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Seminário 02 nutrientes (minerais: cálcio)
Estrutura atômica: O cálcio é um elemento químico, símbolo Ca, de número atômico 20 (20 prótons e 20 elétrons) e massa atómica 40 u. 
É um metal da família dos alcalino-terrosos, pertencente ao grupo 2 da classificação periódica dos elementos químicos.
	História
	 
	Do latim calx (cal). O metal só foi descoberto em 1808, embora os romanos tenham preparado cal desde o século I. Foi isolado por Humphry Davy (químico e físico inglês) após conhecimento do preparo, por Berzelius e Pontin, do amálgama de cálcio através da eletrólise da cal em mercúrio.
		Disponibilidade (terra)
	É o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre, com cerca de 3% em peso. Não encontrado na forma livre. Os minerais mais importantes são o calcário (carbonato de cálcio, CaCO3), a gipsita (sulfato de cálcio hidratado, CaSO4.2H2O), a fluorita (fluoreto de cálcio, CaF2), a apatita (fluorfosfato ou clorofosfato de cálcio) e outros.
	 
	 Propriedades
	É um metal alcalino terroso de cor prata e um tanto duro. Em contato com o ar, forma rapidamente uma camada de nitreto. Reage prontamente com a água. Queima com uma chama amarelo avermelhada, formando principalmente o nitreto.
	
 
Papel biológico do cálcio: os múltiplos papeis estão divididos entre estruturais e metabólicos, o papel estrutural está no esqueleto e no dente. O seu papel metabólico está ligado por exemplo na sua concentração extracelular que pode influenciar no limiar dos potencias ação dos nervos (o cálcio alto eleva o limiar e o baixo diminui).
Distribuição de cálcio: O Ca+ em um humano adulto é aproximadamente 1 kg. 99% do cálcio está distribuído entre os ossos e os dentes, 1% está distribuído no sangue, fluido extracelular e tecidos moles, sendo que 50% desse encontra-se na forma ionizada (fração biologicamente ativa), 40% ligado a proteínas não difundíveis, principalmente albumina (fração biologicamente inativa) e os 10% restantes sob a forma de complexos com íons fosfato e citrato.
Os valores séricos de cálcio total normalmente variam entre 8,5 e 10,5 mg/dL (2,12 a 2,62 mmol), e do cálcio ionizado, entre 4,65 e 5,25 mg/dL (1,16 a 1,31 mmol). Quando há variação nas concentrações proteicas, como em casos de desidratação, o cálcio total também varia, porém o cálcio ionizado se mantém estável. Além disso, alterações no pH sanguíneo também podem afetar o equilíbrio do complexo proteína-Ca2+, com a acidose reduzindo a capacidade de ligação e a alcalose aumentando-a.
Absorção de cálcio (intestino delgado, rins e ossos)
A absorção do cálcio ocorre principalmente no intestino delgado, nos rins e nos ossos.
 Obs: o cálcio é secretado para abertura de canais, esse corresponde ao Ca+ endógeno presente no bolo fecal (2 a 3 mmol\24hrs).
Absorção do cálcio ocorre no intestino delgado (duodeno): a absorção ocorre por dois mecanismos. Um deles é por transporte ativo, que envolve o calcitriol (1,25-di-hidroxivitamina D, que aumenta a expressão do ligante de cálcio no enterócito), o cálcio é captado e levado para dentro enterócito através do TRPV6 (canal de cátion do receptor de potencial transitório do canal de cálcio da membrana, subfamília V, membro 6), ao adentrar na célula se liga com a proteína ligante de cálcio (CaBP-9k), depois é transportado para da do enterócito pelo membrana basolateral através da PMCA1b, por uma bomba de Ca++-ATPase. 
Sua absorção é influenciada por ânions como fosfato que diminui sua solubilidade cálcio e portanto diminui sua absorção, a absorção aumenta na gravides e na lactação mas diminui com o passar dos anos.
 
Reabsorção pelos rins: os glomérulos filtram cerca de 250mmol|24hrs, disso são reabsorvidos cerca de 98%. A reabsorção ocorre principalmente no túbulo proximal e é ligada a reabsorção de sódio por transporte passivo. 
Já no túbulo distal a reabsorção começa com a passagem inicial pelo TRPV5, em seguida as proteínas ligantes de cálcio sensíveis a vitamina D a libraram pela membrana basolateral por um trocador de Ca++. 
Osso: Osteoblastos: células mesenquimais com intensa capacidade secretora, são responsáveis pela produção de cadeias protéicas ricas em aminoácidos como prolina, hidroxiprolina etc., precursores de colágeno para a formação de osteóide o precursor não-calcificado do osso – nos locais superficiais de crescimento ou remodelagem. Além disso, secretam fatores de crescimento locais sob influência do GH e fosfatase alcalina óssea, relacionadas com o processo de mineralização do osso talvez através da neutralização de um inibidor da deposição mineral (pirofosfato). Geralmente, são encontrados no interior das lacunas ósseas, e também na região subperiostal entre osso cortical e o periósteo. A membrana plasmática dos osteoblastos é rica em fosfatase alcalina, cuja atividade é um índice de formação óssea. Os osteoblastos tem receptores para o hormônio paratireoideo (PTH), 1, 25- diidroxivitamina D (1, 25(OH)2D) e estrogênio , mas não para a calcitonina. O estímulo do PTH, 1, 25(OH)2D, hormônio de crescimento e estrogênio induz os osteoblastos a produzir o fator de crescimento “insulin like” I (EG-1), que tem papel importante na regulação e modelagem óssea local. 
 Osteoclastos: células gigantes e multinucleadas relacionadas com a absorção – lise óssea com finalidade de reparação de uma fratura ou mobilização de íons cálcio – realizadas continuamente, porém sob o controle do hormônio paratireiodeo (PTH), que estimula a secreção de enzimas proteolíticas e ácidos orgânicos (lactato e cítrico), que digerem e solubilizam a matriz óssea calcificada. Os osteoclastos spossuem uma ação oposta aos osteoblastos, reabsorvendo a matriz óssea. Estão presentes entre 1 a 4% das superfícies ó sseas. 
 Osteócitos: segundo alguns autores, estado de “repouso” das células ósseas, os osteócitos encontram-se instalados nas criptas ósseas onde seriam estimuladas por fatores humorais locais ou sistêmicos a diferenciar-se rumo à atividade blástica (crescimento e reparação) ou à atividade clássica/lítica (reabsorção, mobilização, iônica). Os osteócitos sintetizam pequenas quantidades de matriz para manter a integridade óssea.
Regulação metabólica: Hormônio paratireóideo (PTH). É secretado pelas células principais da glândula paratireóide em resposta a hipocalcemia ou hipomagnesemia. Os teores de PTH exibem uma variação diurna, estando elevado nas primeiras horas da manhã (ao redor das 9 h). As ações do PTH são: 
 Vitamina D. Além de efeitos indiretos sobre a absorção gastrointestinal de cálcio e fosfato, o PTH ativa a conversão da 25-hidroxivitamina D a 1,25-diidroxicolecalciferol (calcitriol), a forma ativa da vitamina D que estimula a absorção gastrointestinal do cálcio e fosfato. 
 Rins: o PTH (a ) aumenta a reabsorção tubular distal de cálcio e a excreção do fósforo através do mecanismo adenilato ciclase-AMP cíclico, (b) reduz a reabsorção do fosfato, sódio, cálcio e íons bicarbonato nos túbulos proximais e (c) estimula a produção de 1,25- diidroxicolecalciferol pelos rins com o seguinte resultado: aumento da reabsorção do cálcio e inibição da reabsorção do fosfato, produzindo fosfatúria.
 Ossos: o PTH atua tanto direta como indiretamente alterando a atividade e o número de osteoblastos, osteoclastos e osteócitos, regulando o cálcio para o líquido extracelular. O PTH aumenta a reabsorção óssea pelos osteoclastos, necessitando dos osteoblastos para mediar o seu efeito. O aumento na atividade osteoblástica é detectada pela elevação na atividade da fosfatase alcalina sérica. O incremento na atividade osteoclástica é evidenciado pela elevação da hidroxiprolina urinária e excreção de desoxipiridinolina. O resultado final da acão do PTH é uma reabsorção verdadeira e não simplesmente a desmineralização óssea.
 O efeito total do PTH é o aumento do cálcio ionizado plasmático e a redução da fosfatemia (pelo aumento da excreção renal de fosfato). Excesso prolongado de PTH está associado com hipercalcemia, hipofosfatemia e aumento da atividade da fosfatasealcalina (estimulação dos osteoblastos). A deficiência de PTH (hipoparatireoidismo) promove a hipocalcemia e hiperfosfatemia. 
Calcitonina (CT). É um polipeptídio de 84 resíduos de aminoácidos produzido e secretado pelas células parafoliculares da tireóide (ou células C) e, em menor grau, pelas paratireóides, timo e medula supra -renal. A secreção deste hormônio parece ser contínua e é estimulada pela concentração de cálcio ionizado no sangue. A secreção aumenta em resposta à elevações do cálcio ionizado e diminui com reduções nos teores sanguíneos deste íon. Portanto, estas respostas são de direção oposta ao controle exercido pelo cálcio sobre a secreção de hormônio paratireóideo. Ações da calcitonina:
 Exerce controle sobre o nível sérico de cálcio ao inibir a reabsorção óssea osteoclástica, reduzindo assim, a perda de cálcio e fósforo do osso. 
 Alguns efeitos sobre a função renal, como a inibição da reabsorção de cálcio e fósforo pelos túbulos renais. 
Vitamina D. É a designação genérica para um grupo de esteróis estruturalmente análogos e absolutamente importantes no metabolismo do cálcio e fósforo. É sintetizada na pele por irradiação ultravioleta ou absorvida no intestino. O 1,25- diidroxicolecalciferol (calcitriol) (DHCC) – forma biologicamente ativa da vitamina D – (a) estimula a absorção do cálcio e fósforo no intestino delgado, (b) aumenta a mobilização de cálcio do osso (nessa ação o PTH atua sinergisticamente) e (c) eleva a reabsorção renal do cálcio e fósforo. O efeito total da vitamina D é o aumento plasmático do fósforo, cálcio total e ionizado. A deficiência da 1,25-OHCC leva a defeitos na mineralização óssea. 
Três são os principais estímulos para a síntese de calcitriol: (a) redução da concentração de cálcio plasmático, (b) aumento na secreção do PTH e (c) elevação dos níveis de fósforo intracelular.
Outros hormônios. Os hormônios da tireóide (triiodotironina e tiroxina) elevam a mobilização de cálcio do osso. Os esteróides adrenais podem alterar a excreção de cálcio pelos rins, particularmente, nos casos de insuficiência supra -renal. Finalmente, os hormônios sexuais (especialmente estrogênios) estão relacionados aos teores de cálcio; a diminuição de estrogênios em mulheres em fase pós-menopausa está associada a um aumento de reabsorção do osso com declínio da massa óssea e o subsequente aumento do risco de osteoporose e fraturas.
Benefícios: 
 Fontes 
A principal fonte alimentar de cálcio para a maioria das pessoas é o leite e seus derivados, uma vez que apresentam elevada quantidade do mineral por porção usualmente consumida e são facilmente incorporados à alimentação habitual da população. Porém, recomenda-se que as fontes magras desses alimentos sejam priorizadas em relação às versões gordurosas, uma vez que as quantidades de cálcio não sofrem grande influência. As verduras verdes-escuras, como a couve, e alguns frutos do mar, como determinados peixes, são consideradas fontes alternativas, mas em geral necessitam que maiores porções sejam ingeridas para que a necessidade seja atingida (Greer et al., 2006). A tabela 3 mostra a quantidade de cálcio em alguns alimentos em porções normalmente consumidas pela população.
Mediante a presença de intolerância à lactose, algumas alternativas são sugeridas a fim de que a necessidade de cálcio seja atingida. Há casos em que a ingestão fracionada em pequenas porções diárias de leite não causa desconforto, além disso, queijos e iogurtes costumam ser mais bem tolerados e há opção de leites livres de lactose. Recomenda-se maior ingestão de fontes não lácteas, como os vegetais verdes-escuros, ou mesmo alimentos fortificados, e, para aqueles que não conseguem atingir as quantidades recomendadas via dieta, o uso de suplementos deve ser considerada (Greer et al., 2006).
Biodisponibilidade 
O termo biodisponibilidade, nesse caso, é usado em referência ao cálcio aproveitado pelo organismo, especificamente à retenção de cálcio a partir da ingestão de determinado alimento ou suplemento. Há múltiplas técnicas para avaliar a biodisponibilidade do cálcio, porém as mais comuns são o balanço de massa ou técnicas com isótopos, principalmente isótopos estáveis (Abrams, 2010). Além da quantidade de cálcio proveniente da dieta, deve-se atentar para a quantidade que realmente é absorvida, dessa forma, há necessidade em identificar os componentes alimentares e/ou os ingredientes que possam influenciar a absorção do cálcio positiva ou negativamente (Kennefick; Cashman, 2000). Deve-se salientar ainda que a biodisponibilidade do cálcio também é influenciada por fatores endógenos como idade, condições fisiológicas e regulação hormonal (Pereira et al., 2009), porém nesse tópico serão discutidos apenas os fatores exógenos (alimentares).
Componentes que aumentam a biodisponibilidade do cálcio 
Alguns constituintes alimentares têm sido sugeridos como facilitadores da absorção de cálcio, sendo a lactose e os oligossacarídios não digeríveis os componentes mais comumente associados ao aumento da biodisponibilidade. O mecanismo que elucida o efeito positivo da lactose sobre a absorção do cálcio ainda não está bem estabelecido, provavelmente pelo desenho dos estudos, os quais utilizam como controle outros glicídios que também parecem exercer efeito sobre a absorção do cálcio (Kwak et al., 2012). A ação da lactose parece ser mais evidente em estudos com animais. No estudo conduzido por Armbrecht e Wasserman (1976), houve um aumento de zero para 72% de íons cálcio no íleo quando a concentração de lactose passou de 40 mM para 160 mM. Uma possível explicação para tal efeito seria via maior difusão passiva de íons cálcio mediante o aumento da concentração hídrica no intestino delgado, resultante da hidrólise da lactose (Schuette et al., 1989).
Entretanto, quando comparada a glicídios não absorvíveis, como o manitol, ou a carboidratos de elevado peso molecular, como o amido, a lactose parece exercer efeito significante sobre o aumento da absorção de cálcio, efeito que também é associado aos seus componentes monossacarídicos (glicose e galactose). Além disso, a lactose não hidrolisada também parece exercer efeito positivo na absorção de cálcio, uma vez que, ao atingir o intestino grosso, atua como prebiótico, estimulando o crescimento bacteriano e levando à consequente formação de oligossacarídios não digeríveis, que também parecem estimular a absorção (Kwak et al., 2012).
As fibras não digeríveis de natureza oligossacarídica, como inulina e oligofrutose, podem aumentar a absorção de cálcio em sítios onde a fração de absorção é reduzida. A fermentação desses no intestino grosso resulta em produção de ácidos graxos de cadeia curta, que levam à redução do pH do conteúdo luminal, melhorando a solubilidade do cálcio e sua consequente absorção. Outro mecanismo seria através do aumento do número de vilosidades e do número de células epiteliais por cripta, e assim a melhora no fluxo venoso e transporte passivo do cálcio na célula (ScholzAhrens et al., 2001). De fato, alguns estudos (Coudray, 1997; Roberfroid et al., 2001; Cashman, 2003) mostram o efeito positivo da inulina e oligofrutose na absorção de cálcio e também na mineralização óssea. Porém mais estudos ainda são necessários para provar os efeitos benéficos tanto na absorção do mineral como no metabolismo ósseo, nas diferentes faixas etárias.
 Componentes que reduzem a biodisponibilidade do cálcio 
Existem componentes presentes em alguns alimentos capazes de reduzir a biodisponibilidade do cálcio, como o ácido fítico, presente em alimentos ricos em fibras, e o ácido oxálico, encontrado no espinafre e no ruibarbo (Buzinaro et al., 2006). O ácido fítico pode prejudicar a absorção do cálcio, porém apenas em fontes concentradas, como farelo de trigo ou grãos secos (Miller, 1989). Weaver et al. (1999), ao compararem a absorção de cálcio de diversos alimentos, demonstraram que aqueles ricos em ácido oxálico, como o espinafre, apresentavam absorção fracional de cálcio de aproximadamente 5%, enquanto oleite, em quantidades semelhantes, tinha 32% de seu cálcio normalmente absorvido. O reduzido percentual de absorção observado é atribuído à presença de ácido oxálico, o qual parece ser o inibidor mais potente. Tal indício se torna ainda mais evidente, uma vez que, ao comparar a biodisponibilidade de cálcio entre a couve e o espinafre, Heaney e Weaver (1990) observaram haver menor absorção no segundo, o qual apresenta maiores concentrações do ácido oxálico. Diante do exposto, o leite e seus derivados são de fato considerados as principais fontes alimentares de cálcio, visto que são os alimentos mais consumidos pela população, além de apresentarem maior taxa de absorção do mineral.
HIPOCALCEMIA
Hipocalcemia é definida como a concentração de Cálcio no soro, inferior a 8,5 mg/dl ou cálcio iônico menor que 1 mEq/l.
É importante lembrar que diminuições da albumina abaixo de 4 mg/ dl podem diminuir os níveis séricos de cálcio sem alterar o cálcio ionizado
Causas da hipocalcemia
Deficiência de vitamina D, como ocorre em: intestino curto, má absorção, desnutridos, cirróticos, doença renal crônica)
Hipoparatireoidismo, como ocorre em: retirada da paratireoide, doenças auto-imunes, radiação.
Consumo tecidual do cálcio, como ocorre em: metástase, pancreatite, neoplasias
A pancreatite provoca clivagem de proteínas e lipídios. Acredita-se que os íons de cálcio se combinam com os ácidos graxos liberados pela lipólise, formando compostos, e assim diminui o cálcio iônico ocasionando hipocalcemia.
Sinais e Sintomas da Hipocalcemia
Dependem da rapidez da instalação do déficit e se correlacionam com a hipomagnesemia. Geralmente assintomática quando cálcio sérico total entre 7,0-7,5 mg/ dl.
As manifestações clínicas estão associados a excitabilidade neuronal aumentada.
São causadas pela descarga espontânea das fibras sensoriais e motoras nos nervos periféricos, que podem ocasionar:
Sensação de formigamento nas extremidades dos dedos, ao redor da boca, nos pés.
Espasmos dos músculos dos membros e da face
Sinais de Trousseau e Chvostek positivos (veja descrição desses sinais no artigo sobre Distúrbios do Magnésio clicando sobre o distúrbio)
Reflexos tendinosos profundos
Mialgia
Cãibras
Podem ocorrer manifestações associadas ao aumento da irritabilidade do Sistema Nervoso Central:
Irritabilidade, ansiedade
convulsões
Confusão, delírios, alucinações (psicose)
Por alterar a excitabilidade das células cardíacas também podem ocasionar alterações do traçado do eletrocardiograma (ECG):
Prolongamento do segmento ST
Aumento do intervalo QT
Ondas T invertidas
Alterações do padrão respiratório devido a alteração na contração e relaxamento muscular:
Dispneia
Laringoespasmo
Broncoespasmo
Sinais e sintomas de hipocalcemia crônica: osteoporose, unhas e cabelos quebradiços, distúrbios da coagulação, sons intestinais hiperativos.
Tratamento da Hipocalcemia
A reposição de cálcio pode ser feita por via oral para casos crônicos, ou por via endovenosa nos casos agudos/ sintomáticos.
Geralmente utiliza-se gluconato de cálcio, preferencialmente diluído em soro glicosado, pois o soro fisiológico aumenta excreção renal do íon.
Tratamentos sugeridos:
2 ampolas em 10 a 20 minutos
Infusão contínua de 0,5 a 1,5 mg de cálcio por Kg por hora, durante 4 a 6 horas.
HIPERCALCEMIA
Hipercalcemia é definida como a concentração de Cálcio no soro, superior a 11 mg/dl. Geralmente assintomática até 12 mg/dl
Causas da hipercalcemia
As causas principais da hipercalcemia são tumores malignos e hiperparatireoidismo.
Os tumores malignos podem produzir hiperparatireoidismo por diversos mecanismos. E a hipercalcemia associado ao hiperparatireoidismo é ocasionada pela secreção excessiva de PTH que provoca liberação aumentada de cálcio a partir dos ossos, além de aumentar a reabsorção renal e intestinal de cálcio.
Não é comum, mas pode ocorrer hipercalcemia secundária a imobilidade devido a perda do mineral ósseo. Esses casos geralmente são relacionados com fraturas graves ou lesão da medula espinal.
A hipercalcemia também pode ser secundária a doença renal crônica devido ao aumento a reabsorção renal.
Sinais e Sintomas da Hipercalcemia
As manifestações clínicas mais comuns da hipercalcemia são:
Anorexia
Náuseas e êmese
Dor abdominal e constipação
Fraqueza muscular
Letargia
Essas manifestações estão associadas a redução da excitabilidade neuromuscular, porque o excesso de cálcio suprime a atividade na junção mioneural. Ou seja, ocorrem devido a redução do tônus nos músculos liso e estriado.
O excesso de cálcio também pode ocasionar uma disfunção tubular resultando em micção excessiva (poliúria) e consequente sede excessiva (polidipsia).
Em casos graves pode ocorrer úlcera peptídica porque a hipercalcemia aumenta a secreção de ácido e pepsina no estômago.
Tratamento da Hipercalcemia
A terapia inicial constitui-se em hidratação vigorosa para diluir o cálcio. Usualmente realizada com cloreto de sódio 0,9%, que além de diluir o cálcio, inibe a reabsorção tubular, aumentando excreção na urina.
Diuréticos como furosemida podem ser associados a hidratação endovenosa para aumentar a excreção de cálcio.
Opções para tratamento medicamentoso:
Calcitonina: aumenta a reabsorção óssea e aumenta a excreção de cálcio na urina. Dose usual: 4-12 unidades via muscular a cada 12h por 2 ou 3 dias.
Pamidronato: é um bifosfonado usado para aumentar a reabsorção óssea vigorosamente. Dose usual: 90 mg EV em 15 minutos.