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N~n,

DIDLIOTI¡Cf

revisiones

Metabolismo del calcio y del fósforo' CARLOS HERNAN@EZ 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 1950, 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, 10).

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 mine ales en el to ente 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 osteoprogenito as, 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 (20). 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 0-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, 30). 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 (20,40-49). 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 (50, 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 (64-60) Y se ha encontrado que otros metabolitos como 24, 25-dihidroxi-D3 y la 25-hidroxi-D3 la frenan (68-00). La PTH acte.a directamente sobre hueso y riñón (01).

En el hueso, la calcitonina activa a las células osteoblásticas para aumentar la formación ósea introduciendo en este órgano calcio y fósforo (06,09).

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, 59,02). 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, 00, 09). 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, 20, 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 (03, 04). 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 (1,05,06). 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 (Co@), , (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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