OMEOSTASI DEL CALCIO

Il calcio è il minerale più rappresentato

nell’organismo umano

1-1.2 Kg Calcio / 70 Kg peso corporeo

98% nelle ossa come idrossiapatite (INSOL) Ca10(PO4)6(OH)2

OSSO: ≈ 25% collagene ≈ 75% idrossiapatite

2 % nei liquidi biologici (SOL)

2% LIC, 0.2% LEC (2.5 mM)

DISTRIBUZIONE DEL CALCIO NELL’ORGANISMO

DISTRIBUZIONE DEL CALCIO NEL PLASMA

Ca++ ionizzato: la forma fisiologicamente attiva

Calcio legato alle proteine: soprattutto all’albumina

Calcio complessato a sostanze come: citrato, lattato, bicarbonato, fosfato

Calcio Plasmatico Totale = 9-11 mg/100 ml (2.2-2.6 mM)

4.5 mg/100ml

3.6 mg/100ml

1.0 mg/100ml

1 % nel liquido interstiziale, citoplasma delle cellule

FUNZIONI DEL CALCIO

Extracellulare/plasma

1. Mineralizzazione dell’osso

2. Coagulazione del sangue

3. Eccitabilità neuromuscolare

Intracellulare

1. Secondo messaggero

2. Contrazione muscolare

3. Secrezione ormonale e di neurotrasmettitori

CALCIO INTRA-CELLULARE

(solubile)

CaM= Calmodulina

FUNZIONI DEL CALCIO INTRACELLULARE

[Ca2+] > 500 nM

Es. troponina

Ac. arachidonicoDAG

CALCIO (Ca2+) COME SECONDO MESSAGGERO

PIP2

GLUCOSIO GLICOGENO

glicogeno sintetasi

glicogeno fosforilasi

insulina G6P

G6P Fosforilasi chinasi

Ca2+ cAMP glucagone

Molte funzioni sono mediate da calmodulina

CaM chinasi

17kDa148 aa

elica

elica

ansa

INGRESSO DEL CALCIO NEL CITOSOL

1. Canali di rilascio di Ca2+ presenti negli organelli intracellulari (ER + MITO)

2. Canali del Ca2+ presenti sulla membrana plasmatica

(VOC + ROC + SOC + canali aspecifici)

Voltage operated channel

Receptor

operated

Intracellular

Messenger

operated

sarcoplasma (t. muscolare)

3

Contro gradiente di concentrazione

Pompe Ca2+-ATPasi

SOC

Voltage operated channel (VOC)

Storage operated channel (SOC)

Receptor operated channel (ROC)

CALCIO EXTRA-CELLULARE

(insolubile)

Composizione del tessuto osseoIl tessuto osseo costituisce un’indubbia riserva di calcio

Formazione dell’osso Demolizione ossea

Nel tessuto osseo è SEMPRE operante un incessante processo di rimodellamento

osseo in una zona «aperta» dove il minerale osseo si scioglie nei suoi componenti

Ca2+ e fosfato, e si ricompone

Ca2+ e fosfati

IL COINVOLGIMENTO DELL’OSSO DELL’OMEOSTASI DI CALCIO E FOSFATO

È DI ENORME IMPORTANZA FISIOLOGICA

ADULTO SANO: ~ 25% tessuto osseo si rinnova in 1 anno

Visto che l'osso è composto da ca. 1/3 di proteine e 2/3 di minerali, si parla di

METABOLISMO PROTEICO METABOLISMO MINERALE

- Struttura e biosintesi del

COLLAGENE

- Elastina

- Laminina

Deposizione di

FOSFATO DI CALCIO

9-12% fosfato inorganico (PO43-)

19-26% Ca2+

2-4% carbonato (CO32-)

Cristalli ortogonaliH5nm; L25nm; L45nm

METABOLISMO DEL CALCIO

UNICO CALCIO in ingresso

CALCIO CIRCOLANTE = COSTANTE

CALCEMIAConcentrazione di calcio nel sangue

I valori di riferimento della calcemia sono:

calcio totale sierico: 8,5 - 10,5 mg/dlcalcio ionizzato: 4,4 - 5,4 mg/dl

Calcemia è indicazione di: funzionalità delle paratiroidiassorbimento intestinale

MECCANISMI DI REGOLAZIONE

↓ Ca se ↑ P

↑ Ca se ↓ P

Meccanismo di regolazione

PTH

Se il prodotto ionico [A+] [B-] (prodotto di solubilità) è:

inferiore alla Kps ->> non si depositeràsuperiore alla Kps ->> si depositeràuguale alla Kps ->> la soluzione è all'equilibrio

Calcio Fosfato

Ca++ x PO4---

*4.5 mg X 7.8 mg = 35.1 mg/100 ml Maximum**

[1.1mM X 0.74 mM = 0.81 mMolare]

Ormoni che regolano la calcemia

PARATORMONE

CALCITRIOLO

CALCITONINA

IPERcalcemizzanti

IPOcalcemizzante

1. polipeptide a catena singola

2. Prodotto dalle paratiroidi

3. + assorbimento calcio nell’intestino

4. + riassorbimento calcio a livello renale

5. + mobilitazione calcio osseo (↑ osteoblasti)

PARATORMONE- PTH (ipercalcemizzante)

84 AA

1. Forma attiva della Vitamina D3 (ormone steroideo)

2. Prodotto a livello renale, epatico e cutaneo

3. + assorbimento calcio nell’intestino

4. + riassorbimento calcio a livello renale

5. - il rilascio di calcitonina

6. ↑ sintesi di calmodulina

1,25-diidrossicolecalciferolo

CALCITRIOLO(ipercalcemizzante)

La produzione di calcitriolo è stimolata dalla diminuzione dei livelli sierici di calcio e fosfato e dall'incremento del PTH o dai livelli di prolattina

SINTESI DEL CALCITRIOLO

parte dal 7 deidrocolesterolo cutaneo trasformato, per azione dei raggi solari, in colecalciferolo, successivamente idrossilato in posizione 25 a livello epatico e in posizione 1 a livello renale.

Il calcitriolo è sintetizzato a livello renale dal calcidiolo per azione di un enzima idrossilasi

Presente nei tessuti cutanei (pelle)OPPUREDeriva dall’ergosterolo (D2, piante)

COLECALCIFEROLO

-OH

VITAMINA D

ORMONE STEROIDEO

Esplica le sue funzioni prevalentemente legandosi ad uno specifico recettore intracitoplasmatico (VDR)

DUE FONTI DIETETICHE PRINCIPALI

Ergocalciferolo (vitamina D2)

Deriva dalle piante e dai lieviti

Colecalciferolo (vitamina D3)

Deriva dal 7-deidrocolesterolo

Si ritrova nell’olio di pesce e nel tuorlo dell’uovo

Puo’ essere sintetizzata a livello cutaneo

La vitamina D3 ottenuta dall'esposizione solare o attraverso la dieta è presente in una forma biologicamente non attiva e deve subire due reazioni di idrossilazione per essere trasformata nella forma biologicamente attiva, il CALCITRIOLO

FONTI ALIMENTARI DI VITAMINA D

OLIO DI FEGATO DI MERLUZZO pesci grassi : salmone, aringheLatte e derivati (uova)FegatoVerdure verdi

SINTESI CUTANEA DI VITAMINA D

La sintesi cutanea garantisce circa l'80% del fabbisogno di Vit. D. La rimanente percentuale (apporto esogeno) deriva dall'apporto alimentare

Fabbisogni giornalieri raccomandati di vitamina D

Età adulta

Crescita

Gravidanza

Soggetto anziano

10 mg (400 UI)/die

20 mg (800 UI)/die

20 mg (800 UI)/die

20 mg (800 UI)/die

Contenuto di vitamina D negli alimenti

(Apporto medio calcolato in unità internazionali (Ul) ogni 100g

Olio di fegato di

merluzzo

24.000

Anguilla 4.400

Sardina 1.440

Tonno 1.000

Salmone 650

Sgombro 600

Tuorlo d'uovo 350

Bianco d'uovo 200

Funghi 150-

300

Cacao 10

0

Burro 80

Fegato di pollo 80

Crema 40

Halibut 40

Formaggio a

pasta morbida

40

Formaggio a

pasta dura

40

Germe di grano 28

Fegato di vitello 20

1. polipeptide

2. Prodotto dalla tiroide

3. + eliminazione di calcio a livello renale

4. Antagonista del PTH

5. ↑ attività asteoblasti

CALCITONINA(ipocalcemizzante)

32 AA

L’assorbimento dipende da due meccanismi:

- Processo attivo (assorbe maggiori quantità) regolato da 1-25 diidrossivitamina D e dal suo recettore intestinale

(il principale meccanismo di assorbimento di Calcio nella dieta)Trasporto attivo. Come tale risulta saturabile e dipendente dalla

vitamina D (intestino tenue)

- Assorbimento passivo (piccole quantita’) lungo tutto l’intestino, avviene sempreAssorbimento del Calciodiffusione semplice paracellulare. Come tale risulta non saturabile ed indipendente dalla vitamina D (ileo)

ASSORBIMENTO DI CALCIOA LIVELLO INTESTINALE

CONTENUTO DI CALCIO (mg/100g ALIMENTO)

Latticini Verdure Carne-pesce Cereali Frutta

RDA= 1000mg (1g)/die

RECOMMENDED

DAILY ALLOWANCE

RDA= 1000mg (1g)/die

RECOMMENDED

DAILY ALLOWANCE

Assorbimento Intestinale del Calcio:

fattori che influenzano la biodisponibilità

• Aumentano

• Vit. D

• Acidità

• G.H.(ormone crescita)

• PTH (paratormone)

• Acido citrico

• Lattosio, proteine,

fosfopeptidi della

caseina (latte e

derivati)

• Diminuiscono

• Glucocorticoidi

• Acidi grassi

(malassorbimento)

• Tiroxina

• pH intestinale

elevato

• ossalati/fitati/fibre

alimentari (vegetali

cereali)

Escrezione renale

Il riassorbimento prossimale è un processo attivostrettamente connesso col riassorbimento del sodio e non appare soggetto a regolazione ormonale

Solamente la quota riassorbita nel nefrone distale (circa il 10% del calcio totale riassorbito) è sottoposta ad una regolazione ormonale, principalmente da parte del paratormone ( PTH )

Metabolismo mineraleDeposizione di fosfato di calcio (calcio+fosfato)

IDROSSIAPATITE

Ca10(PO4)6(OH)2

60% calcio

30% fosforo

10% ossigeno e idrogeno

La quantità di CALCIO, nel corpo umano, è di ca. 1.5% del peso corporeo (a 70 kg ca. 1'000 gr).

Gli osteoclasti, al giorno, scompongono ca. 1/2 grammo di calcio. Questo significa che lo scheletro,

in un periodo di 5 - 6 anni, viene completamente demolito e ricostruito (1'000gr / 0.5gr/dì).

[Ca] nel sangue = 2.25-2.6 mmol/L

Lo scheletro funge, oltre alle sue funzioni di sostenimento, anche come magazzino tampone per calcio e

fosforo. Se la calcemia si abbassa, gli osteoclasti intensificano il loro lavoro di scomposizione. Se invece

la calcemia aumenta, gli osteoblasti producono più fibrille sulle quali si può depositare l'idrossiapatite. Per

il fosforo, le condizioni sono simili.

Infanzia

osteoblasti > osteoclasti

crescita dell’osso

Senescenza

osteoclasti > osteoblasti

diminuzione massa ossea

↓ Ca se ↑ P

↑ Ca se ↓ P

Meccanismo di regolazione

estrogeni riassorbimento

glucocorticoidi riassorbimento

ormoni tiroidei stimolano il rimodellamento

FATTORI CHE INFLUENZANO IL

TURNOVER DELL’OSSO

RACHITISMO- formazione della matrice

con mineralizzazione incompleta :

perdita di resistenza

Cause:

-scarsa esposizione al sole

-dieta vegetariana stretta

-malattie epatiche e renali

Osteoporosi: minore quantità di osso

composizione normale

Con l’età calcitonina e estrogeni

diminuiscono

-Estrogeni, fluoruri, calcitriolo, Calcio,

attività fisica

Malattie metaboliche ossee

Difetti nella parte minerale Difetti nella parte proteica

deformazioni ma non rotture Alto rischio di rotture

Es. osteomalacia Es. osteoporosi

Nell'osteomalacia la deposizione di osteoide

nell'osso da parte degli osteoblasti come pure

la struttura dell'osso sono normali, mentre la

mineralizzazione dell'osso è insufficiente.Nei

bambini l'osteomalacia si chiama rachitismo.

Esso provoca caratteristiche deformità

strutturali delle ossa lunghe (grave

inarcamento), distorsione delle ossa del

cranio (con deformità) e ingrossamento delle

giunture condrocostali delle costole.

La causa è nella perdita dell'equilibrio fra osteoblasti e

osteoclasti. Se gli osteoclasti lavorano più velocemente degli

osteoblasti, l'osso si deteriora. Nella menopausa si riscontra un

maggiore produzione di osteoclasti, causata dalla perdita di

estrogeni correlata alla produzione di osteoclasti. Con

l'avanzare dell'età diminuisce l'attività degli osteoblasti.

ALIMENTI PIÙ COMUNEMENTE RESPONSABILI

DELL'AUMENTO DEI LIVELLI DI OSSALATI NELLE

URINE

Vegetali a foglia verde scura (spinaci, bietole, rucola)

Barbabietole

Frutta secca a guscio

Soia e derivati

Cioccolato

Fragole

Circa il 10% delle persone è oggetto di un episodio di

calcolosi renale nel corso della vita, e circa il 70% di queste

persone va incontro a recidive.

Circa l'80% dei calcoli renali contiene calcio, e di questi

circa l'80% è formato da ossalato di calcio, in forma pura o

associata a fosfato di calcio.