Metabolismo del calcio, del fósforo y del magnesio - Infomagnesio ...
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SECCIÓN I:<br />
ESTRUCTURA Y REGULACIÓN DEL HUESO<br />
<strong>Metabolismo</strong> <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>, <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong><br />
y <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Carlos Gómez Alonso, Minerva Rodríguez García, Jorge B Cannata<br />
INTRODUCCIÓN<br />
El <strong>calcio</strong>, el <strong>fósforo</strong> y el <strong>magnesio</strong> participan en numerosos procesos biológicos<br />
de tal importancia que se ha desarrollado un complejo sistema de regulación<br />
homeostática para mantener sus concentraciones séricas en unos límites muy<br />
estrechos.<br />
El <strong>calcio</strong> interviene en la conducción nerviosa, la contractilidad muscular, el<br />
mecanismo de secreción y acción de diversas hormonas y enzimas citosólicas, la<br />
permeabilidad de membranas, el proceso de coagulación de la sangre y la mineralización<br />
<strong>del</strong> hueso.<br />
El <strong>fósforo</strong> forma parte de los fosfolípidos de membrana, de los nucleótidos que<br />
conforman el ARN y el ADN, y también de los enlaces de alta energía de moléculas<br />
como ATP y GTP y segundos mensajeros (AMPc, GMPc); además, puede<br />
actuar como regulador de diversas enzimas. Su mayor depósito es el esqueleto,<br />
donde junto al <strong>calcio</strong> es el mineral más abundante.<br />
El <strong>magnesio</strong> participa como cofactor en numerosas reacciones enzimáticas, entre<br />
ellas aquellas en que participa el ATP y en los procesos de replicación, transcripción<br />
y traducción de la información genética.<br />
Aunque en la regulación de la homeostasis mineral intervienen numerosos órganos<br />
y hormonas, los principales efectores son el intestino, el riñón y el hueso,<br />
sobre los que actúan las hormonas <strong>calcio</strong>tropas, PTH, vitamina D y calcitonina,<br />
modulando la absorción, eliminación y depósito de manera que se mantengan<br />
unos niveles séricos constantes (figuras 1 y 2). La interrelación entre el sistema<br />
hormonal y los niveles séricos de <strong>calcio</strong>, <strong>fósforo</strong> y <strong>magnesio</strong> son tan estrechas<br />
que, con frecuencia, la interpretación de los cambios debe ser realizada en<br />
conjunto para que tenga sentido fisiopatológico.<br />
METABOLISMO DEL CALCIO<br />
CAPÍTULO<br />
El <strong>calcio</strong> es el catión más abundante <strong>del</strong> organismo. El 99% <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> corporal<br />
total, unos 1.000 g en un adulto, se encuentra en la fase mineral <strong>del</strong> hueso en<br />
forma de cristales de hidroxiapatita. En el plasma se encuentra en un 50% como<br />
<strong>calcio</strong> iónico libre, en un 10% ligado a aniones (citrato, bicarbonato) y en un 40%<br />
ligado a proteínas (fundamentalmente albúmina). El <strong>calcio</strong> iónico es la fracción<br />
biológicamente activa y puede sufrir variaciones importantes con cambios en el<br />
pH: en situaciones de acidosis diminuye su unión a proteínas y en alcalosis<br />
aumenta. Los cambios en la concentración de proteínas pueden inducir a errores<br />
en la valoración <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> plasmático, siendo necesario corregir su concentración<br />
7<br />
2
8<br />
MANUAL PRÁCTICO DE OSTEOPOROSIS Y ENFERMEDADES DEL METABOLISMO MINERAL<br />
Calcitonina<br />
Figura 1. Esquema general de regulación <strong>del</strong> metabolismo mineral. Las hormonas <strong>calcio</strong>tropas<br />
actúan sobre los órganos diana y regulan tanto los niveles de <strong>calcio</strong> sérico como<br />
<strong>fósforo</strong> y <strong>magnesio</strong>.<br />
en función de los valores de proteínas o albúmina (restar 0,8 mg/dl por cada<br />
gramo de albúmina que exceda de 4 g/dl y sumar la misma cantidad por cada<br />
gramo de albúmina por debajo de dicho nivel). La concentración de <strong>calcio</strong> citosólico<br />
es <strong>del</strong> orden de 10-6M, frente a 10-3M en el líquido extracelular.<br />
Absorción intestinal <strong>del</strong> <strong>calcio</strong><br />
El <strong>calcio</strong> se absorbe fundamentalmente en el duodeno y el yeyuno. La capacidad de<br />
absorción viene condicionada por la biodisponibilidad <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> dietético (reducida<br />
en presencia de fitatos y oxalatos) y por la propia cantidad de <strong>calcio</strong> ingerido.<br />
Un escaso porcentaje se absorbe por difusión simple, paracelular y no saturable, y<br />
la mayor parte mediante un proceso de absorción transcelular fisiológicamente<br />
regulado por la vitamina D, que estimula su paso tanto mediante acciones genómicas<br />
(síntesis de proteínas transportadoras) como no genómicas. En circunstancias<br />
normales se absorbe aproximadamente un 30% <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> dietético. Las dietas<br />
pobres en <strong>calcio</strong>, el déficit de vitamina D y la falta de respuesta intestinal a la<br />
misma (exceso de glucocorticoides o de hormona tiroidea, síndromes de malabsorción…)<br />
son las causas más frecuentes <strong>del</strong> déficit de absorción <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>.<br />
Manejo renal <strong>del</strong> <strong>calcio</strong><br />
PTH Calcitriol<br />
Riñón<br />
Hueso<br />
Intestino<br />
Calcio<br />
Fósforo<br />
Magnesio<br />
Sólo el <strong>calcio</strong> plasmático no ligado a proteínas (60%) es filtrado a nivel glomerular.<br />
El 70% <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> ultrafiltrado se reabsorbe en el túbulo proximal, a nivel<br />
intercelular, condicionado por diferencias de concentración y de potencial, y<br />
mediante transporte celular activo (ATPasa <strong>magnesio</strong> dependiente e intercambio<br />
Na/Ca). El 20% <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> filtrado es reabsorbido en el asa de Henle por diferencias<br />
de potencial subsecuentes a la acción de la bomba Na/K e intercambio<br />
Ca/Na. Los diuréticos de asa disminuyen la reabsorción de <strong>calcio</strong> al disminuir el<br />
potencial positivo intraluminal. En el túbulo contorneado distal se reabsorbe
Dieta<br />
Intestino<br />
Heces<br />
aproximadamente un 8% <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> filtrado de forma activa, siendo el segmento<br />
donde se produce la mayor regulación de la excreción de <strong>calcio</strong>.<br />
El principal regulador de la excreción de <strong>calcio</strong> es la PTH, que disminuye la filtración<br />
y aumenta la reabsorción tubular, aunque por sus efectos a otros niveles<br />
la PTH puede aumentar la calciuria.<br />
El calcitriol, por su acción en el túbulo distal, promueve un aumento en la reabsorción<br />
de <strong>calcio</strong>, aunque, nuevamente por sus efectos en otros órganos, puede<br />
aumentar la calciuria. La calcitonina fisológicamente estimula la reabsorción<br />
tubular <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> y a dosis suprafisiológicas la inhibe.<br />
Calcio óseo<br />
El <strong>calcio</strong>, junto con el <strong>fósforo</strong>, son constituyentes de la fase mineral <strong>del</strong> hueso<br />
que, depositados sobre las proteínas de la matriz ósea, dan rigidez al tejido y le<br />
confieren sus propiedades mecánicas de protección y sostén. Desde el período<br />
fetal se produce la formación y mineralización <strong>del</strong> tejido óseo, precisando <strong>del</strong><br />
concurso de los osteoblastos tanto para la síntesis de la matriz proteica como<br />
para su posterior mineralización. Además, el hueso precisa ser renovado a lo<br />
largo de toda la vida para mantener sus propiedades biomecánicas. En este proceso<br />
de renovación, los osteoclastos digieren el tejido óseo, produciéndose una<br />
salida de la fase mineral al torrente circulatorio. Posteriormente y merced a los<br />
osteoblastos, se forma el nuevo tejido, que requiere la entrada de <strong>calcio</strong> y <strong>fósforo</strong><br />
para su mineralización.<br />
Balance general <strong>del</strong> <strong>calcio</strong><br />
<strong>Metabolismo</strong> <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>, <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> y <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Espacio<br />
vascular<br />
Orina<br />
Hueso<br />
Figura 2. Esquema global <strong>del</strong> balance <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>, <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> y <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Las flechas naranja indican flujo unidireccional de minerales; las negras, flujo neto.<br />
Normalmente existe un equilibrio entre la absorción intestinal neta y las pérdidas<br />
urinarias de <strong>calcio</strong>, permaneciendo constante el <strong>calcio</strong> extracelular e intercambiándose,<br />
con balance cero, <strong>calcio</strong> extracelular y <strong>calcio</strong> óseo. Así, con una<br />
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MANUAL PRÁCTICO DE OSTEOPOROSIS Y ENFERMEDADES DEL METABOLISMO MINERAL<br />
dieta de unos 1.000 mg de <strong>calcio</strong>, se absorberían unos 300 mg, se segregarían<br />
con jugos intestinales unos 125 mg, se eliminarían por heces unos 825 mg,<br />
resultando una absorción neta de 175 mg. El hueso, en su proceso de remo<strong>del</strong>ación<br />
constante, vierte al torrente circulatorio unos 500 mg pero requiere <strong>del</strong><br />
mismo otros 500 mg. El riñón filtraría unos 10.000 mg, reabsorbería 9.825 mg<br />
y eliminaría 175 mg.<br />
En el caso de que disminuya el <strong>calcio</strong> ingerido con la dieta, descendería la<br />
absorción de <strong>calcio</strong> y bajaría la concentración de <strong>calcio</strong> sérico. Ello estimularía<br />
la secreción de PTH, que aumentaría la resorción ósea, la reabsorción renal de<br />
<strong>calcio</strong> y la producción renal de calcitriol. Éste aumentaría la absorción intestinal<br />
y reabsorción renal de <strong>calcio</strong> y, en el hueso, favorecería la acción resortiva<br />
de la PTH. El balance entre entradas y salidas <strong>del</strong> organismo tendería a ser neutro,<br />
con estabilidad en los valores plasmáticos, pero a expensas de un balance<br />
negativo <strong>del</strong> hueso.<br />
Fisiológicamente, hay circunstancias que tienden a un balance general positivo,<br />
como ocurre con la formación de tejido óseo, de ahí la necesidad de un incremento<br />
en el aporte dietético <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>. En otras circunstancias hay tendencia a<br />
un balance negativo como en el embarazo (por los requerimientos fetales) o en<br />
la senectud, en que disminuye la capacidad absortiva intestinal, disminuye la<br />
capacidad de formar vitamina D, etc, y se mantiene la estabilidad a expensas de<br />
perder masa ósea.<br />
METABOLISMO DEL FÓSFORO<br />
La mayor parte <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> <strong>del</strong> organismo (unos 600 g) se encuentra como fosfato<br />
inorgánico. El 70% <strong>del</strong> fosfato en plasma y la mayoría <strong>del</strong> celular se encuentra<br />
como fosfato orgánico. Constituye, junto con el <strong>calcio</strong>, la fase mineral <strong>del</strong><br />
hueso, representando éste el 85% <strong>del</strong> total <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> <strong>del</strong> organismo. Un 10%<br />
<strong>del</strong> fosfato en plasma circula unido a proteínas, siendo por tanto la mayoría<br />
ultrafiltrable. La diferencia de concentración entre el fosfato intracelular y<br />
extracelular es de unas dos veces, por ello no es necesario un mecanismo de<br />
regulación tan fino como en el caso <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>.<br />
Absorción intestinal <strong>del</strong> fosfato<br />
Es similar a la reseñada para el <strong>calcio</strong>, siendo estimulada por la vitamina D, si<br />
bien en condiciones fisiológicas la absorción neta de fosfato es más lineal con<br />
el contenido dietético de <strong>fósforo</strong>. Su absorción se ve dificultada cuando se forman<br />
quelatos con cationes, como el <strong>calcio</strong> o el aluminio.<br />
Manejo renal <strong>del</strong> fosfato<br />
La mayoría <strong>del</strong> fosfato es ultrafiltrable pero se reabsorbe más <strong>del</strong> 85% <strong>del</strong> fosfato<br />
ultrafiltrado, fundamentalmente en el túbulo proximal vinculado al transporte<br />
Na/K y a un cotransporte Na/P. La PTH es el principal regulador de la<br />
eliminación final de fosfatos, inhibiendo la reabsorción tubular; la vitamina D<br />
tiene un efecto similar, pero menos marcado. Además, la fosfaturia depende de<br />
forma directa <strong>del</strong> contenido dietético en fosfatos. Junto al valor absoluto <strong>del</strong><br />
fosfato en orina es útil evaluar la reabsorción tubular de fosfatos: 1- (P en orina
x Cr en suero/P sérico x Cr en orina), que ofrece una medida <strong>del</strong> efecto de la<br />
PTH sobre el manejo tubular de fosfatos; el valor normal es 0,88. Cuando la función<br />
renal disminuye por debajo de 25 ml/min, el mecanismo compensador de<br />
incrementos de PTH no es suficiente, la eliminación de fosfatos es incompleta y<br />
se produce hiperfosforemia.<br />
Fosfato óseo<br />
El hueso es el principal depósito de fosfato <strong>del</strong> organismo aunque, por la gran biodisponibilidad<br />
<strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> dietético, no juega el papel de reserva biológicamente<br />
indispensable que tiene en el caso <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>. Las entradas y salidas <strong>del</strong> fosfato en<br />
el tejido óseo van en paralelo con las comentadas para el <strong>calcio</strong>, siendo necesaria<br />
una adecuada concentración de fosfato sérico para que se produzca una acertada<br />
mineralización. Cuando los niveles de fosfato descienden por debajo de 1,5-2<br />
mg/dl se producen trastornos de mineralización (raquitismos hipofosfatémicos).<br />
Balance general de fosfatos<br />
Si bien el esquema general es similar al referido para el <strong>calcio</strong>, con el fosfato la<br />
principal regulación se establece entre la ingesta y las pérdidas renales.<br />
Niveles elevados de fosfato en sangre estimulan la secreción de PTH (promovería<br />
su eliminación renal) e inhiben la 1-alfa-hidroxilasa renal (disminuirían la<br />
síntesis de calcitriol y, por tanto, su absorción intestinal y su reabsorción renal).<br />
Por sus mecanismos hormonales de regulación, la calcemia y la fosfatemia tienden<br />
a moverse en sentido opuesto, manteniendo un producto constante, excepto<br />
cuando existe un déficit en el sistema de la vitamina D o destrucción ósea<br />
masiva, en los cuales pueden observarse hipocalcemia con hipofosforemia e<br />
hipercalcemia con hiperfosforemia, respectivamente.<br />
METABOLISMO DEL MAGNESIO<br />
El <strong>magnesio</strong> es un ion fundamentalmente intracelular. En el plasma circula el 1%<br />
<strong>del</strong> <strong>magnesio</strong> corporal total (55% en forma iónica, 20% unido a proteínas y el<br />
resto formando complejos con aniones). En el tejido óseo mineralizado se<br />
encuentra un 70%.<br />
Absorción intestinal <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Al ser un componente celular, la ingesta de <strong>magnesio</strong> es proporcional al contenido<br />
calórico de la dieta. Se absorbe en proporción variable, por poder formar<br />
quelatos con aniones de la dieta (fosfatos). Su absorción no está regulada por<br />
la vitamina D.<br />
Magnesio óseo<br />
<strong>Metabolismo</strong> <strong>del</strong> <strong>calcio</strong>, <strong>del</strong> <strong>fósforo</strong> y <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
El hueso es el principal depósito de <strong>magnesio</strong>, aunque su contenido total, unos<br />
18 g, esté muy alejado <strong>del</strong> contenido en <strong>calcio</strong> y <strong>fósforo</strong>. Sin embargo, el líquido<br />
intersticial <strong>del</strong> tejido óseo, muy rico en minerales, puede tener un papel en la<br />
reposición <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong>, como en la respuesta rápida frente a la acidosis, sin precisar<br />
mediación celular.<br />
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MANUAL PRÁCTICO DE OSTEOPOROSIS Y ENFERMEDADES DEL METABOLISMO MINERAL<br />
Manejo renal <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Pese a que la mayor parte <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong> circulante es ultrafiltrable, el 95% <strong>del</strong><br />
mismo es reabsorbido a nivel <strong>del</strong> túbulo renal, siendo el riñón el principal responsable<br />
de la regulación de los niveles de <strong>magnesio</strong> en el estrecho margen de<br />
sus valores de normalidad (1,8-2,2 mg/dl). La hipercalcemia, la depleción de<br />
fosfatos y la expansión de volumen disminuyen la capacidad de reabsorción. La<br />
aldosterona y la PTH también modulan la excreción renal de <strong>magnesio</strong><br />
Balance general <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong><br />
Aunque el esquema es similar al <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> y el <strong>fósforo</strong>, en este caso el reservorio<br />
también está constituido por tejidos blandos. Aunque la regulación de la<br />
cinética <strong>del</strong> <strong>magnesio</strong> no está tan clara como en el caso <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> y el <strong>fósforo</strong>,<br />
circunstancias que aumentan los niveles de <strong>calcio</strong> y <strong>fósforo</strong> promoverían una<br />
pérdida renal de <strong>magnesio</strong>. El <strong>magnesio</strong> se ha involucrado en el mecanismo de<br />
sensor <strong>del</strong> <strong>calcio</strong> de la PTH y, a través de la misma, participaría de la regulación<br />
<strong>del</strong> <strong>calcio</strong>, siendo la hipomagnesemia una de las causas de hipocalcemia.<br />
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