TEMA 5. HORMONAS REGULADORAS DEL METABOLISMO DEL CALCIO Funciones del calcio y fósforo. Hormona paratiroidea o parathormona. Calcitonina. Vitamina D. Homeostasis del calcio. 1. OBJETIVOS • Conocer las funciones del calcio y del fósforo en el organismo y valorar su importancia. • Conocer las funciones y mecanismo de acción de la hormona paratiroidea, la vitamina D y la calcitonina. • Relacionar la homeostasis del calcio con los mecanismos de regulación de las hormonas estudiadas.
2. CONTENIDOS 2.1. Funciones del calcio y fósforo El calcio interviene en funciones orgánicas diversas, tanto a nivel intracelular como extracelular. Entre las primeras podríamos mencionar su papel en la contracción muscular, en la actividad de la célula nerviosa, en los procesos secretores mediante exocitosis, incluyendo la secreción de hormonas, o en la activación de enzimas diversos. Entre las funciones del calcio a nivel extracelular destaca, por ejemplo, su papel en la coagulación sanguínea, en el mantenimiento y estabilidad de las membranas celulares o en el de la integridad estructural de huesos y dientes. El fosfato inorgánico representa la fuente de fosfato sanguíneo para huesos y dientes y forma parte del sistema tampón del pH de la sangre. El fosfato orgánico, por otra parte, es una parte importante de la célula, tanto a nivel de la membrana plasmática como integrado en moléculas de la importancia del ATP, el AMPc o los ácidos nucleicos. En la regulación de los niveles orgánicos de calcio y fósforo intervienen, fundamentalmente, la parathormona u hormona paratiroidea, la calcitonina y la vitamina D. 2.2. Hormona paratiroidea o parathormona La hormona paratiroidea o parathormona (PTH) se sintetiza en la glándula paratiroides y su principal función se relaciona con el aumento en los niveles sanguíneos de calcio es decir, con la calcemia. Esta acción la realiza actuando directamente sobre el hueso y el riñón e indirectamente sobre el intestino. La PTH es un polipéptido de 84 aminoácidos que, inicialmente se sintetiza en forma de pre-pro-PTH en los ribosomas de las células paratiroideas como una molécula de 115 aminoácidos. En su conducción a lo largo del retículo endoplasmático se escinde un fragmento aminoterminal y se transforma en pro-hormona. Finalmente, una proteasa específica elimina 6 aminoácidos y da lugar a la PTH, que se almacena en los gránulos de secreción del aparato de Golgi hasta que es liberada a la sangre. Las acciones de la PTH sobre el hueso y el riñón se esquematizan en la figura 5-1. La acción de la PTH en el intestino está mediada por la vitamina D. La PTH incrementa la síntesis de 1,25-(OH)2-D en el riñón y por esta vía se potencia la absorción de calcio a nivel intestinal. 2.3. Vitamina D La vitamina D que se obtiene de la dieta o que es sintetizada en la piel partir del 7-dehidrocolesterol se transforma en los tejidos animales en colecalciferol o vitamina D3. En el plasma, la vitamina D circula ligada a una proteína fijadora de vitamina D, también llamada transcalciferina, que es producida en el hígado. Es en este órgano donde el colecalciferol es hidroxilado y se transforma en 25-OH-colecalciferol, forma parcialmente activa que circula en plasma con una vida media de unos 15 días. En el riñón la 25-OH-vitamina D es hidroxilada de nuevo para dar lugar a la forma más activa de la vitamina, el 1, 25-(OH)2-colecalciferol. La enzima hidroxilasa responsable de este último paso aumenta cuando disminuye la calcemia y se libera PTH, por lo que podemos afirmar que la PTH y la vitamina D tienen acciones sinérgicas sobre los niveles de calcio en sangre.
Las funciones de la vitamina D se llevan a cabo fundamentalmente en los mismos órganos diana que la PTH, es decir, en el intestino, hueso y riñón.
Ca+2
HPO4-2
+
PTH Ca+2
Osteoclasto
Ca ++
PTH
+
Sangre
HPO4-2
HPO4-2
Ca+2
Orina
Ca+2
Osteoblasto
PTH
-
Figura 5-1a. Acción de la PTH en hueso.
Receptor de PTH
Figura 5-1b. Acción de la PTH en riñón.
Las acciones fisiológicas de la vitamina D en el intestino y en el hueso se esquematizan en la figura 5-2. En el intestino, además de la acción sobre el calcio, la vitamina D facilita la absorción de fósforo. En el riñón, la vitamina D facilita la reabsorción de calcio e incrementa la respuesta del túbulo a la acción de la PTH.
Ca++
Ca++ Ca++
Ca++
ADN Rn
R
D
PTH Ca++
CaBP
D
Ca+2
HPO4-2
Osteoblasto
Ca++ ATPasa
D
Sangre
+
RNAm
D
+ Ca+2, HPO4-2
Osteoclasto
CaBP
D
DBP
Vit D3
Na
Vit D3
Ca++
Figura 5-2a. Acción de la vit D en intestino.
Figura 5-2b. Acción de la vit D en hueso.
2.4. Calcitonina La calcitonina es un péptido de 32 aminoácidos producido por las células parafoliculares del tiroides. Al igual que otras hormonas péptidicas, se sintetiza en forma de pre-prohormona para posteriormente almacenarse en las vesículas del aparato de Golgi como calcitonina activa. Al contrario que la PTH y la vitamina D, la calcitonina posee una acción hipocalcemiante, siendo el equilibrio entre las tres hormonas lo que determina finalmente la concentración de calcio y fósforo en la sangre. En la figura 5-3 se resumen las acciones de la calcitonina sobre el hueso y el riñón. Como puede observarse, mientras que las acciones de la PTH y la calcitonina son antagónicas en cuanto a la excreción o reabsorción de calcio en el riñón, ambas se comportan de modo sinérgico en relación a la eliminación de fosfato en la orina. En el intestino, la calcitonina inhibe la absorción de calcio sin afectar a la de fósforo, controlando la hipercalcemia pospandrial.
HPO4-2
Vit D3 PTH
+
Orina
Sangre
Ca+2, HPO4-2
Osteoclasto
Ca+2
Ca+2 ?
+
HPO4-2 Ca+2
HPO4-2
Osteoblasto
HPO4-2
Receptor de calcitonina
Vit D3
Figura 5-3a. Acción de la calcitonina en hueso.
Figura 5-3b. Acción de la calcitonina en riñón.
2.5. Homeostasis del calcio En la figura 5-4 se representan las consecuencias de un aumento o una disminución en los niveles de Calcio sanguíneos sobre los diferentes órganos implicados en la regulación hormonal de la calcemia. A
B
↓ Ca
↑ Ca
PTH
CT
PTH
D3 CT
D3
↑ Ca ↓ Ca
Figura 5-4. Regulación de la calcemia ante un aumento (A) o una disminución (B) de los niveles fisiológicos.
