Metabolismo del calcio

metabolismo del calcio es el movimiento y la regulación de los iones de calcio (Ca²⁺) en (a través del intestino) y fuera. (a través del intestino y los riñones) del cuerpo, y entre compartimentos corporales: el plasma sanguíneo, los fluidos extracelulares e intracelulares y los huesos. El hueso actúa como un centro de almacenamiento de calcio para depósitos y retiros según lo necesite la sangre a través de una remodelación ósea continua.

Un aspecto importante del metabolismo del calcio es la homeostasis del calcio plasmático, la regulación de los iones de calcio en el plasma sanguíneo dentro de límites estrechos. El nivel de calcio en plasma está regulado por las hormonas hormona paratiroidea (PTH) y calcitonina. La PTH es liberada por las células principales de las glándulas paratiroides cuando el nivel de calcio en plasma cae por debajo del rango normal para aumentarlo; La calcitonina es liberada por las células parafoliculares de la glándula tiroides cuando el nivel plasmático de calcio está por encima del rango normal para reducirlo.

Contenido del compartimento corporal

El calcio es el mineral más abundante en el cuerpo humano. El cuerpo adulto medio contiene en total aproximadamente 1 kg, el 99% en el esqueleto en forma de sales de fosfato cálcico. El líquido extracelular (LEC) contiene aproximadamente 22 mmol, de los cuales aproximadamente 9 mmol se encuentran en el plasma. Se intercambian aproximadamente 10 mmol de calcio entre el hueso y el LEC en un período de veinticuatro horas.

Concentración en sangre

La concentración de iones de calcio dentro de las células (en el líquido intracelular) es más de 7000 veces menor que en el plasma sanguíneo (es decir, <0,0002 mmol/L, en comparación con 1,4 mmol/L en el plasma).

Niveles plasmáticos normales

La concentración plasmática de calcio total está en el rango de 2,2 a 2,6 mmol/L (9 a 10,5 mg/dL), y el calcio ionizado normal es de 1,3 a 10,5 mg/dL. 1,5 mmol/L (4,5 a 5,6 mg/dL). La cantidad de calcio total en la sangre varía con el nivel de albúmina plasmática, la proteína más abundante en el plasma y, por lo tanto, el principal portador de calcio unido a proteínas en la sangre. Sin embargo, el efecto biológico del calcio está determinado por la cantidad de calcio ionizado, más que por el calcio total. Por lo tanto, es el nivel de calcio ionizado en plasma el que está estrechamente regulado para permanecer dentro de límites muy estrechos mediante sistemas homeostáticos de retroalimentación negativa.

Entre el 35 y el 50% del calcio en plasma está unido a proteínas y entre el 5 y el 10% está en forma de complejos con ácidos orgánicos y fosfatos. El resto (50-60%) está ionizado. El calcio ionizado puede determinarse directamente mediante colorimetría o leerse a partir de nomogramas, aunque la utilidad de estos últimos es limitada cuando el pH y el contenido de proteínas del plasma se desvían mucho de lo normal.

Función

El calcio tiene varias funciones principales en el cuerpo.

Unido a proteínas séricas

Se une fácilmente a proteínas, particularmente aquellas con aminoácidos cuyas cadenas laterales terminan en grupos carboxilo (-COOH) (por ejemplo, residuos de glutamato). Cuando se produce dicha unión, las cargas eléctricas en la cadena de la proteína cambian, lo que hace que cambie la estructura terciaria de la proteína (es decir, su forma tridimensional). Buenos ejemplos de esto son varios de los factores de coagulación en el plasma sanguíneo, que no funcionan en ausencia de iones de calcio, pero se vuelven completamente funcionales al agregar la concentración correcta de sales de calcio.

Canales de sodio dependientes de voltaje

Los canales de iones de sodio dependientes de voltaje en las membranas celulares de los nervios y músculos son particularmente sensibles a la concentración de iones de calcio en el plasma. Disminuciones relativamente pequeñas en los niveles de calcio ionizado en plasma (hipocalcemia) hacen que estos canales filtren sodio hacia las células nerviosas o los axones, volviéndolos hiperexcitables (efecto batmotrópico positivo), provocando así espasmos musculares espontáneos (tetania) y parestesia (sensación de "hormigueos") de las extremidades y alrededor de la boca. Cuando el calcio ionizado en plasma aumenta por encima de lo normal (hipercalcemia), se une más calcio a estos canales de sodio, lo que tiene un efecto batmotrópico negativo sobre ellos, provocando letargo, debilidad muscular, anorexia, estreñimiento y emociones lábiles.

Señalización intracelular

Debido a que la concentración de iones de calcio intracelular es extremadamente baja (ver arriba), la entrada de cantidades mínimas de iones de calcio desde el retículo endoplásmico o desde los fluidos extracelulares causa cambios rápidos, muy marcados y fácilmente reversibles en la concentración relativa de estos. iones en el citosol. Por lo tanto, esto puede servir como una señal intracelular (o "segundo mensajero") muy eficaz en una variedad de circunstancias, incluida la contracción muscular, la liberación de hormonas (por ejemplo, insulina de las células beta en los islotes pancreáticos) o neurotransmisores. (por ejemplo, acetilcolina de las terminales presinápticas de los nervios) y otras funciones.

Hueso

El calcio actúa estructuralmente como material de soporte en los huesos como hidroxiapatita de calcio (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ ).

Músculo

En el músculo esquelético y cardíaco, los iones de calcio, liberados desde el retículo sarcoplásmico (el retículo endoplásmico de los músculos estriados), se unen a la proteína troponina C presente en los finos filamentos de las miofibrillas que contienen actina. Como resultado, la estructura tridimensional de la troponina cambia, lo que hace que la tropomiosina a la que está unida se aleje de los sitios de unión de la miosina en las moléculas de actina que forman la columna vertebral de los filamentos delgados. Luego, la miosina puede unirse a los sitios de unión de miosina expuestos en el filamento delgado, para sufrir una serie repetida de cambios conformacionales llamados ciclo de puentes cruzados, para los cuales el ATP proporciona la energía. Durante el ciclo, cada proteína de miosina "rema" a lo largo del fino filamento de actina, uniéndose repetidamente a los sitios de unión de miosina a lo largo del filamento de actina, trinqueteando y soltándose. En efecto, el filamento grueso se mueve o se desliza a lo largo del filamento delgado, lo que provoca la contracción muscular. Este proceso se conoce como modelo de contracción muscular de filamentos deslizantes.

Excreción

Intestino

Reglamento

Trastornos

Investigación

El papel que el calcio podría tener en la reducción de las tasas de cáncer colorrectal ha sido objeto de muchos estudios. Sin embargo, dada su modesta eficacia, actualmente no existe ninguna recomendación médica para utilizar calcio para la reducción del cáncer.