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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA FISIOLOGIA VETERINÁRIA 1 METABOLISMO do CÁLCIO e do FÓSFORO Dra.Ma.MV. Larissa Campos Aquino O Papel do Cálcio • A hemostasia do Ca2+ é rigidamente controlada, com ajustes na faixa de 5% do normal; • Reações intracelulares – Contração muscular – AEvidade célula nervosa – Liberação hormônios por exocitose – AEvação enzimáEca • Reações extracelulares – Coagulação sangue – Manutenção/estabilidade membranas celulares – Manutenção da integridade estrutural dos ossos O Papel do Fósforo • Fosfato – absorção intesEno; – 15% presente em tecidos moles: fosfolipídeos, fosfoproteínas, ácidos nucleicos, glicogênio, co-‐fatores enzimáEcos; – transferência de informação, transporte iônico, contração muscular, transmissão de impulsos nervoso, formação ATP; – na sua forma orgânica compõe a estrutura de ossos e dentes (85% em ossos); – atua em processos de fosforilação. Distúrbios Ca2+ e PO43-‐ plasma • Efeitos dos aumentos e reduções de íons – fosfato • poucos efeitos evidentes – cálcio • Deficiência (hipocalcemia) – excitação do sistema nervoso e tetania, paresia muscular (vacas), PU/PD, consEpação – fêmeas pós-‐parto, deficiência nutricional • Excesso (hipercalcemia) – depressão SNC e muscular (arritmias) RESERVATÓRIOS DE CÁLCIO • 99% se encontra nos ossos, como hidroxiapa)ta (cálcio, fosfato e água) • No comparEmento intracelular*, presente nas mitocôndrias, RER e grânulos (0,9%) • sua presença no citosol, em concentrações aumentadas, indica aEvidade celular aumentada. • Cálcio extracelular (0,1%) ** (intersEcial, sanguíneo e ósseo em solução): permite o controle fisiológico da calcemia • ** o controle extracelular media trocas entre o LEC , osso, trato gastrintesEnal e rins Reservas cálcio e fosfato • Ca++ plasmáEco – 41% ligado às proteínas plasmáEcas – 9% combinado com ânions plasmáEcos – 50% ionizados • funções fisiológicas • Fosfato inorgânico – HPO4-‐ e H2PO4-‐ – 85% nos ossos Trocas de cálcio no organismo LEC Reserva cambiável Dieta Fezes Excreção urinária Esqueleto Absorção Secreção Tr at o ga st rin te sG na l Absorção e Excreção de Ca • Na via GI a absorção é aEva e passiva, sendo a primeira forma mais intensa quanto menores as concentrações de cálcio na dieta. Papel da vitamina D. • A excreção via GI se dá independente da absorção de Ca++, podendo exacerbar, em algumas condições, uma hipocalcemia. • Cerca de 2% do Ca++ é excretado via urina; a reabsorção no túbulo distal está sob controle hormonal. Controle metabolismo Ca2+ • A concentração plasmáEca do Ca+ é controlada pela ação de 3 hormônios: – paratormônio (PTH); – vitamina D; – Calcitonina (CT); • Atuação em ossos, intesEno e rins. Hormônio ParaEreoideo (PTH) • A glândula paraEreóide na maioria dos animais domésEcos está presente em número de quatro, geralmente nos pólos de cada lobo da glândula Ereóide • Suínos possuem apenas um par • O PTH é proteico, formado a parEr de um pré-‐pró-‐ hormônio; é metabolizado pelo lgado e rins, com meia-‐vida de 5 a 10 min no sangue. É o principal responsável pelo controle da homeostasia do Ca++. Glândulas paraGreóideas Paratormônio (PTH) • Glândulas paraEreoides – células principais • secreção do PTH – células oxillicas • função desconhecida – PTH é sinteEzado como um pré-‐pró-‐hormônio • quebra em complexo de Golgi • secreção por exocitose Ação PTH • PTH aumenta a [Ca2+] no sangue exercendo seus efeitos nos ossos, rins e intesGnos • PTH reduz as concentrações plasmáEcas de PO43-‐ • Mecanismo de ação – Segundo mensageiro do AMPc a parEr da aEvação da proteína G Atuação do Paratormônio • aumenta a concentração de Ca++ no LEC • diminui a concentração de fosfato no LEC • Possui efeitos diretos sobre o osso*, promovendo a transferência de Ca++ através da membrana de osteoblasto-‐ osteócito (não movimenta fosfato) • Possui efeito sobre o rim, aumentando a absorção de Ca++ nos túbulos distais e diminuindo a reabsorção de fosfato nos túbulos proximais; também tem efeito sobre a vit.D ( ↑ absorção de Ca++ a nível intesEnal) Efeito PTH ossos • 99% Ca2+ organismo esta nos ossos – Cristais de hidroxiapaEta -‐ Ca3(PO4)2 – Armazenamento de Ca2+ e PO43-‐ para trocas com o sangue e manter constante as concentrações desses dois eletrólitos • Ossos estão em constante remodelamento Osso longo Osteon Lamela dentro do osteon Osteócito Canal central Lamela Canalículo Lamela Periósteo Vaso no canal central Osteoblastos e seus precursores Ligante do RANK (RANKL) Osteoprotegenina (OPG) Macrófagos/ osteoclastos RANKL ligado ao OPG fica indisponível para se ligar ao RANK Bloqueia ação de RANK Ação osteoclastos Ação de osteoblastos maior que a de osteoclastos Massa óssea Massa óssea Ação de osteoclastos maior quea de osteoblastos Ação osteoclastos Diferenciação de macrófagos em osteoclastos Supressão da apoptose de osteoclastos (acionado pela ligação de RANKL ao RANK) Efeito PTH ossos • PTH aumenta Ca2+ por reErar Ca2+ dos ossos 1. Induz rápido efluxo de Ca2+ da reserva de Ca2+ livre (osso líquido) – efeito imediato • Membrana óssea osteocíGca-‐osteoblásGca 2. Promove a lenta dissolução óssea – efeito tardio • Transferência para o plasma do Ca2+ do osso mineralizado Estrutura da membrana óssea osteocíGca-‐osteoblásGca (osso não mineralizado) Ação PTH • Aumento da absorção óssea de Ca++ – fase rápida (osteólise) • sistema da membrana osteocíEca – membrana de isolamento entre o osso e o meio extracelular • líquido ósseo • bombeamento de íons Ca++ do líquido ósseo para o meio extracelular • regulação da aEvidade da bomba osteocíEca – osteólise – ação PTH (receptores em osteócitos e osteoblastos) Efeito PTH ossos • PTH promove a aEvação de bombas Ca2+ na membrana plasmáEca de osteócitos e osteoblastos – Movimento de Ca2+ do osso líquido para dentro dessas células, e daí para o sangue do canal central – Mecanismo pela via do cAMP – Mobiliza Ca2+ para o sangue sem afetar o osso mineralizado Efeito PTH ossos • PTH promove a lenta troca de Ca2+ do osso mineralizado para o sangue – Hipocalcemia crônica – Promove a secreção de RANKL pelos osteoblastos • Esumulo indireto dos osteoclastos – Inibição aEvidade osteoblastos – Maior reabsorção óssea • Promove maior liberação de PO43-‐ no sangue Ação PTH • Aumento da absorção óssea de Ca++ e P-‐ – fase lenta • aEvação de osteoclastos pelo PTH • sinalização por meio osteoblastos e osteócitos • aEvação osteoclastos já existentes • formação de novos osteoclastos • efeito tardio – ação osteoclásEca e osteobásEca Osteoclastos Efeito PTH nos rins • PTH age nos rins para conservar Ca2+ e eliminar PO43-‐ – Promove maior reabsorção de Ca2+ filtrado de volta para o sangue – Reduz reabsorção de PO43-‐ • PTH promove aEvação de vit.D nos rins – Efeito indireto na absorção intesEnal de Ca2+ Controle da secreção de PTH • Concentração de Ca++ iônico – aumento ou diminuição da secreção de PTH pelas glândulas paraEreoides • liberação do PTH é bifásica Ca2+ plasma Ca2+ plasma Glnds. paraEreoides Céls. C Ereoide Calcitonina Ca2+ plasma Ca2+ plasma Controle da Secreção do PTH • Diminuição de Ca++ livre no sangue aumenta a secreção de PTH (efeito sobre o AMPc) • A adrenalina esEmula a secreção do PTH (esEmula receptores β-‐adrenérgicos) • O Mg+ afeta a secreção do PTH, porém em um grau menor do que o Ca++ • O ritmo circadiano afeta a secreção, com maiores níveis de PTH no início da manhã Controle do cálcio plasmáGco Vitamina D • Hormônio não sinteEzado por glândulas – Apesar de ser produzido na pele e liberado no sangue para agir no intesEno • Fonte: – dieta – pele • Composto semelhante a um esteróide, interfere na absorção de Ca++ no intesEno. É elaborada na pele a parEr do desidrocolesterol, e transformada no lgado (hidroxilação em C-‐25) e no rim (hidroxilação em C-‐1), até sua forma aEva (1,25(OH)vitamina D). Precursor pele (7-‐dehidrocolesterol) Raios UV sol Vitamina D dieta Vitamina D3 Enzimas Zgado 25-‐OH-‐vit. D3 Enzimas rins 1,25-‐(OH)2-‐vit. D3 (vit. D aGva) Promove absorção intesEnal de Ca2+ e PO43-‐ Grupo hidroxila (OH) Grupo hidroxila (OH) Formas inaEvas As fontes e o metabolismo da vitamina D3 Controle da Síntese da Vitamina D AGva • AEvação da hidroxilase C-‐1 pelo PTH, no rim, na hipocalcemia • Alto fosfato sérico esEmula hidroxilase C-‐24, formando molécula inaEva • A forma aEva da Vit. D, por feedback negaEvo, também controla sua própria aEvação (aumento de aEvidade da hidroxilase C-‐24) OBS. 1: hormônios associadas à prenhez, como GH e PRL, aumentam a formação da forma aEva, esEmulando a hidroxilase C-‐1. OBS. 2: por seu caráter lipídico é transportada no plasma associada à transcalciferina (globulina hepáEca). Efeitos da Vitamina D • EsEmula a formação de proteínas transportadoras de Ca++ nas células mucosas intesEnais • EsEmula também a absorção intesEnal passiva • Promove o movimento do Ca++ do reservatório lábil do LEC e a reabsorção óssea • Aumenta o efeito do PTH sobre a metabolismo ósseo de Ca++ Ca2+ plasma Glands. paraEreoide Osso Rins Reabsorção tubular de Ca2+ Ca2+ plasma Excreção urinária de Ca2+ Absorção de Ca2+ nos intesEnos Mobilização de Ca2+ dos ossos AGvação de vit.D IntesEno Aumenta a sensibilidade do osso ao PTH Alivia Ação da vitamina D • IntesEnos – proteína ligante de Ca++ • absorção diretamente proporcional • ação a longo prazo – aumento fluxofosfato • Rins – aumento absorção de Ca++ e P nos túbulos distais • Ossos – aumento da absorção óssea junto ao PTH Efeitos da Vitamina D • Induz a transcrição de mRNA • Síntese de canais transportadores de Ca2+ nas células intesEnais • Transporte intesEnal de Ca2+ Calcitonina • Glândula Ereoide – células parafoliculares (células C) • Função de reduzir as concentrações plasmáEcas de Ca++ – efeito inverso ao PTH • hipocalcemia • hipofosfatemia – papel quanEtaEvo inferior ao PTH Atuação da Calcitonina • Diminui a mobilização do Ca++ a parEr do reservatório ósseo lábil para o LEC • Diminui a reabsorção óssea por efeito inibidor sobre os osteoclastos • Aumenta o movimento do fosfato do LEC para o osso. • Diminui indiretamente a absorção de Ca++ intesEnal, por inibição da secreção gástrica (indiretamente da gastrina) • Aumenta a excreção renal de Ca++ e fosfato • Ação mediada pelo cAMP Controle da Secreção de CT • Concentrações aumentadas de Ca++ no sangue aumentam a secreção de CT • Na hipocalcemia a secreção de CT é inibida e a de PTH é esEmulada • Gastrina, colecistocinina, secreEna e glucagon esEmulam a secreção de CT (limitam a hipercalcemia pós-‐prandial) Regulação PTH e CT Mecanismo ação calcitonina • Redução aEvidades absorEvas dos osteoclastos e do efeito osteolíEco – favorece a deposição de Ca++ • Diminuição na formação de novos osteoclastos e de osteoblastos • Efeitos contrários aos do PTH em intesEnos e rins – Efeito indireto pela ausência de PTH Controle primário da concentração do cálcio iônico • Tamponamento de Ca++ intercambiável nos ossos – fosfato de cálcio amorfo frouxamente ligado aos ossos e em equilíbrio com o cálcio extracelular • mitocôndrias de lgado e intesEno • Sistemas hormonais do PTH e calcitonina Homeostasia do cálcio Tireóide Osso IntesGno ParaGreóide Rim Hipercalcemia Hipocalcemia Calcitonina Paratormônio liberação liberação reabsorção perda para O controle do fosfato • PO43-‐ é controlado diretamente pela calcitonina e indiretamente pelas ações do PTH – Redução no PO43-‐ promove redução PTH • Proporcionalmente mais Ca2+ • Maior reabsorção renal PO43-‐ – Redução no PO43-‐ promove produção de vit.D aEva • Absorção PO43-‐ intesEnal • Absorção Ca2+ compensa perda na urina pela redução do PTH Alivia Ca2+ plasma (Devido a relação inversa entre as concentrações de Ca2+ e PO43-‐ no plasma causada pela solubilidade caracterísEca do fosfato de cálcio) Absorção de Ca2+ no intesEno Vitamina D aEvada Glands. paraEreoide Reabsorção de PO43-‐ nos rins Excreção urinária de PO43-‐ Absorção intesEnal de PO43-‐ Reabsorção renal de Ca2+ Excreção renal de Ca2+ Sem alteração no Ca2+ plasmáEco Rins PO43-‐ plasma Os rins e sua relação com a produção hormonal Desordens do metabolismo de Ca2+ • HiperparaEreoidismo – Dietas baixo Ca2+ ou pouca vit.D – Causa hipercalcemia e hipofosfatemia • Menor excitabilidade neuromuscular • Mobilização excessiva de Ca2+ e PO43-‐ dos ossos • Maior incidência de cálculos renais – Secundário a IRC • Menor excreção renal de fosfato – hiperfosfatemia – Inibição vit.D Desordens do metabolismo de Ca2+ • Deficiência vitamina D – Pouca absorção intesEnal de Ca2+ – PTH remove Ca2+ dos ossos • Osteomalácia (adultos) • RaquiEsmo (jovens) – Insuficiência de mineralização óssea Desordens do metabolismo de Ca2+ • Demanda excessiva por Ca2+ – Hipocalcemia pós-‐parto (‘febre do leite’, paresia) • Vacas leiteiras de alta produção – Requerem aprox. 3g Ca2+/hora • 72hs após o parto: inquietação, ansiedade, anorexia, incoordenação, pouco interesse no bezerro; • Decúbito, dispneia, baixa temperatura, paresia, coma; • Manejo inadequado da dieta antes do parto: – Suplementação altas doses Ca2+ no período pré-‐parto – Aumento calcitonina no sangue – A maior demanda repenEna por Ca2+ causa aumento PTH – Na presença de calcitonina, PTH exerce seus efeitos primariamente no intesEno, que não acompanha a alta demanda por Ca2+ Então qual seria a conduta correta?!
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