Metabolismo del calcio y del fósforo

IJNNE~SIDADDa
N~n,
DIDLIOTI¡Cf
revisiones
Metabolismo del calcio y del fósforo'
CARLOS HERNANDEZ CASSIS2
En el control del metabolismo del calcio y del fósforo intervienen mú Itiples factores, tanto hormonales como no hormonales. Dentro de los primeros, sobresalen tres hormonas: la vitamina D, la
PTH y la calcitonina, que ejercen su acción en forma selectiva en tres órganos: el hueso, el intestino
y el riñón.
El hueso sirve como reservorio de calcio y de fósforo y por lo tanto permite que le sean sacados estos
minerales cuando sus niveles séricos descienden o que le sean depositados si las condiciones metabó·
licas así lo exigen.
El intestino permite la absorción de calcio y de fósforo. El riñón regula los niveles séricos de calcio y
de fósforo aumentando o disminuyendo la excreción renal de estos elementos.
La vitamina D absorbe calcio y fósforo del intestino; favorece la actividad del hueso aumentando la
resorción y la mineralización y en riñón aumenta la reabsorción tubular de calcio y de fósforo.
La PIH es la encargada de elevar los niveles de calcio y disminuir los de fósforo; para lo cual actúa
a nivel del hueso extrayendo calcio y fósforo y a nivel renal excretando fósforo y reabsorbiendo calcio. La calcitona favorece la entrada de calcio y de fósforo al hueso y aumenta la excreción renal de
estos dos elementos.
Palabras claves: calcio, fósforo, calcitonina (Cl), paratohormona
osteoclasto, osteobJasto, osteocito, colecalciferol (vitamina D3)·
I ntraducción
Cuando hablamos
de metabolismo
de calcio y
de fósforo
tenemos
necesariamente
que remitirnos a tres órganos: el hueso, los riñones y el tubo
digestivo
y a tres hormonas
muy importantes:
paratohormona
(PTH), vitamina
D y calcitonina
(CT) (1).
Si bien otros
no hormonales
Recibido
24 de mayo,
factores,
tanto
(2-5), también
1984.
Aceptado
hormonales
como
influyen en la ho-
31 de mayo,
1984.
1. Conferencia
presentada en el curso "Presente y futuro del paciente nefroJógico".
Abril 1984. Universidad del Norte. Barranquilla, Colombia.
2. M.O. Endocrinólogo.
Profesor
clínicas.
División de Ciencias
Norte. Barranquilla, Colombia.
©
Universidad
Salud Uninorte.
del Departamento
de Ciencias
de la Salud. Universidad
dei
del Norte.
Barranquilla
(CoL), 1 (2):11 5-121,1984.
(PIH), riñón, intestino, hueso,
meóstasis de calcio y de fósforo, el stress mecánico del hueso juega el papel más preponderante
en este segundo grupo (6-9).
Con el descubrimiento
del radioinmunoanálisis
por Yalow y Berson en 1957, el cual les valió
el premio Nobel, se abrió un nuevo campo para el
desarrollo
de la endocrinología
que ha permitido
el avance vertiginoso
que hoy tiene esta rama de
la medicina.
A principios
de la década de los años sesenta se
elaboró
el primer
radioinmunoanálisis
de PTH
(10) y hacia finales de la misma y comienzo de los
setenta se hicieron los de CT (11, 12) y vitamina
D (13, 14) con los cuales se ha podido entender
de mejor manera la fisiología del calcio y del fósforo y la fisiopatologíade las muchas entidades
el ínicas que la comprometen.
115
Organos comprometidos
calcio y de fósforo
en la homeóstasis de
1,25-dihidroxi-D3
las utilizan para elevar los niveles séricos de fósforo y especialmente
de calcio
cuando estos empiezan a descender en el torrente
circulatorio
(16, 17).
Además de ser un órgano de sostén y locomoción,
el hueso
es el principal
rescrvorio
mineral de calcio y de fósforo del organismo.
La actividad de las células osteoclásticas
es denominada
resortiva
o de reabsorción,
siendo el
primero el término más apropiado.
Como todo órgano, el hueso se compone
de
células
que nacen,
se desarrollan
y mueren.
Las células osteoblásticas
tienen como función
la formación
de hueso, la cual consiste en captar
calcio y fósforo de la sangre para ir mineral izando
el hueso.
Esto también es aprovechado
por algunas hormonas
que actúan sobre estas células para
introducir
calcio y fósforo
en el hueso cuando
existen excedentes de estos minerales en el torrente circulatorio,
como lo hacen la CT, la 25-hidroxiD3 y otros metabolitos
de la vitamina D ("18-20).
La actividad de estas células se denomina
modulación ósea o formación de hueso.
El hueso
El ciclo vital de una célula ósea es de aproximadamente tres meses en un adulto normal (1).
El hueso
se compone
de una matriz
orgánica,
de una zona mineralizada
y de células osteoprogenitoras, osteoclásticas,
ostcoblásticas
y osteocitos
osteoides.
Las células osteoprogenitoras
son aquellas
dan origen a las osteoclásticas
y osteoblásticas.
Antiguamente
osteoprogenitoras
embargo,
estudios
que
se pensaba que sólo eran células
las mesenquimáticas
(1). Sin
recientes
en ratones con osteo-
petrosis congénita
han sugerido un posible origen
de las células osteoclásticas
a partir de células monoclticas circulantes
(15). Sea cual fuere el origen
de estas células, lo que hasta el momento
está
claro es la estrecha
relación que existe entre ellas,
de tal forma que una I Inea celular es regulada por
la inmediatamente
anterior
de acuerdo con el siguiente esquema:
(Monocitos)
Célula
Osteoprogenitora
•
Osteocl asta
(Mesen qui máticas)
Célula
Osteoprogen
+ ..
~._Osteob Iasta _Osteoci
osteoide
itora
to
Las células osteoblásticas
elevan la fosfasa alcalina. Las hormonas
comprometidas
en el metabolismo de calcio y de fósforo aprovechan
algunas
caracterlsticas
especiales de estas células óseas para mantener
la homeóstasis
de los dos minerales.
Las células osteoclásticas
tienen como caracterlstica primordial
reabsorber el mineral del hueso,
esto es, que sacan calcio y fósforo de la zona mineralizada
y lo pasan a la sangre. Algunas hormonas que actúan sobre estas células como la PTH y
116
De lo anterior se desprende
que las células Óseas
cumplen durante su ciclo vital con dos funciones:
una, de ser parte de la estructura
orgánica del
hueso al cual le dan vida y la otra, que es aprovechada por el metabolismo
de calcio y de fÓsforo
para mantener su homeostasis.
El intestino
La importancia
bolismo de calcio
tio de absorción
por la acción de
25-hidroxi-D3
y
tos de la vitamina
de este órgano dentro del metay de fósforo radica en ser el side calcio y de fósforo mediado
las hormonas
1,25-dihidroxi-D3,
posiblemente
de otros metaboliD3 (21,22).
La absorción
de calcio y fósforo intestinal mediada por la 1,25-dihidroxi-D3
está regulada directamente
por los niveles ,,'ricos de fósforo y por
los niveles séricos de PTH y estos liltimos a su vel
son influenciados
por los de calcio (23, 24). La
absorción ocurre en duodeno y ycyuno princiraJmente (25).
El riñón
Este órgano es el que desemperia el papel de regulador definitivo
del metabolismo
de calcio y de
fósforo ya que produce
reabsorción
tubular tanto de calcio como de fósforo.
La reabsorción
tubular de cada uno de estos elementos
es aumentada o disminUida
de acuerdo con la acción de ¡as
diferentes
hormonas
que actllan sobre el riñón.
Salud Uninortc. Bdrrdnquilla
(Colo),
1(2) :11 S-12', 1984.
La PTH aumenta la reabsorción tubular renal
de calcio y disminuye la de fosfato produciendo
en definitiva. una retención de calcio y una excreción de fosfato por orina (26).
La CT tiene una acción parcialmente contraria
a la PTH y produce disminución en la absorción
tubular de fósforo y de calcio, dando como resultante
un aumento
en la excreción
urinaria
de cal-
cio y de fósforo (27).
Los metabolitos de
la reabsorción tubular
riando su potencia y
uno de estos minerales
metabolito (28, 29).
la vitamina D3 aumentan
de calcio y de fósforo, vasu especificidad para cada
de acuerdo con el tipo de
La resultante de la acción renal de la vitamina
D3 es mantener los niveles séricos de calcio y/o
de fósforo de acuerdo con el tipo de metabolito
que actúe en cada estado fisiológico.
Principales hormonas
cio y de fósforo.
del metabolismo
de cal-
Vitamina D3
Aunque durante mucho tiempo esta sustancia
fue considerada una vitamina, hoy se sabe que es
producida en forma endógena y que su acción es
puramente hormonal.
Es una hormona esteroide que tiene la estructura del ciclopentanoperhidrofenantreno
y se deriva del colesterol como cualquier hormona esteroide (30). En presencia de un aporte adecuado
de luz solar, un individuo normal produce la cantidad necesaria de esta hormona. Solo debe considerarse como vitamina y por lo tanto sc requerirá
un aporte dietético, cuando las personas no reciben luz solar como ocurre en el invierno en zonas
con cuatro estaciones (31).
La producción endógena de la hormona vitamina D3 se inicia con el depósito del colesterol
en el tejido celular subcutáneo en forma de 7-dehidrocolesterol. Este es activado por los rayos ultravioletas de la luz solar y convertido en colecalciferol, forma con la cual pasa al torrente sangu (neo, a través del cual llega al h(gado para ser hidroxilado en la posición 25 por la fracción microsómica del hepatocito (32). De allí pasa al riñón
donde es hidroxilada en la posición 1 por acción
de la enzima 1-hidroxilasa localizada en la fracSalud Uninortc. Barranquilla (CoL), 1(2):115-121
J
1984.
Clan mitocondrial
(33,34).
de la célula yuxtaglomerular
Si bien no existen evidencias concluyentes de
control en la producción de 25-hidroxi-D3 por
parte del h (gado (35), s,' se conoce un sistema
de regulación en el riñón para la producciÓn de
1,25-dihidroxi-D3'
el metabolismo más potente.
La enzima 1-h idroxilasa renal es activada por
niveles séricos bajos de fósforo o por acción de
la PTH (36, 37). Los niveles séricos altos de
fósforo o los bajos de PTH la desactivan (19).
Como toda hormona esteroide, la vitamina D
actúa en la célula blanco sobre un receptor citosólico. El complejo receptor-hormona
migra al
núcleo donde activa al DNA de codificación para
estimular al RNA mensajero. Este último se desplaza hasta los ribosomas donde se produce una
protdna
que es la que realiza la acción hormonal (38).
La vitamina
D actC.a en orden de importancia
en intestino, hueso y riñón.
En el intestino absorbe calcio, fÓsfuro y magnesia, la 1,25-dihidroxi-D3,
por ser el metabolito
más potente, es el que más absorbe estos minerales (39, 40). Le sigue en importancia la 25-hidroxi-D, y 24, 25-dihidroxi-D,
no conociéndose
el papel de los otros metabolitos conocidos como
la 25, 26-dihidroxi-D3 (41-43).
En el bueso, la 1,25-dihidroxi-D3
actúa especialmente activando a las células osteoclásticas
y estimulando la resorción ósea (44,45). Sin embargo, también favorece la mineralización del hueso por acción directa sobre los osteoblastos (46)
papel este último que desempeñan mejor la 25hidroxi-D3, la 24, 25-dihidroxi-D3 y posiblemente
los otros metabolitos conocidos (20,47-49).
En el riñón, la 25-hidroxi-D3
y la 1,25-dihidroxi-D3 aumenta la reabsorción tubular de calcio
y de fósforo (20,28-29,43,50-51).
Paratohormona
(PTH)
La PTH es una hormona polipept(dica
compuesta por 84 aminoácidos. Es producida por las
células principales de las cuatro glándulas paratiroidcs, a partir de una pro-hormona que, a su vez,
se deriva de una pre-pro-hormona
(52-56). Para
117
su producción y secreción requiere de la presencia
de magnesia el cual acte.a como un cofactor (57,
58). Estimulan su secreción los niveles bajos de
calcio (59) y los altos de fósforo (60-63). La 1,25dihidroxi-D3 modula la secreción de PTH (64-67)
Y se ha encontrado que otros metabolitos como
24, 25-dihidroxi-D3
y la 25-hidroxi-D3 la frenan
(68-70). La PTH acte.a directamente sobre hueso
y riñón (71).
En el hueso, la calcitonina activa a las células
osteoblásticas para aumentar la formación ósea
introduciendo
en este órgano calcio y fósforo
(76,79).
En el hueso activa las células osteoclásticas para
producir resorción ósea y de esa manera liberar calcio y fósforo al torrente sangu íneo. Su acción sobre este órgano está dirigida a sacar calcio de su
mayor reservorio orgánico para poder mantener
los estrechos límites sanguíneos de este mineral
en los momentos que se encuentran bajos como
ocurre en los períodos de ayuno o de baja ingesta
de calcio (16, 59,72). La elevación concomitante
de los niveles sericos de fósforo es regulada por la
acción de la PTH a nivel renal (59).
El papel de la calcitonina en el metabolismo de
calcio y de fósforo parece radicar en prevenir las
hipercalcemias postprandiales y favorecer la formación ósea introduciendo calcio y fósforo en el
mismo (1, 77, 79). Mucho se ha discutido sobre
su acción renal (81).
En el riñón, la PTH aumenta la reabsorción tubular de calcio y disminuye la de fosfato dando
como resultante un aumento en la excreción uri-
naria de fósforo y manteniendo niveles séricos altos de calcio, los cuales por un mecanismo de retroalimentación
negativa, frenarán la secreción de
PTH (1, 19, 27, 59). De otra parte, la PTH actúa
sobre la enzima 1- '" - hidroxilasa localizada en las
celulas yuxtaglomerulares favoreciendo la producción del 1,25-dihidroxi-D3
a partir de la 25-hidroxi-D3 (73, 74). De tal forma que la PTH estimula la absorción intestinal de calcio y de fósforo
a través de la acción de la 1,25-dihidroxi-D3.
La calcitonina
(CT)
Es una hormona de 32 aminoácidos producida
por las células C (parafoliculares) del tiroides, con
el cual hasta el momento, no se le conoce relación
fisiológica.
Como toda hormona polipeptídica e igual a la
PTH, la CT actúa sobre un receptor específico de
la membrana de la célula blanco, para activar la
adenil-ciclasa que convierte el ATP en AMPc el
cual, actuando como segundo mensajero desarrolla la acción hormonal (1,75,76).
La secreción de CT es estimulada por niveles
altos de calcio así como también es conocido que
varias hormonas gastrointestinales
como la gastrina, CPK-PZ y hasta el glucagón la favorecen.
118
En el riñón la CT disminuye la reabsorción tubular de fosfato y calcio produciendo como resultante una acción parcialmente inversa a la de la
PTH (59,80).
Existen muchas dudas sobre su importancia en
la fisiología del adulto humano porque pacientes
tiroidectomizados
con niveles bajos de CT no
muestran alteraciones el ínicas evidentes en el metabolismo de calcio y de fósforo. Otro tanto ocurre en pacientes con cáncer medular del tiroides
que cursan con niveles séricos elevados de CT sin
trastornos en el metabolismo de calcio y de fósforo (59).
Ultimamente se ha utilizado en el ínica a la calcitonina en forma terapéutica para una serie de
entidades que comprometen el metabolismo óseo
(82-84).
En síntesis, el metabolismo de calcio y de fósforo está regulado principalmente por tres hormonas: PTH, CT y vitamina ¡) y por tres órganos: intestino, hueso y riñón.
La fuente más importante
foro son los alimentos.
de calcio y de fós-
Una vez en el tubo digestivo, estos minerales
son absorbidos por la vitamina D a través de un
sistema de equilibrio muy bien regulado del cual
hacen parte los niveles séricos de calcio, fósforo,
PTH, CT y los diferentes metabolitos de la vitamina D. De tal forma que los niveles séricos bajos
de fósforo aumentarán la producción de 1,25-dihidroxi-D3 con lo cual se absorberá del intestino
tanto calcio como fósforo. Los excedentes de calcio sérico obten idos por este me can ismo serán
depositados en el hueso por acción de la CT o serán excretados por el riñón por falta de la PTH.
Niveles séricos bajos >le calcio activarán a la PTH
la cual también aumentará la producción de 1,25Salud Uninortc. Barranquilla (CoL), , (2):115-121,1984.
dihidroxi-D3
aumentado
calcio y de fósforo.
la absorción
intestinal
de
Los excedentes
de fósforo
senco, obtenidos
por este mecanismo,
serán excretados
por el riñón
por acción directa de la PTH la cual disminuye
la
reabsorción
tubular de fosfato.
Es muy probable
que junto a estos dos mecanismos la absorción
de calcio y de fósforo a nivel
intestinal
mediados
por 1,25-dihidroxi-D3
exista
otro factor desconocido,
posiblemente
otro metabolito de la vitamina D, que actúe absorbiendo
fósforo del tubo digestivo por un mecanismo
de
regulación
todavía
por investigar,
el cual sería
el responsable
de absorción
alta de fósforo aún
con niveles bajos de 1 ,25-dihidroxi-D3
como ocurre en el hiperparatiroidismo
secundario
a la insuficiencia renal crónica.
Paralelamente
dihidroxi-D,
en
fósforo ocurren
como respuesta
niveles de calcio
al papel intestinal
de la 1,25el metabolismo
de calcio y de
otros fenómenos
en el organismo
a la baia o a la elevación de los
y de fósforo.
Cuando
los niveles séricos de calcio bajan, se
produce
un aumento
en los de PTH en forma
compcnsatoria
para activar, por una partc, a la ya
mencionJda
absorción
intestinal de calcio a través
de la 1 ,25-d ihidroxi-D3
y por otra parte, la PTH
actuará en el hueso estimulando
la resorción ós~a
y así la salida de calcio y de fósforo del mismo.
En el riñón se compensará
el nivel sérico de fósforo el cual será exuetado
en la orina por acción
de la PTH. El caso contrario
ocurrirá con niveles
séricos altos de calcio donde, además de una frenación de la secreción de PTH, ocurrirá una elevación fisiológica
de la CT para producir
la acción
contraria y de tal forma mantener el equilibrio.
El mismo tipo de mecanismo
compensatorio
ocurrirá
con los niveles séricos altos o bajos de
fósforo.
En conclusión,
podemos
decir que el metabolismo de calcio y de fósforo es un apasionante
ejemplo del equilibrio
dinámico
al cual se refería
Claude Bernard,
hace más de un siglo, cuando
postuló su teor{a del "milieu interieur".
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Reconocimiento
Trabajo realizado bajo los auspicios
lo~ía y Diabetes de Colombia.
de la Fundacion
de Endocrino-
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