Sistema endocrino 6. Metabolismo del calcio e del fosfato,

ormone paratiroideo, calcitonina, vitamina D

Prof. Carlo Capelli Fisiologia Generale e dell’Esercizio

Facoltà di Scienze Motorie, Università di Verona

Obiettivi •  Metabolismo del calcio e del fosforo e vitamina D: distribuzione

corporea e plasmatica del calcio e del fosforo •  Azioni fisiologiche del calcio e del fosforo •  Ricambio gornaliero del calcio, tessuto osseo e omeostasi del

calcio e del fosfato, formazione e rimodellamento del tessuto Osseo, massa ossea e età

•  Metabolismo del calcio - il paratormone, sintesi e secrezione di PTH, metabolismo del calcio e PTH, PTH-tessuto osseo-rene-intestino

•  La vitamina D, 2, la vitamina D, D3 e concentrazione di Ca++ •  Calcitonina e metabolismo calcio e fosforo

•  Il calcio legato alle proteine plasmatiche NON è filtrabile

Distribuzione corporea e plasmatica del calcio e del fosforo

Azioni fisiologiche del calcio e del fosforo

•  Il calcio è regolato a livello intestinale e renale: la quantità di calcio assorbita e secreta a livello intestinale varia in funzione dell’apporto dietetico e della necessità dell’organismo (ne assumo una quota fissa, non una % fissa)

Ricambio gornaliero del calcio

•  Tessuto osseo: è il principale deposito di calcio e fosfato nell’organismo.

•  Porzione minerale: Idrossiapatite: Ca10(PO4)6 (OH)2

•  La porzione minerale è 1/5 del volume e 1/2 del peso dell’osso

•  Matrice organica: Fibre collagene e proteoglicani

Tessuto osseo e omeostasi del calcio e del fosfato

•  La formazione ed il riassorbimento del teesuto osseo sono continui

•  (RIMODELLAMENTO del 100% in un anno nel bambino e del 18% nell’adulto)

•  Osteoblasti: sintetizzano e depositano collagene, questo forma la matrice ossea (OSTEOIDE) sulla quale si deposita la frazione minerale (i cristalli di idrossiapatite)

•  Perchè il processo funzioni le concentrazioni di calcio e fosfato ematiche devono essere “normali”

Formazione e rimodellamento del tessuto osseo

•  La massa ossea aumenta in funzione dell’età fino ai 20-30 anni (la velocità di formazione supera la velocità di riassorbimento)

•  Il picco di massa ossea è maggiore nei maschi che nelle femmine (la pendenza è maggiore in M che in F).

•  A 30-50 anni la formazione è uguale al riassorbimento

•  Dopo i 50 anni la velocità del riassorbimento supera quella di formazione: la perdita di massa ossea è maggiore nelle femmine che nei maschi (pendenza maggiore in F che in M)

Massa ossea e età

Metabolismo del calcio - Il Paratormone

•  L’ormone paratiroideo (PTH) è una proteina (84 aa) derivata da un pro-ormone che deriva, a sua volta da un pre-pro-ormone

•  Sintetizzato dalle cellule principali della paratiroide

Sintesi e secrezione di PTH

•  Sono stimolate dalla diminuzione della concentrazione della quota ionizzata del calcio plasmatico - ipocalcemia

•  Sono inibite dall’aumento della concentrazione della quota ionizzata - ipercalcemia

•  Il PTH è un ormone con tre organi bersaglio: intestino, rene e osso

•  La stabilità della calcemia è assicurata dal PTH tramite un’azione diretta a livello dell’osso e del rene e tramite un’azione indiretta a livello dell’intestino tramite la vitamina D3.

•  Il PTH influenza contemporaneamente anche il metabolismo del fosfato inorganico

Metabolismo del calcio e PTH

•  Favorisce il riassorbimento osseo •  attivazione degli osteoclasti (azione indiretta mediata dalle citochine liberate dagli osteoblasti, i soli ad avere recettori per PTH e D3) •  inibizione degli osteoblasti e della sintesi di matrice organica osteoide

PTH-tessuto osseo-rene-intestino

•  Riduce la clearance renale del calcio-aumenta quella dei fosfati •  stimola il riassorbimento del calcio nel TCD e nel tratto ascendente spesso dell’ansa di Henle •  esercita anche un’azione indiretta mediante il calcitriolo che stimola nelle cellule tubulari renali la sintesi di una proteina vettrice del calcio •  riduce il riassorbimento nel TCP di fosfati (fosfaturia)

•  Stimola l’assorbimento intestinale del calcio •  Azione indiretta tramite vitamina D3

Concentrazioni di C++ e fosfato dopo infusione di PTH

•  Aumento della concentrazione plasmatica di calcio

•  Diminuzione della concentrazione plasmatica del fosfato

1. La vitamina D

•  La vitamina D3 (colecalciferolo) è prodotta nella cute in presenza di raggi UV a partire dal 7-dei-drocolesterolo

•  Vitamina D2 (ergocalciferolo) di origine alimentare

•  A livello del fegato e del rene i pro-ormoni D2 e D3 vengono trasformati nella forma attiva per idrossilazione in posizioni 1, 24 e 25

•  (patologie epatiche o renali possono

influire negativamente sul metabolismo di calcio e fosfato)

2. La vitamina D

•  A livello del fegato e del rene i pro-ormoni D2 e D3 vengono trasformati nella forma attiva per idrossilazione in posizioni 1, 24 e 25

•  A livello renale, il PTH stimola l’enzima renale 1-idrossilasi che trasforma il 25-(OH)D3 in 1,25-diidrossicalciferolo o calcitriolo

•  L’idrossilasi epatica è stimolata dagli estrogeni; quella renale è anche stimolata dalla ipocalcemia e dalla ipofosfatemia

D3 e concentrazione di Ca++

•  L’ipocalcemia stimola la secrezione di PTH

•  PTH stimola la sintesi di 1,25(OH)2D3

24, 25 OH attività

biologica ridotta

1, 25 OH attività

biologica elevata

La vitamina D - sinossi

•  Ormone prodotto dalle cellule C della tiroide (cellule parafollicolari)

•  Azione antagonista del PTH a livello del tessuto osseo per quanto concerne il calcio

•  inibisce riassorbimento del calcio mentre il PTH lo favorisce) •  agonista per quanto riguarda il riassorbimento del fosfato (lo inibisce così come il PTH)

•  La sua secrezione aumenta se aumenta la concentrazione plasmatica di calcio: effetto IPOCALCEMIZZANTE

•  la calcitonina diminuisce anche la concentrazione plasmatica del fosfato

•  Importanza fisiologica controversa

Calcitonina

PTH: (Ca++ )p e (HPO4 -- )p RENE e OSSO

1-25OH-D: (Ca++ )p e (HPO4 -- )p INTESTINO e OSSO

Rene: regolazione rapida; Intestino: regolazione lenta: risposte compensatorie per difendere la massa ossea

Metabolismo calcio e fosforo - Sinossi

•  Iperparatiroidismo: (tumore benigno di una o + ghiandole paratiroidi) •  Iperproduzione di PTH. •  Ipercalcemia e Ipofosfatemia •  Calcolosi renale •  Massivo riassorbimento osseo: fratture, dolore, deformità •  Ipercalcemia: alterazioni della trasmissione nervosa, astenia muscolare, diminuzione della motilità intestinale

•  Ipocalcemia: alterazioni della trasmissione nervosa, intorpidimento, parestesie, contrazioni tetaniche della muscolatura di mani, piedi e laringe (pericolosa)

•  Rachitismo: carenza di D3 (osteomalacia nell’adulto)

Fisiopatologia

Tetano ipocalcemico della mano

•  17-estradiolo (estrogeno) regola il bilancio tra processo di neoformazione e rassorbimento osseo

•  osteoporosi da post menopausa con riduzione dell’altezza (e cifosi) per riduzione dello spessore vertebrale

•  perdita in proporzioni uguali di minerali e matrice organica Fragilità delle ossa e alto rischio di fratture (specie nelle ossa lunghe: femore)

•  Allettamento e voli spaziali provocano osteoporosi: la formazione dell’osso dipende dal carico applicato: se questo diminuisce il riassorbimento può superare la formazione

•  L’ eccesso di glucocorticoidi (sindrome di Cushing ) riduce i livelli plasmatici di calcio e può portare ad osteoporosi (facilitano il riassorbimento dell’osso)

•  GH e le somatomedine favoriscono sia l’escrezione di calcio che il suo assorbimento intestinale

•  Gli ormoni tiroidei possono portare a ipercalciemia e osteoporosi

Metabolisomo osseo e sistema endocrino

Bibliografia

Fisiologia dell’Uomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 16.4: Sistema endocrino - Paratiroidi