Hemostasia del Calcio y Metabolismo Óseo

Descripción General

Principales reguladores del metabolismo óseo

Los 3 principales reguladores del metabolismo óseo son:

• Calcitonina:
  • Objetivo principal: ↓ calcio sérico
  • Inhibe la resorción ósea
  • Estimula la deposición ósea
  • Se opone a la acción de la hormona paratiroidea (PTH)
• Hormona paratiroidea (PTH):
  • Objetivo primario: ↑ calcio sérico
  • Estimula la resorción ósea
  • Se opone a la acción de la calcitonina
• Vitamina D:
  • Estimula la absorción de Ca²⁺ en el intestino
  • Estimula la deposición ósea
  • Niveles controlados por la PTH

Objetivos del metabolismo óseo

• Mantener la fuerza y la estructura de los huesos
• Almacenamiento y regulación del calcio sérico (y del fosfato)

Revisión del hueso

• Estructura:
  • Matriz de colágeno
  • Calcio y fosfato → cristales de hidroxiapatita (Ca₁₀[PO₄]₆[OH]₂)
  • Los cristales de hidroxiapatita se depositan en la matriz de colágeno y forman el hueso.
• Células óseas:
  • Osteoblastos: construyen nuevo hueso
  • Osteoclastos: eliminan/descomponen el hueso (conocido como resorción)

Revisión de la homeostasis del calcio

El calcio tiene muchas funciones importantes en el organismo y sus niveles deben estar muy regulados para mantenerse en torno a los 10 mg/dL. El calcio es el mineral más abundante en el organismo.

• Absorción:
  • No puede ser sintetizado por el cuerpo
  • Debe obtenerse a través de la dieta
  • La absorción requiere una proteína llamada calbindina (su síntesis es estimulada por la vitamina D)
• Funciones del calcio:
  • Mineralización ósea
  • Salud dental
  • Contracción muscular
  • Regulación de la frecuencia cardíaca
  • Ayuda a la coagulación
  • Regulación de la conducción del impulso nervioso
  • Visión/detección de la luz
  • Señalización celular
• Transporte de calcio:
  • Presente tanto en forma libre, ionizada, como unida a las proteínas
  • Cuando se une a las proteínas, el calcio se une principalmente a la albúmina → los niveles séricos de Ca²⁺ se ven afectados por los niveles de albúmina
    • ↑ Albúmina sérica → ↑ calcio sérico (aunque los niveles libres ionizados pueden ser normales)
    • ↓ Albúmina sérica → ↓ calcio sérico (aunque los niveles libres ionizados pueden ser normales)
• El calcio dentro de las células:
  • Captado por las células a través de bombas de calcio
  • El Ca²⁺ es tóxico para el ácido desoxirribonucleico (ADN) → no se le permite “vagar libremente” dentro de las células; en cambio, sí:
    • Secuestrado en el retículo endoplásmico/retículo sarcoplásmico
    • Se une a proteínas de unión intracelular (e.g., la calmodulina)

Calcitonina

• Síntesis: producida por las células C de la glándula tiroides
• Funciones principales:
  • ↓ Niveles de Ca²⁺ en suero
  • Se opone a las acciones de PTH
• Efectos:
  • En el hueso:
    • Inhibe los osteoclastos → inhibe la descomposición ósea
    • Estimula los osteoblastos (efecto leve) → promueve la deposición de calcio en el hueso/osificación
  • En los riñones:
    • ↓ Reabsorción de Ca²⁺ → ↓ niveles de Ca²⁺ sérico
    • ↓ Reabsorción de fosfato → ↓ fosfato sérico



Hormona Paratiroidea

La hormona paratiroidea es el regulador más importante de la homeostasis del calcio.

Función de la PTH

La función principal de la PTH es ↑ los niveles séricos de Ca²⁺. Los principales efectos de la PTH son en los huesos, riñones y tracto gastrointestinal.

• Hueso:
  • La PTH estimula los osteoclastos → ↑ resorción ósea
  • Resulta en ↑ Ca²⁺ y fosfato sérico
• Riñones:
  • ↑ Reabsorción renal de Ca²⁺
  • ↑ Excreción renal de fosfato (por lo que no se combina con el Ca²⁺ para formar hueso)
  • ↑ Hidroxilación del calcidiol → calcitriol (vitamina D activada)
• Tracto gastrointestinal: El calcitriol favorece la absorción intestinal de Ca²⁺.

Síntesis y regulación de la PTH

• Sintetizada por las células principales de las glándulas paratiroides
• Se regula principalmente por los niveles de calcio:
  • ↓ Ca²⁺ → estimula la secreción de PTH
  • ↑ Ca²⁺ → inhibe la secreción de PTH
• Mecanismo: La glándula paratiroidea tiene receptores de calcio en la membrana plasmática.
  • Unión del calcio a sus receptores en la glándula paratiroidea → inhibición de la secreción de PTH
  • Cuando los receptores están libres → se secreta PTH

Vitamina D

Aunque es una vitamina, la vitamina D actúa más como una hormona que como una verdadera vitamina. La vitamina D₃ se sintetiza en la piel de todos los vertebrados cuando se exponen a la luz solar.

Funciones

Los efectos más importantes de la vitamina D están relacionados con la regulación del calcio y el fosfato.

• Favorece la absorción de calcio y fosfato en el intestino:
  • Mecanismo: regulación de la expresión de la proteína de unión al calcio intracelular, calbindina D9k
  • La calbindina D9k es necesaria para la absorción del Ca²⁺ alimentario.
  • Los niveles de calbindina son el paso limitante para la absorción de Ca²⁺.
• Estimula los osteoblastos y mejora la mineralización ósea
• También participa en:
  • Función inmunitaria e inflamación
  • Metabolismo de la glucosa y el colesterol
  • Inhibición de la angiogénesis
  • Señalización celular, crecimiento, proliferación, diferenciación y apoptosis

Síntesis de la vitamina D

La vitamina D se sintetiza a partir del colesterol al ser estimulada por la exposición a la luz ultravioleta (UV). La vitamina D debe someterse a 2 reacciones de hidroxilación para ser activa.

Vitamina D₃: 1,25-dihidroxi-vitamina D₃:

• En la piel: La exposición a los rayos UV provoca una reordenación dependiente de la temperatura del 7-dehidrocolesterol → vitamina D₃ (colecalciferol)
• En el hígado: La vitamina D₃ es hidroxilada a 25-hidroxivitamina D₃.
  • Abreviada como 25(OH)D₃, y también conocida como calcidiol, calcifediol y 25-hidroxi-colecalciferol
  • La 25(OH)D₃ es la principal forma circulante de vitamina D en el organismo.
  • La vida media es de 2–3 semanas.
• En los riñones: la 25(OH)D₃ sufre una segunda hidroxilación y forma la 1,25-dihidroxivitamina D₃ fisiológicamente activa.
  • Abreviada como 1,25(OH)D₃ y también conocida como calcitriol
  • Forma más activa
  • La vida media es de 4–6 horas.

Receptores de vitamina D

• Receptores intracelulares (situados en el interior de la célula y no en su superficie)
• El complejo receptor de la vitamina D se une a los elementos de respuesta hormonal en el ADN.
• Estimula directamente (o inhibe) la expresión de los genes diana

Otros Reguladores del Metabolismo Óseo

Otros factores que ayudan a regular el metabolismo óseo son

• Estrógenos:
  • ↓ Recambio óseo en ambos sexos
  • Actúan tanto sobre los osteoblastos como sobre los osteoclastos
  • Necesarios para el cierre de las placas epifisarias
• Hormona del crecimiento:
  • Estimula las placas terminales cartilaginosas
  • Estimula la formación de hueso endocondral
• Glucocorticoides:
  • Inhiben la formación de hueso
  • Causa de la osteoporosis inducida por glucocorticoides
• Hormonas tiroideas (tiroxina, triyodotironina):
  • Aumentan tanto la formación como la resorción ósea
  • ↑ Recambio óseo

Relevancia Clínica

• Osteoporosis: disminución de la masa y la densidad óseas que conlleva un mayor número de fracturas. La osteoporosis suele estar causada por la pérdida de estrógenos y/o testosterona protectores en etapas posteriores de la vida, o como resultado de la inmovilización, trastornos médicos subyacentes o del uso prolongado de ciertos medicamentos. La osteoporosis suele presentarse clínicamente con fracturas frecuentes y pérdida de altura vertebral. El diagnóstico se establece midiendo la densidad mineral ósea. El tratamiento incluye modificaciones en el estilo de vida, el mantenimiento de niveles adecuados de calcio y vitamina D, y el uso de bifosfonatos.
• Osteomalacia y raquitismo: trastornos de la disminución de la mineralización ósea. El raquitismo afecta al cartílago de las placas de crecimiento epifisarias en niños, mientras que la osteomalacia afecta a los lugares de recambio óseo en niños y adultos. La osteomalacia y el raquitismo son las causas más comunes de la carencia de vitamina D. El raquitismo suele presentarse con deformidades esqueléticas y anomalías de crecimiento, mientras que la osteomalacia puede presentar dolor óseo, dificultad para deambular y fracturas patológicas. El tratamiento incluye la administración de suplementos de vitamina D y calcio.
• Enfermedad ósea de Paget: trastorno focal del metabolismo óseo que suele afectar el cráneo, columna vertebral, pelvis y huesos largos de las extremidades inferiores. Las 2 principales manifestaciones clínicas de la enfermedad de Paget son el dolor óseo y las consecuencias de las deformidades óseas, como fracturas, artrosis o pinzamiento nervioso. El tratamiento incluye bifosfonatos, calcitonina y cirugía para el tratamiento de fracturas, deformidades y complicaciones.
• Hiperparatiroidismo: afección asociada a niveles elevados de PTH en la sangre. El hiperparatiroidismo puede deberse a una enfermedad inherente a la glándula paratiroidea o a anomalías en el metabolismo del calcio. Los individuos afectados presentan clásicamente “cálculos (nefrolitiasis), huesos (↓ densidad mineral ósea), malestar abdominal (dolor abdominal inespecífico) y matices psiquiátricos (síntomas neuropsiquiátricos)”. El diagnóstico se basa en la evaluación de laboratorio de la PTH, calcio y fosfato séricos, así como de los niveles de calcio en la orina. El tratamiento es típicamente quirúrgico para tratar cualquier afección subyacente.
• Hipoparatiroidismo: niveles bajos de PTH debido a un mal funcionamiento de las glándulas paratiroides. El hipoparatiroidismo es más comúnmente iatrogénico después de una cirugía de cuello, pero también puede estar asociado a trastornos genéticos, infiltrativos o autoinmunes, que causan la destrucción del tejido paratiroideo normal. La deficiencia de PTH da lugar a una hipocalcemia, que provoca un aumento de la excitabilidad neuromuscular (e.g., tetania), osteoesclerosis y manifestaciones cardíacas y neuropsiquiátricas. El tratamiento implica la administración de suplementos de calcio y vitamina D, y potencialmente PTH humana recombinante en los casos crónicos.
• Hipercalcemia: una afeccion típicamente caracterizada por niveles de calcio sérico > 10,5 mg/dL. La hipercalcemia puede ser el resultado de varias afecciones, la más común de las cuales es el hiperparatiroidismo y las neoplasias. Las presentaciones clínicas incluyen síntomas neuropsiquiátricos (confusión, alteraciones mentales), gastrointestinales (vómitos, dolor abdominal), musculoesqueléticos (dolor de huesos, debilidad) y renales (poliuria, polidipsia). El tratamiento depende de la gravedad y va desde una dieta baja en calcio hasta solución salina isotónica intravenosa, bifosfonatos, calcitonina y hemodiálisis.
• Hipocalcemia: una afección típicamente caracterizada por niveles de calcio sérico < 8,5 mg/dL. La hipocalcemia puede deberse a varios factores, como el hipoparatiroidismo, trastornos que provoquen una deficiencia de vitamina D y medicamentos. La presentación puede ser desde asintomática con una deficiencia leve hasta potencialmente mortal con una disminución aguda y significativa del calcio. El tratamiento consiste en la administración de suplementos de calcio mientras se corrigen las afecciones subyacentes.