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REGOLAZIONE DEL METABOLISMO DEL CALCIO E DEL FOSFATO
Il calcio e il fosfato sono due costituenti inorganici importantissimi per l'organismo e la loro omeostasi va mantenuta sotto stretto controllo.
Il calcio ed il fosfato inorganico sono ioni multivalenti che svolgono funzioni complesse e importanti come:
- Ruolo strutturale nei tessuti duri
- Ruolo regolatore nel metabolismo e nelle vie di segnalazione
Le regolazioni di calcio e fosfato sono alla base di patologie gravi, le quali se protratte, possono compromettere la normale funzionalità dell'organismo.
Proprio per questo motivo, diversi organi ed apparati sono coinvolti nella regolazione del metabolismo del calcio e del fosfato ed in particolare modo, questi sono 3:
- I reni
- L'apparato gastrointestinale
- L'ossoparatormone vitamina D
Fattori come il e la che regolano il metabolismo di calcio e fosfato, agiscono a livello di questi 3 organi, che hanno quindi un ruolo chiave.
nel mantenimento della contrazione muscolare e nella trasmissione degli impulsi nervosi• Contribuisce alla coagulazione del sangue• Partecipa alla formazione e al mantenimento di ossa e denti sani• Regola l'equilibrio acido-base nel corpo• Favorisce la corretta funzione del sistema immunitario• Partecipa alla sintesi del DNA e dell'RNA IL FOSFATO INORGANICO: Il fosfato inorganico è coinvolto in diverse funzioni vitali: • È un componente essenziale delle molecole di ATP, la principale fonte di energia per le cellule • Partecipa alla sintesi di acidi nucleici come il DNA e l'RNA • È coinvolto nella regolazione del pH del sangue • Contribuisce alla formazione e al mantenimento di ossa e denti sani • È necessario per la contrazione muscolare e la trasmissione degli impulsi nervosi • Svolge un ruolo chiave nel metabolismo dei carboidrati, dei lipidi e delle proteine In conclusione, il mantenimento dei livelli plasmatici di calcio e fosfato inorganico è fondamentale per il corretto funzionamento del nostro organismo.Per l'accoppiamento stimolo-risposta come la contrazione muscolare, il rilascio di neurotrasmettitori:
- E' necessario ai processi di secrezione proteica
- E' coinvolto nel processo di coagulazione del sangue
- E' un componente della matrice extracellulare, della cartilagine, dell'osso, del dente
- E' coinvolto nella formazione dell'osso, nella crescita e nella divisione cellulare
Il 99% di calcio è immagazzinato nell'osso, l'1% è nel compartimento intracellulare, mentre lo 0,1% è nel compartimento extracellulare.
Il mantenimento di basse concentrazioni di calcio intracellulare in condizioni di riposo è di fondamentale importanza nel compartimento intracellulare e funge da secondo messaggero.
Quando arriva uno stimolo dall'esterno, si aprono i canali per il calcio: il gradiente per entrare è elevatissimo e quindi il calcio entra in abbondanza. Ma essendo di fondamentale importanza
Il mantenimento di basse concentrazioni di calcio intracellulare è garantito dalle pompe che utilizzano l'energia derivante dall'idrolisi dell'ATP per espellere il calcio verso l'esterno. In condizioni di ipocalcemia si verifica la tetania ipocalcemica: questa provoca spasmi muscolari a causa dell'abbassamento della soglia per l'innesco di un potenziale d'azione. In condizioni di ipercalcemia, invece, si ha una iporesponsività: tutte le funzioni vengono rallentate e questo può provocare un rilassamento dei muscoli e quindi una riduzione dell'eccitabilità neuromuscolare, aritmie cardiache, disorientamento ed eventualmente la morte. L'omeostasi del calcio è strettamente correlata alla produzione di 3 ormoni, quali il paratormone (ormone paratiroideo), il calcitriolo (vitamina D3) e la calcitonina. In condizioni di equilibrio del calcio, la quantità di calcio assunta con la dieta deve essere uguale alla quantità di...calcio che viene eliminata con le feci o con le urine. pH
Inoltre fattori come il non solo in uenzano la calcemia totale, ma anche la quota liberadel calcio ( normalmente uguale al 50% ) :
- L'acidosi (più protoni) determina un aumento del calcio plasmatico
- L'alcalosi (meno protoni) determina un abbassamento del calcio plasmatico
IL FOSFATO :
Al pari del calcio, anche il fosfato svolge funzioni molto importanti :
- I sali calcio-fosfato sono i costituenti principali della matrice organica dell'osso
- Influenza la formazione e il riassorbimento dell'osso
- È componente importante di macromolecole organiche (DNA, RNA, ATP)
- È essenziale per i processi metabolici, inclusa la formazione di ATP
- È tra i sistemi tampone coinvolto nel mantenimento dell'equilibrio acido-base
- È coinvolto nei processi di traduzione del segnale complessi con il calcio
L'86% di fosfato è depositato
nell'osso del 14% del compartimento intracellulare e del 0.03% del compartimento extracellulare. L'omeostasi del fosfato dipende da diversi fattori: - Dalla quantità di fosfato presente nell'organismo, che dipende dalla quota assorbita a livello intestinale e dalla quota escreta dal rene. - Dalla distribuzione di fosfato tra il compartimento intracellulare ed extracellulare. Mentre il calcio viene principalmente escreto attraverso le feci, il fosfato viene maggiormente escreto attraverso le urine. Anche in questo caso, la quantità di fosfato assunta è in equilibrio con la quantità di fosfato eliminata attraverso le feci o le urine. La distribuzione di fosfato tra il tessuto osseo e i compartimenti extracellulare ed intracellulare è regolata da tre organi e tre ormoni: - Il paratormone - Il calcitriolo (vitamina D3) - La calcitonina Questi ormoni regolano l'assorbimento intestinale e il rilascio di fosfato nell'organismo.in circolo, dopo il riassorbimento dell'osso, di calcio e di fosfato.40 di 119fl fl
IL PARATORMONE
Il è un ormone proteico prodotto dalle ghiandole paratiroidi ed è il principale regolatore del metabolismo di calcio e fosfato.
aumento della calcemia
Agendo su ossa, reni ed intestino, determina un : ha un e etto ipercalcemizzante.
È sempre presente una secrezione basale di paratormone, in quanto questo contribuisce al mantenimento omeostatico della quota di calcio presente a livello plasmatico.
Quando il calcio plasmatico scende al di sotto dei valori siologici, le paratiroidi paratormone, vengono stimolate a produrre il quale agisce a livello :
Osseo• : aumenta l'assorbimento di calcio agendo sia sugli osteoblasti che sugli osteoclasti ed aumenta l'assorbimento di fosfato
Renale• : aumenta l'assorbimento di calcio agendo sul tubulo contorto distale e sulla parte prossimale del dotto collettore ed inibisce l'assorbimento di
fosfato agendo sultubulo contorto prossimaleIntestinale• : aumenta l'assorbimento di calcio in maniera indiretta, incrementando la formazione di diidrossicolecalciferolo (forma attiva della vitamina D3) ed aumental'assorbimento di fosfato
Le paratiroidi vengono stimolate grazie alla presenza di un recettore sensibile per il calcio, presente sulla membrana delle cellule principali delle paratiroidi: ipercalcemia blocca la sintesi del PTH• In condizioni di: il recettore ipocalcemia non blocca• In condizioni di: il recettore non è attivo ed essendo inattivo, la sintesi del PTH
L'effetto globale del PTH consiste in un aumento del calcio citoplasmatico e in una diminuzione del fosfato, causati dall'azione su osso, rene ed intestino.paratormone vitamina D3 aumentano la calcemia
Il e la hanno lo stesso effetto: calcitonina riduce la quota di calcio plasmatico
La ha un effetto opposto: Il CALCITRIOLO o VITAMINA D3: vitamina DLa è una molecola
La vitamina D è una vitamina liposolubile ciclica con struttura simile a quella degli ormoni steroidei. Ne esistono diverse forme, ma la più importante è la vitamina D3, anche conosciuta come colecalciferolo. La vitamina D3 può essere sia assunta con la dieta, sia prodotta nella pelle: in entrambi i casi viene assunta o prodotta in forma inattiva.
Gli step di attivazione sono diversi:
- L'esposizione alla luce e quindi ai raggi ultravioletti portano alla formazione della vitamina D3
- La vitamina D3 viene immessa in circolo in forma inattiva 25 idrossicolecalciferolo
- Giunta nel fegato, viene idrossilata e da origine alla 1,25
- A livello renale e sotto stimolazione del PTH si ha la conversione nella forma attiva di idrossicolecalciferolo
La vitamina D3 determina un aumento della concentrazione plasmatica di calcio e di fosfato ed il suo bersaglio principale è l'intestino tenue.
La calcitonina è un ormone peptidico prodotto dalle cellule C della
tiroide. Mentre il paratormone e la vitamina D hanno la stessa funzione, la calcitonina ha una funzione opposta: un aumento della calcemia e della fosfatemia da un lato blocca la formazione di PTH, mentre dall'altro stimola le cellule C della tiroide a produrre e rilasciare calcitonina, che ha un effetto ipocalcemizzante.
Nell'uomo la calcitonina non ha un ruolo chiave nell'omeostasi del calcio, tanto è che quando viene rimossa la tiroide, il metabolismo del calcio e del fosfato non risente della sua assenza. In altri modelli animali invece, la calcitonina ha un ruolo molto più importante.
TESSUTO OSSEO
Il tessuto osseo fa parte dei tessuti connettivi specializzati nella funzione di sostegno. È formato da:
- Una componente organica: rappresentata da diversi tipi di cellule come gli osteoblasti, gli osteociti, gli osteoclasti e da una matrice organica formata per il 95% da collagene e per il 5% da sostanza amorfa.
inorganica• Una : formata principalmente da cristalli di calcio e di fosfato che formano i cristalli di idrossiapatite
Il tessuto osseo origina da un tessuto connettivo embrionale, il mesenchima, attraverso 2 tipi di ossificazione: l'ossificazione diretta o intermembranosa e l'ossificazione indiretta o endocondrale.
L'ossificazione diretta viene detta diretta• L'ossi quando prende origine direttamente dal tessuto connettivo embrionale, per differenziazione delle cellule mesenchimali in osteoblasti.
Le cellule mesenchimali si addensano in un centro di ossificazione e diventano ipertrofiche. Una ricca trama vascolare circonda il centro e nelle zone limitrofe alla comparsa dei vasi sanguigni.
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