Fisiología

Calcio

El contenido de calcio en el organismo es de 20-25 g/kg de masa corporal magra, lo cual supone ~1,4-1,6 % de la masa corporal total. La concentración adecuada de calcio en suero es de 2,25-2,75 mmol/l (9-11 mg/dl). El 98 % del calcio se encuentra en los huesos, mientras que el 1-2 % es calcio que puede sufrir modificaciones rápidas. De este pequeño porcentaje, solo la mitad está en forma de calcio ionizado (es la forma biológicamente activa), mientras que el resto está asociado a proteínas, principalmente a la albúmina. La alcalosis intensifica la unión del calcio a las proteínas, lo que reduce la cantidad de calcio ionizado, mientras que la acidosis genera el efecto contrario.

El consumo diario de calcio con la dieta es de ~1,0 g, del cual se absorbe ~30 %. La absorción en el aparato digestivo se incrementa bajo la influencia de la 1,25(OH)2D3 y de la paratohormona (PTH) (mediante 1,25(OH)2D3), y disminuye como consecuencia de la unión del calcio en el intestino a oxalatos, fosfatos y ácidos grasos. En los túbulos renales, el 98-99 % del calcio filtrado en los glomérulos renales se reabsorbe. La cantidad diaria que se expulsa con la orina es de 3-5 mmol. La reabsorción de calcio está ligada a la del sodio. Tiene lugar prácticamente a lo largo de toda la nefrona, pero en mayor medida en el segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle. Los siguientes elementos incrementan la reabsorción de calcio en los riñones: PTH, proteína Klotho, diuréticos tiacídicos, hipocalcemia, alcalosis no respiratoria, hiperfosfatemia, y reducción del compartimento de líquido extracelular. Por otro lado, los siguientes elementos la reducen: calcitonina, hipercalcemia, hipermagnesemia, acidosis no respiratoria, aumento del compartimento de líquido extracelular, glucocorticoides, hormonas tiroideas, y somatotropina.

El metabolismo del tejido óseo también influye en la concentración del calcio en suero. Los factores que aumentan la osteogénesis (calcitonina, alcalosis, andrógenos, estrógenos, fosfatos) reducen la calcemia, mientras que los factores que intensifican la osteólisis (concentración elevada de PTH o PTHrP, prostaglandinas, exceso de hormonas tiroideas, exceso de vitamina A, acidosis) incrementan la calcemia.

El calcio es un componente fundamental de los huesos. Es imprescindible para garantizar una coagulación sanguínea adecuada, la propagación del estado de excitación en el sistema nervioso y la contracción de los músculos esqueléticos. Asimismo, es un elemento esencial de los sistemas celulares de señalización y regulación, sobre todo los relativos a la actividad de muchas enzimas.

Más información →cap. IV.C.

Fósforo

El contenido de fósforo en el organismo humano es de 11-14 g/kg de masa corporal magra, lo cual supone ~1 % de la masa corporal total. Solo el 1 % del fósforo sistémico se encuentra en el compartimento de líquido extracelular.

El contenido de fosfatos en la ingesta diaria de alimentos es de 19,4-29 mmol (600-900 mg). La absorción de fosfatos en el aparato digestivo está mediada por transportadores de sodio fosfato. La somatotropina y el 1,25(OH)2D3 incrementan la absorción de fosfatos en el aparato digestivo, e indirectamente, la PTH (por medio de la 1,25(OH)2D3). Por otro lado, hay factores que reducen dicha absorción, como un contenido elevado de Ca2+ y Mg2+ en los alimentos y el consumo de glucocorticoides o compuestos de unión a fosfatos inorgánicos (→cap. XII.F.2).

Un 90-95 % de los fosfatos filtrados en los glomérulos renales se reabsorben en los túbulos renales por medio del cotransportador sodio fosfato Na-Pi-II. Los siguientes elementos inhiben la reabsorción de fosfatos en los túbulos renales (es decir, incrementan la fosfaturia): PTH, acidosis no respiratoria, glucocorticoides, dopamina, ingesta excesiva de vitamina D o sus metabolitos activos, y fosfatoninas (FGF-23, FRP-4, MERE). El déficit de PTH, la somatotropina, los factores de crecimiento insulínico I y II, las hormonas tiroideas y la concentración fisiológica de 1,25(OH)2D3 reducen la fosfaturia.

Los fosfatos no solo suponen un componente importante del esqueleto, sino que también son los portadores más importantes de compuestos ricos en energía (ATP, fosfocreatina, etc.) e información genética (ADN, ARN). Asimismo, cumplen una función clave en los procesos de glucólisis, gluconeogénesis, fosforilación de proteínas y regulación de la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

Más información →cap. IV.C.

El factor de crecimiento fibroblástico 23 (FGF-23) es un polipéptido compuesto por 251 aminoácidos producidos por los osteoblastos y los osteoclastos. El principal factor estimulante de la secreción de FGF-23 es la hiperfosfatemia. El 1,25(OH)2D, la hipercalcemia y el aumento de la ingesta de fosfatos con la dieta también incrementan la síntesis de FGF-23 en los huesos. También se ha observado una producción elevada de FGF-23 en estados inflamatorios, en las personas con baja concentración de hierro en suero, así como en situaciones de actividad elevada del sistema renina-angiotensina-aldosterona y del sistema simpático. En la sangre se encuentra la molécula intacta del FGF-23 (intact FGF-23) y los productos de su metabolismo. El FGF-23 se une en los riñones a un complejo formado por el receptor 1 del FGF (FGFR1) y a la proteína Klotho. Esto provoca que se interrumpa la reabsorción de fosfatos en los túbulos proximales, lo cual origina un incremento de la fosfaturia y un descenso de la concentración de fosfatos en suero. El FGF-23 inhibe la 1-α-hidroxilación de la vitamina D y estimula la 24-hidroxilación del 1,25(OH)2D, lo cual reduce en conjunto la concentración de 1,25(OH)2D en sangre. Por lo tanto, el FGF-23 forma junto con la vitamina D un sistema de retroalimentación negativo, esto es, el 1,25(OH)2D estimula la secreción de FGF-23 por parte de los osteocitos y los osteoclastos, y el FGF-23 inhibe la síntesis de 1,25(OH)2D e intensifica su inactivación. El FGF-23 estimula la liberación de la proteína Klotho a la sangre. Se han identificado las mutaciones del gen del FGF-23 en los huesos que provocan los síndromes metabólicos y clínicos ligados a los trastornos del metabolismo mineral (p. ej. raquitismo hipofosfatémico autosómico recesivo tipo 1, raquitismo hipofosfatémico ligado al cromosoma X, síndrome de McCune-Albright, síndrome de condrodisplasia metafisaria tipo Jansen).

El principal productor de la proteína Klotho son las células de los túbulos distales de los riñones. La proteína Klotho humana está compuesta por una cadena polipeptídica y está presente tanto en forma de membrana (ligada a una membrana celular) como soluble en sangre. La forma soluble, también conocida como forma endocrina, muestra las propiedades de una glucosidasa que separa el monosacárido, p. ej. del cotransportador NaPi2c, del canal de calcio TRPV5 y del canal de potasio ROMK1, lo que facilita ligar estos canales a la superficie celular y los protege frente a la endocitosis. El complejo proteico formado por la proteína Klotho y el FGFR1 en los túbulos proximales —lugar de unión al FGF-23— es fundamental para el metabolismo de calcio y fósforo. La proteína Klotho activa el canal de calcio TRPV5, lo cual incrementa la absorción de Ca2+ en el túbulo distal. Además, independientemente del FGF-23, inactiva el cotransportador NaPi2c en el túbulo distal, lo que inhibe la absorción de fosfatos y conduce a una reducción de la fosfaturia y a una hipofosfatemia. La proteína Klotho presenta actividad cardio-, vaso- y nefroprotectora. En modelos animales, el déficit de proteína Klotho causa trastornos del metabolismo mineral, trastornos del crecimiento, calcificación de los vasos sanguíneos y de los tejidos blandos, envejecimiento acelerado y muerte prematura.