH)2-colecalciferol (inativo) 7-desidrocolesterol Vitamina D3 (colecalciferol) 25-OH-colecalciferol (calcidiol ou 25-OHD3) 1-alfa-hidroxilase 24,25-(OH)2-colecalciferol (inativo) Luz UV (pele) Dieta Fígado Rim 1,25-(OH)2-colecalciferol (calcitriol ou 1,25-(OH)2D3) (ativo) 24-hidroxilase [Ca+2] calcitriol Pi
Figure 4 The endocrine effects of vitamin D on phosphate metabolism Razzaque, M. S. (2009) The FGF23–Klotho axis: endocrine regulation of phosphate homeostasis Nat. Rev. Endocrinol. doi:10.1038/nrendo.2009.196
Calcitriol (VitD3 ativa) atua de modo lento na absorção intestinal de calcio e sobre os ossos, tanto na mineralização de osso recém-formado, assim como tem potente efeito indutor da reabsorção óssea.
Cápsula de tecido conectivo Corte da glândula tireóide Capilar Células foliculares Célula C Folículo tireóideo Colóide Corte da glândula tireóide CALCITONINA
Figure 1 Serum phosphate lowering effects of FGF23 Razzaque, M. S. (2009) The FGF23–Klotho axis: endocrine regulation of phosphate homeostasis Nat. Rev. Endocrinol. doi:10.1038/nrendo.2009.196
FGF23 – fator de crescimento fibroblastico ou de fibroblastos 23 Osteoblastos e osteócitos Sua secreção é estimulada pelo calcitriol e por sobrecarga de fosfato (in vitro e in vivo) Age nos rins induzindo efeito fosfatúrico e suprime a 1-alfa-hidroxilase!
24,25-(OH)2-colecalciferol (inativo) 7-desidrocolesterol Vitamina D3 (colecalciferol) 25-OH-colecalciferol (calcidiol ou 25-OHD3) 1-alfa-hidroxilase 24,25-(OH)2-colecalciferol (inativo) Luz UV (pele) Dieta Fígado Rim 1,25-(OH)2-colecalciferol (calcitriol ou 1,25-(OH)2D3) (ativo) 24-hidroxilase [Ca+2] calcitriol FGF23
HIPOCALCEMIA HIPERCALCEMIA PTH PTH Ca Ca Ca Ca PO4 1,25(OH)2D
HIPOFOSFATEMIA HIPERFOSFATEMIA PTH PTH FGF23 PO4 PO4 PO4 PO4 1.25(OH)D 1.25(OH)D
Outros reguladores do metabolismo de cálcio e do osso Estrogênio: proliferação osteoblastos, receptores Vit D, do GH e progesterona, reduz osteoclastos - reabsorção óssea; GH: estimula proliferação osteoblastos, IGF-1; HT: em excesso estimulam reabsorção óssea; Prolactina: aumenta reabsorção óssea a a atividade da 1-alfa-hidroxilase (Vit D); Glicocorticóides: efeito catabólico;
LEC Movimentos do cálcio 1.000g TECIDOS MOLES Dieta 1.000mg/d 1.000mg (8,8-10,6 mg/dL) Movimentos do cálcio Dieta 1.000mg/d Fezes 825mg/d Absorvido 300mg/d Reabsorvido 9.825mg/d Secretado 125mg/d Deposição 500mg/d Filtrado 10.000mg/d Ressorção Urina 175mg/d 1.000g
LEC Movimentos do fosfato 600g 100g TECIDOS MOLES Dieta 1.400mg/d (2,5-4,5 mg/dL) Movimentos do fosfato Dieta 1.400mg/d Fezes 500mg/d Absorvido 1.100mg/d Reabsorvido 6.100mg/d Secretado 200mg/d Deposição 210mg/d Filtrado 7.000mg/d Ressorção Urina 900mg/d 600g 100g
LEC Movimentos do cálcio e fosfato TECIDOS MOLES PTH calcitonina 1,25-(OH)2-vitD3 PTH calcitonina FGF23
Questão: Por que em países com baixa luminosidade, exemplo Bélgica, mesmo pertencendo ao conhecido primeiro mundo, apresenta raquitismo em crianças e até osteomalácia em adultos? Ordene os efeitos biológicos envolvidos. Qual seria a razão teleológica relacionado ao efeito fosfatúrico do PTH?