metabolismul fosfocalcic

  • View
    562

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of metabolismul fosfocalcic

CURS 10

FIZIOPATOLOGIA METABOLISMULUI FOSFO-CALCIC & AL MAGNEZIULUIObiective: I. Reglarea metabolismului fosfo-calcic: rolul parathormonului (PTH), calcitoninei i a vitaminei D II. Bilanul i repartiia calciului n organism: hipo- i hipercalcemii. III. Bilanul fosfailor: hipo- i hiperfosfatemii. IV. Bilanul magneziului: hipo- i hipermagneziemii.

I. Reglarea metabolismului fosfo-calcicMetabolismul fosfo-calcic este reglat de: PTH, vitamina D i calcitonin (Tabelul 1). Tabelul 1. Principalii factori implicai n reglarea metabolismului fosfocalcic: mecanismele de aciune i efectele asupra calcemiei i fosfatemieiIntestin PTH Os Rinichi Calcemia Fosfatemia

abs intest resorbiei reabs. de Ca a Ca osoase excreia de fosfat stimul 25-OH hidroxilazei

Calcitonin

resorbiei excreiei renale de osoase Ca, fosfai, Mg

Vitamina D

abs intest mineraliz a Ca resorbiei osoase

reabs. de Ca i fosfat n TD

(TD = tubul distal)

1. Parathormonul (PTH): este secretat de ctre cele 4 glande paratiroide, situate pe faa posterioar a tiroidei, n condiii de hipocalcemie. Stimulii secretiei: pe suprafaa membranei paratiroidelor exist receptori pentru ionii de calciu care rspund rapid (secunde) la modificrile calcemiei. Secreia de PTH este reglat de concentraia calciului ionizat. fosfaii nu au efect direct asupra secreiei de PTH ci acioneaz indirect prin formarea unui complex cu calciul, reducnd concentraia plasmatic a calciului. vitamina D activ inhib producia de PTH printr-un mecanism feed-back negativ incomplet elucidate. Efecte (Fig. 1): PTH determin hipercalcemie i hipofosfatemie prin urmatoarele mecanisme: la nivel intestinal: crete absorbia de calciu n celulele intestinale (prin stimulare hidroxilarii renale a vitaminei D) 1

la nivel renal: - crete reabsorbia calciului la nivelul tubilor distali (TD) i a ansei Henle - crete excreia de fosfat prin inhibarea transportorului de Na+ dependent de fosfat n tubii proximali (TP) - stimuleaz hidroxilarea renal a vitaminei D - crete excreia urinar de bicarbonat acidoz tubular renal (hipercloremic) la nivel osos: - crete eliberarea de calciu din os: ntr-o prim etap crete eliberarea calciului din lichidul osos, iar ntr-o a doua etap crete resorbia osului mineralizat - crete i eliberarea de fosfai din os n lichidul extracelular (dar fosfaii sunt eliminai la nivel renal) - crete numrul de osteoblaste (formarea osului) i osteoclaste (distrugerea osoas).

(LEC = lichidul extracelular)

Figura 1. Efectele parathormonului asupra calcemiei i fosfatemiei.Observatie. La nivelul esuturilor exist 2 tipuri de receptori pentru PTH (Fig. 2): PTH-1: recunoate PTH i PTHrP (PTH related peptide), fiind prezent n rinichi i os; PTH-2: specific numai pentru PTH; prezent la nivel cerebral, muscular, endoteliului vascular. PTH i PTHrP au structur similar la captul amino-terminal. PTHrP este secretat de ctre celulele tumorale i este cauza hipercalcemiei severe din bolile maligne (prin aciunea sa pe os i rinichi). Att PTH ct i PTHrP se leag de receptorul pentru PTH (PTH-R) tip 1. Legarea PTH de receptorul PTH-1 determin cuplarea GTP la nivelul subunitatii alfa a proteinei Gs alfa, stimularea adenilciclazei (Ac) i sinteza de AMPc. Deficitul subunitatii alfa a Gs determina o maladie cu transmitere autosomal dominanta cunoscuta sub denumirea de osteodistrofia ereditara Albright (sau pseudohipoparatiroidismul tip Ia).

2

2. Vitamina D Vitamina D, dei clasificat drept vitamin, funcioneaz ca i HORMON. Surse: Principalele surse de vitamin D sunt: - sinteza cutanat: razele ultraviolete transform 7-dehidrocolesterolul din epiderm n colecalciferol (Fig. 3) - dieta: aportul poate fi sub form de vitamin D2 (ergocalciferol; din surse vegetale) i D3 (colecalciferol; din surse animale). Se recomand un aport alimentar de 400 UI/zi. Sinteza de vitamin D este crescut de ctre PTH, hipocalcemie i hipofosfatemie.Observatie: Colecalciferolul este transportat, legat de albumine i o protein transportoare (vitamin D binding protein: VDBP), la nivelul ficatului, unde este hidroxilat i rezult 25-hidroxi-colecalciferolul (calcidiol). La nivel renal (TCP), are loc a doua hidroxilare, rezultnd 1,25 dihidroxi-colecalciferol (calcitriol), hidroxilare favorizat de PTH.

Efecte: Vitamina D produce hipercalcemie i hiperfosfatemie prin urmatoarele mecanisme (Fig.3): la nivel intestinal: stimuleaz absorbia de calciu (transport activ) i fosfai (transport activ i pasiv) la nivel osos: - favorizeaz mineralizarea osului (stimuleaz osteoblastele) - activeaz resorbia osului eliberarea de Ca (stimuleaz osteoclastele) - sensibilizeaz osul la aciunea PTH. la nivel renal: crete reabsorbia de Ca i fosfai n TD Deficitul de vitamin D determina: RAHITISM (la copil): defect de mineralizare a osului OSTEOMALACIE (la adult).

Relaia calcitriol-PTH: Calcitriolul: sensibilizeaz OSUL la aciunea PTH favorizeaz creterea glandei paratiroide determin supresia sintezei i secreiei de PTH PTH determin: activarea vitaminei D (crete activitatea 1 hidroxilazei) absorbiei intestinale a Ca 3

3. Calcitonina Este un polipeptid format din 32 de aminoacizi, secretat de celulele C tiroidiene si care se elibereaz rapid n circulaie n caz de hipercalcemie. Calcitonina determin hipocalcemie i hipofosfatemie prin efectele sale: la nivel osos: - inhib resorbia osoas osteoclastic - blocheaz resorbia osoas indus de PTH i vitamina D la nivel renal: - fosfaturie, natriurez minor - eliminare de calciuObservatie: Interesul clinic acordat calcitoninei se datoreaz: - utilizrii ca marker tumoral n carcinomul tiroidian - utilizrii terapeutice ca inhibitor al resorbiei osoase osteoclastice.

II. Bilanul i repartiia calciului n organism: hipo- i hipercalcemiiRepartiia calciului n organism Calciul este cea mai abundenta substanta mineral din organism. Este repartizat n organism dup cum urmeaz: 99% n oase: cristale de hidroxiapatit; 1% particip la schimburile cu lichidul extracelular (LEC) tamponarea variaiilor 1% intracelular 0,1-0,2% extracelular Calcemia este de: 8,8-10,4 mg%. Calciul seric se prezint sub 3 forme: calciul nedifuzabil: 40% (este legat de albuminele plasmatice): scderea albuminelor cu 1g % cu 0,75-1 mg % a Ca total creterea cu 0,10 uniti de pH cu 0,16 mg% a Ca total calciul complexat: 10%; cu citrat, fosfat, sulfat (neionizat) calciul ionizat: 50%; -este influenat de pH (Fig. 4) i modificarea concentraiei proteinelor plasmatice; -poate prsi liber compartimentul vascular i s participe la funciile celulare; -poate fi determinat cu electrozi ion-selectivi.

Figura 4. Calciul ionizat variaz n funcie de pH.

Bilanul calciului Bilanul calciului (Fig. 5) depinde de: aportul exogen (1000 mg/zi, mai ales sub form de lapte i produse lactate) absorbie (n duoden i jejun): 40% (200-400 mg/zi); necesit acid gastric (mai ales pentru carbonatul de calciu) eliminarea: prin secreiile glandelor digestive (200 mg/zi), fecale (800-1000 mg/zi), renal (200 mg/zi), sudoare 4

la nivel renal: calciul filtrat este reabsorbit n: - TCP: reabsorbie pasiv (65%), paralel cu NaCl - ansa Henle: (15-25%) sub aciunea Na+/K+/2Cl- (diureticele de ans l inhib), controlat de PTH -TCD: (5-10%): sub controlul PTH, vitaminei D, fosfatemiei (tiazidele cresc reabs Ca); creterea aportului de sodiu sau cantitatea crescut de Na la nivelul TCD reabsorbia de calciu n TCDObservatie: Un aport alimentar mai mic de 400 mg/zi poate produce un bilan negativ al calciului n organism. Un aport crescut de calciu sintez redus de 1,25 dihidroxicalciferolulreduce absorbia intestinal de calciu.

Concentraiile serice ale fosfatului i calciului sunt strns legate, influenate de hormonul paratiroidian (PTH) i vitamina D. Produsul: fosfatemie-calcemie este, n mod normal, mai mic de 60. Cnd acest produs este mai mare de 70, cristalele de fosfat de calciu precipit la nivelul esuturilor moi.aport de Ca 1000mg/zi Vitamina D, PTH

10,5 mg%) Hipercalcemia reprezint creterea concentraiei calciului seric peste 10,5 mg%. Cauze (Fig. 7): creterea resorbiei osoase: n hiperparatiroidismul primar, afeciuni maligne, imobilizri prelungite creterea absorbiei intestinale: sindromul lapte-alcaline, excesul de vitamin D (rar, datorit depozitrii hepatice a excesului de vitamin D) reducerea eliminrii renale: n terapia cu litiu, diuretice tiazidice.

HCalcemia >10,5 mg%b. maligne cc plmni, esofag, renal, sn, MEN mielom multiplu PTHrP OAF Osteoliz citokine sint vit eliminare md: Li, diuretice tiazidice

Hptiroidism primar (adenom, Hplazie, carcinom)/

resorbiei osoase 90%

exces de vitamina D

absorbiei intestinale sindr. laptealcaline OAF= factor activator al osteoclastelor

imobilizare prelungit

Figura 7. Principalele cauze de hipercalcemie. (MEN, multiple endocrine neoplasia= neoplasme endocrine multiple)

Hipercalcemia din bolile maligne apare la 10% din totalitatea cancerelor, n stadiile terminale, este sever i nsoit de o stare general alterat. Este nsoit i de scderea concentraiei fosfatului seric. Apare n: tumorile solide: cancerul pulmonar, esofagian, renal, de sn; produc hipercalcemie datorit secreiei de PTHrP sau OAF (osteoclast-activating factor=factor activator al osteoclastelor) neoplasme endocrine multiple mielom multiplu: resorbie osoas local produs de celulele tumorale, citokine cu activitate de resorbie osoas (IL1 i factorul de necroz tumoral) limfoame i leucemii: sintez crescut de vitamina D Hiperparatiroidismul primar este provocat de afectarea paratiroidelor n hiperplaziile primare, adenoame, carcinoame. Hiperparatiroidismul secundar apare in insuficiena renal cronic (IRC) hipocalcemie, hiperfosfatemie stimularea permanent i hiperplazia paratiroidelor Medicamente: litiul, utilizat n tratamentul tulburrilor maniaco-depresive: determin hiperparatiroidism i hipercalcemie 8

diureticele tiazidice: cresc reabsorbia calciului n TD (diureticele de ans inhib reabsorbia de calciu n ansa Henle) i cresc resorbia osoas Sindromul lapte-alcaline: descris acum 3 decenii, const n ingestia unor cantiti excesive de calciu (lapte) + ingestia de bicarbonat sau alte antiacide absorbabile de ctre bolnavii cu hiperaciditate gastric Manifestri (Fig. 8): tulburri neuro-psihice: - reducerea excitabilitii neuro-musculare: hipotonie muscular, senzaie de slbiciune - modificri de comportament: tulburri de personalitate, psihoze acute tulburri cardiace: aritmii ventriculare -tulburri de relaxare, contractilitate crescut -creterea sensibilitii la digital (mediat de creterea calciului citosolic) -segment QT scurtat (activarea accelerat a canalelor de potasiu) tulburri renale: - reducerea capacitii de concentrare a urinii: poliurie hipovolemie sete, polidipsie - calculi renali, nefrocalcinozexcitabilitatea neuro-muscular: slbiciune, stupor, htonie muscul comportament: tulburri de personalitate, psihoze acute

tulb gi: anorexie, g, v, constip, ulcer pancreatit

manifestri n HCa

tulb renale cataract capacit de concentrare a urinii diurez apoas hvolemie calculi renali nefrocalcinoz

tulb cardiace: aritmii ventriculare tulburri de relaxare cu alterarea performanei diastolice contractilitii QT scurt

manif. osteoartic: osteoporoz osteoliz

Crize de Hcalcemie: Poliurie Sete excesiv DV Febr Alterarea contienei

Figura 8. Manifestrile din hipercalcemii.

tulburri gastro-intestinale - reducerea motilitii tubului digestiv: anorexie, constipaie, greuri, vrsturi - depozitarea de calciu: n ductele pancreatice (pancreatita) i mucoasa gastric (dureri epigastrice) - ulcer peptic: datorit stimulrii secreiei de gastrin i inhibrii secreiei pancreatice de bicarbonat tulburri osteo-articualre: n hiperparatiroidismul primar, resorbia osoas excesiv poate cauza osteoporoz i chiste (osteoliz) n osul demineralizat (osteitis fibrosa cystica), cu: dureri osoase, fracturi patologice crizele de hipercalcemie: apar n creterile rapide ale calcemiei (boli maligne, hiperparatiroidism); manifestri: poliurie, sete excesiv, depleie volemic; febr, alterarea contienei, azotemie 9

III. Bilanul fosfailor: hipo- i hiperfosfatemiiFosfaii sunt prezeni intra- i extracelular sub forma de anioni. Repartiia fosfailor in organism: 85% n oase (500-700 g) sub forma cristalelor de hidroxiapatit 1% , in LEC: anorganic n esuturile moi, predominant intracelular: organic Fosfatul seric: 2,5-4,5 mg% (la adult). Valorile sunt mai mari la copii datorit hormonului de cretere i nivelului redus al hormonilor gonadali. Bilanul fosfailor (Fig. 9): aportul alimentar: 800-1500 mg/zi; surse: lapte, carne absorbie: 80% la nivel jejunal, diminuat de substane ce leag fosfaii: Ca, Mg, Al , favorizat de vitamina D activ eliminarea renal: corelat cu fosfatemia; fosfaii sunt reabsorbii n TP sub efectul unui sistem de cotransport comun cu Na (NPT2), care este inhibat de PTH, hipocalcemie, hipomagneziemieObservatie: Fosfatoninele: -Reprezentate de: Fibroblasts Growth Factor-23 (FGF23) Frizzled-related protein 4 (FRP4) Matrix extracellular phosphoglycoprotein (MEPE) - unii autori includ i PTHrP - Produse de osteoblaste (Vit. D) FGF23 este produs n numeroase esuturi: cord, ficat, tiroid, paratiroide, intestine subire, os -Depistate n osteomalacia indus de unele tumori, unele forme de rahitism, n IRC -Rol: - hormoni fosfaturici (inhib reabsorbia n TCP) (FGF23, FRP4) - inhib activitatea 1- hidoxilazei vit D active - controlul mineralizrii osoase (MEPE) - hiperfosfatemia este principalul stimul - NU a fost demonstrat o relaie direct cu PTH - rolul lor n condiii fiziologice NU este elucidat

Figura 9. Bilanul fosfailor n organism.

10

Hipofosfatemia (fosfat seric 4,5 mg%

eliberarea fosfailor ic: traumatisme masive, liz tumoral, rabdomioliz, insolaie, convulsii

manifestri n Hfosfatemii

Aport exogen laxative, clisme, antiacide, intox cu vit. D

manifestri CV: hTA, aritmii cardiace

Figura 13. Hiperfosfatemia: cauze i manifestri.Observatie Sindromul de liz tumoral consta in aparitia de tulburri metabolice dup iniierea terapiei citostatice. Tulburri: hiperpotasemie, hiperfosfatemieliza celular rapid hiperuricemie (degradarea nucleotidelor purinice) hipocalcemie hiperfosfatemie acut (precipitarea Ca n esuturile moi) Tulburrile sunt agravate de depleia volemic, insuficiena renal Precipitarea la nivel renal a acidului uric sau fosfatului de calciu duce la insuficien renal.

Manifestrile din hiperfosfatemii se datoreaz: deficitului de calciu: exist o corelaie invers ntre nivelele serice ale fosfatului i calciului seric (cnd cresc fosfaii, scade calciul datorit precipitrii fosfatului de calciu la nivelul esuturilor moi; produsul calcemie-fosfatemie >70): parestezii, tetanie calcificrilor ectopice la nivelul esuturilor cu un turnover redus: articulaii (artralgii), piele (prurit), mucoase.

IV. Bilanul magneziului: hipo- i hipermagneziemiiMagneziul este un important cation (mai ales intracelular) - 24 g n organismul unui adult normal, repartizat astfel: 50% n oase 49% n celule: 15-30% din Mg intracelular-interschimbabil cu LEC 1% n LEC 20-30% legat de P, 15% complexat cu fosfat sau ali anioni, 55% Mg liber Mg seric: 1,8-2,7 mg%: 70% Mg plasmatic liber, restul legat de proteinele plasmatice Nu exist o corelaie: Mg plasmatic-Mg intracelular-Mg total din organism 13

Bilantul magneziului (Fig.14): aportul de Mg: legumele verzi, cereale, nuci, carne, fructe de mare; maximum 350 mg/zi (figura 14) absorbie intestinal: 25-65% (redus de aportul excesiv de calciu prin competiie la nivelul unor transportori comuni) eliminare renal: 70-80% este filtrat glomerular; reabsorbit n TP (50%) i ansa Henle (sub efectul Na+/K+/2Cl-; inhibat de diureticele de ans) Reabsorbie renal este inhibat de: diureticele de ans, etanol, hipercalcemie, hipervolemii

Figura 14. Bilantul magneziului i cauzele hipomagneziemiei.

Hipomagneziemia ( < 1,8 mg%) Cauze: scderea aportului exogen: malnutriie, alim parenteral, diaree, malabs, abuz de laxative, drenaj nazo-gastric prelungit, aport excesiv de Ca (absorbie: competiie Ca-Mg la nivelul unor transportori comuni) creterea pierderilor: -intestinale: alcoolismul cronic (diaree+scderea aportului exogen) -renale: alcoolismul cronic (inhibiia reabsorbiei Mg la nivelul tubilor renali), cetoacidoza diabetic, hiperparatiroidism, hiperaldosteronism, medicamente (diureticele de ans, digitala, aminoglicozide) acumularea intracelular a Mg produce o hipomagneziemie relativ; apare n: administrarea de glucoz, insulin alimentaia parenteral alcaloze

14

manif neuromusculare: modific de personalitate tetanie semne Chvostek, Trousseau +

hCa: -alterarea sint i elib PTH - efectului osos al PTH -captare a Ca din ser n schimbul Mg

Efectele hMg sunt exagerate de: hK, hCa, acidoz metabolic

Manifestri n hMg hMgeflux de K din miocite K ic

manif CV: -tahicardie -HT -aritmii ventriculare (la pacienii digitalizai) -ECG: lrgirea QRS, alungirea QT, unde T nalte, inversate, alungirea intervalului PR, apariia undelor U

K ic: -capacit renale de conservare a K - K ic ( efluxului desch canalelor de K; influxuluiafect pompei de Na/K) -n prezena hMg, hK nu rspunde la terapie

Figura 15. Manifestrile din hipomagneziemii.

Manifestri (Fig. 15): Hipomagneziemia este nsoit de hipocalcemie i hipokaliemie. hipopotasemia (hK) apare n hipomagneziemii (hMg) datorit: -reducerii capacitii renale de conservare a K -reducerii potasiului intracelular (prin creterea efluxului i scderea influxului de K prin membranele celulare) n prezena hMg, hK nu rspunde la terapie!! Hipocalcemia apare n hMg prin: -alterarea sintezei i elib PTH - efectului osos al PTH -captare crescuta a Ca din ser n schimbul Mg semne datorate hipocalcemiei

Hipermagneziemia ( > 2,7 mg%) Este rar, datorit abilitii rinichiului de a excreta Mg; apare de obicei la cei cu insuficien renal Cauze (Fig. 16): Aport excesiv: antiacide, suplimente minerale, laxative, MgSO4 -Risc mai mare la VRSTNICI, datorit reducerii funciei renale i abuzului de antiacide i laxative. -MgSO4: utilizat n tratamentul toxemiei gravidice, hipertensiunii intracraniene, prevenirea naterii premature; este necesar monitorizarea semnelor de hipermagneziemie Reducerea excreiei: glomerulonefrite, afec tubulointerstiiale, persoane vrstnice Manifestri (Fig.16): Tulburri neuromusculare: Mg blocheaz transmisia neurosinaptic interfernd eliberarea de acetilcolin blocaj neuromuscular Tulburri cardiovasculare - la un nivel seric de 4.5 mEq/L: este deprimat nodul sino-atrial (apare frecvent fibrilaie atrial) - la valori serice mai mari: se alungete intervalul P-R, se lrgete complexul QRS, se scurteaz intervalul QT - la valori serice de peste 15 mEq/L poate apare stop cardiac Hipermagneziemia poate cauza hipocalcemie, inhibnd eliberarea PTH i reabsorbia tubular de calciu 15

HMg >2,7 mg% excreiei: -IR A, GN, afec tubulointerstiiale -persoane vrstnice aport excesiv -md: antiacide, suplimente minerale, laxative, MgSO4

Manifestri n HMg Mg PTH hCa Tulburri neuromusculare: -hreflexie, slbiciune muscul, stri confuzionale -paralizie muscular ( elib de acetilcolinblocaj neuromuscular), la > 12 mg%

>4,9 mg%

Tulburri CV: -blocarea canalelor de Ca -TA (vd) -ECG: FC, intervalului PR, QT, duratei QRS, ale undei T, 10 mg%: confuzie, com >15 mg%: stop cardiac

Figura 16. Hipermagneziemia: cauze i manifestri.

16