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Introdução - Ca; - do grupo 2 da tabela periódica; - metal alcalino terroso; - metal leve, sólido, de brilho prateado; - cátion bivalente; - no organismo, é o quinto elemento mais abundante; - principal constituinte do esqueleto, estabilizando ossos e dentes; - a homeostase do cálcio nos fluidos extracelulares é mantida por meio de uma regulação endócrina complexa e integrada; - a ação do PTH consiste em inibir a redução do cálcio no fluido extracelular para níveis críticos, enquanto a calcitonina previne aumentos anormais nas concentrações séricas de cálcio. Função - contração dos músculos esqueléticos, cardíacos e lisos; - coagulação sanguínea; - transmissão de impulsos nervosos; - sinalização intra e extracelular; - formação e integridade óssea; - cofator de reações enzimáticas. Aspectos fisiológicos: absorção, transporte, homeostase, excreção Absorção - a maior parte do cálcio corporal total encontra-se no esqueleto na forma complexada a fosfatos; - os ossos são a ultima reserva de cálcio a ser utilizada para normalizar as concentrações nos fluidos extracelulares; - o cálcio chega aos fluidos através da absorção intestinal e da reabsorção óssea; - deixa os fluidos pelo TGI, rins e pele, atuando na formação óssea; - cálcio livre representa menos de 1% do total corporal; - manutenção dos estoques corporais de cálcio ocorre por meio da ingestão e absorção; - em um adulto saudável aproximadamente 30% do cálcio ingerido é absorvido; - o cálcio ingerido se mistura com aquele proveniente dos sucos digestivos no intestino delgado; - essa absorção ocorre por transporte ativo (transcelular) dependente de vitamina D e do receptor de vitamina D (VDR), ocorre principalmente no duodeno (onde há expressão significativa de VDR) e em situações de baixa ingestão de cálcio; - quando há ingestão elevada do nutriente, ocorre difusão passiva (paracelular) ao longo de todo o intestino delgado, por meio das tight junctions localizadas entre as células epiteliais; - o transporte ativo responde pela maior parte da absorção, ao passo que o mecanismo passivo é responsável por apenas 8 a 23% da absorção total de cálcio; - a quantidade de cálcio absorvida em cada um dos segmentos do intestino depende da permanência do quimo em tais segmentos; - minutos no duodeno e superior a duas horas na metade inferior do intestino delgado; - quando um indivíduo ingere cálcio em quantidades variando de normais a elevadas, a quantidade relativa absorvida no duodeno é bastante inferior àquela absorvida na porção distal do intestino delgado, particularmente no íleo; - a absorção do mineral no intestino grosso e cólon é baixa; Transporte - a passagem de cálcio do lúmen para dentro das células ocorre por meio de canais apicais de cálcio, localizados na membrana da borda em escova ou membrana apical TRPV6 e TRPV5; - os canais são regulados direta ou indiretamente por vitamina D e pelo cálcio da alimentação; - intestino, rins e placenta são os 3 principais órgãos envolvidos no transporte de cálcio, responsáveis pela absorção de cálcio provenientes da alimentação, pela reabsorção tubular renal e pelo transporte de cálcio do LM para a circulação fetal, respectivamente; - TRPV5 – presente nos rins; - TRPV6 – presente no intestino e placenta; - o transporte de cálcio nos enterócitos envolve: I. a difusão intracelular de cálcio; II. a passagem do cálcio luminal através da membrana da borda em escova; III. o deslocamento através da membrana basolateral. - essas 3 etapas ocorre por mecanismos distintos; I. Difusão facilitada; - o Ca+ presente no lúmen entra nos enterócitos por meio do canal de cálcio TRPV6; II. Calbindina D; - dento da célula o Ca+ é sequestrado pela calbindina D, para que as concentrações de cálcio citosólicas permaneçam baixas, - ligado a essa proteínas o cálcio é transportado pelo citoplasma até a membrana basolateral. III. Deslocamento ao meio extracelular. - primeiramente por uma Ca+- ATPase de membrana plasmática (PMCA1b); - em menor escala, pelo trocador Na+/Ca2+ (NCX1). - a forma ativa da vitamina D 1,25(0H)2D3 estimula as etapas individuais do transporte transcelular de cálcio por regular positivamente a expressão do TRPV6, da calbindina e dos sistemas de deslocamento (efeito indicado pelas setas pontilhadas na figura); - outra forma de fluxo transcelular é o transporte vesicular; - a formação de vesículas ricas em cálcio se inicia com o influxo do cátion por meio do TRPV6 presente na membrana apical. O aumento rápido das concentrações de cálcio junto à membrana apical rompe os filamentos de actina localizados próximo aos canais de cálcio e inicia-se a formação de vesículas endocíticas. Simultaneamente, os íons cálcio se ligam à calmodulina associada à miosina 1, ou à calmodulina associada aos canais de cálcio, o que inativa tais canais; - essa inativação, por sua vez, promove uma redução nas concentrações de cálcio livre nas proximidades da membrana apical e, assim, a rede de filamentos de actina pode ser restabelecida. Segue-se a formação de vesículas que contém cálcio, sendo que algumas são transportadas por microtúbulos e outras podem se fundir a lisossomos; - por último, as vesículas ou os lisossomos se deslocam e se fundem à membrana basolateral e o cálcio é deslocado para o meio extracelular. A passagem do cálcio através do retículo endoplasmático é um modelo de transporte transcelular que possivelmente acontece nos enterócitos. - à semelhança da difusão facilitada, o cálcio entra no enterócito pelo canal TRPV6. O transporte, desde a membrana da borda em escova até a membrana - basolateral, ocorre por difusão passiva no retículo endoplasmático. O deslocamento do cálcio para o meio extracelular ocorre da mesma forma que na difusão facilitada; - em células musculares, o cálcio entra no retículo sarcoplasmático pela ação da Ca2-ATPase local e é liberado na membrana basolateral por canais liberadores de cálcio em um processo regulado por trifosfato de inositol (IP3) e por receptores de rianodina. - o principal regulador da absorção transcelular de cálcio é a l,25(0H)2 D3 , o metabólito hormonal ativo da vitamina D, que age ao se ligar a seu receptor (VDR) na região promotora dos genes do TRPV6, da calbindina e dos sistemas de deslocamento PMCAlb e NCXI, regulando positivamente a expressão destes.; - entretanto, outros mecanismos de regulação também podem estar envolvidos, como é o caso do estrógeno, que parece aumentar a absorção ativa do mineral, provavelmente por agir também no canal de cálcio TRPV6; - com relação à absorção paracelular, parece não haver nenhuma regulação direta da passagem do cálcio. Nesse caso, as tight junctions são as principais reguladoras da permeabilidade epitelial, e alterações nessas estruturas também afetam o fluxo paracelular de íons cálcio; Manutenção das concentrações circulantes de cálcio - necessária e ocorre por meio do sistema endócrino; - envolve a vitamina D e seu receptor VDR; - o PTH e o seu receptor PTHR; - a calcitonina e o CaR; - as concentrações são reguladas para permanecerem entre 8,8 e 10,4 mg/dL; - havendo alterações, a via hormonal de feedback negativo age para restaurar as concentrações séricas; Paratormônio – PTH – - produzido nas glândulas da paratireoide; - principal hormônio da regulação do cálcio; - promove a absorção de cálcio e fósforo; - estimula a absorção de cálcio pelos ossos e rins; - estimulado pela queda das concentrações de cálcio no espaço extracelular; - acelera a conversão da 25- hidroxicolecalciferol em 1,25- dihidroxicolecalciferol e assim, indiretamente aumenta a absorção de cálcio pelo intestino; No tecido ósseo: - o PTH atua nos osteoblastos promovendo a síntese e secreção de um ativadorlocal de osteoclastos, aumentando a atividade osteoclástica. Essa ação aumenta a reabsorção óssea; Nos rins: - aumentam a secreção de 1,25(OH)D3, aumentando a absorção transcelular de cálcio; - estimula o aumento da reabsorção de Ca+2, de H+ e Mg+2. Calcitonina - secretado pela glândula tireoide; - diminui as concentrações plasmáticas de cálcio: - tem efeito oposto ao PTH; - o principal estímulo para a secreção da calcitonina é a elevação na concentração plasmática do cálcio; - a calcitonina diminui a concentração plasmática do cálcio, fazendo com que o cálcio plasmático seja depositado e absorvido no osso. Vitamina D - a vitamina D promove a absorção de cálcio pelo intestino; - a vitamina D não é a substância ativa real indutora destes efeitos. Em vez disso a vitamina D deve sofrer uma série de reações no fígado, convertendo-se ao produto final ativo, o 1,25-diidroxicolecalciferol – 1,25 (OH2)D3; - a vitamina D3 (colecalciferol) é formada na pele em consequência da irradiação do 7- deidrocolesterol pelos raios ultravioletas provenientes do sol; - a exposição ao sol evita a deficiência da vitamina D; - o colecalciferol é convertido em 25- hidroxicolecalciferol no fígado; - esse processo é restrito já que a apresenta um efeito inibitório por feedback, regulando as concentrações no plasma; - formação de1,25-diidroxicolecalciferol nos rins e seu controle pelo paratormônio; - sendo assim a forma mais ativa da vitamina D; - a vitamina D perde sua eficácia na ausência dos rins; - essa conversão requer a presença de PTH. No caso de declínio das concentrações de cálcio as glândulas paratireoides aumentam sua taxa de excreção e seu tamanho: Tornam-se aumentadas nos seguintes casos: - raquitismo, deficiência de cálcio; - gestação, ainda que essa diminuição seja difícil de mensurar; - lactação, já que o cálcio é utilizado na formação do leite. De modo inverso, condições de um aumento das concentrações de cálcio provocam diminuição na atividade, como: - quantidade excessiva de cálcio na dieta; - teor elevado de vitamina D na dieta; - absorção óssea causada por fatores extras ao PTH. Os ossos podem servir como amplos reservatório, liberando cálcio em caso de declínio na concentração do líquido extracelular e armazenando cálcio em caso de excessos. - após um aumento das concentrações do cálcio iônico, ocorre uma diminuição das taxas de secreção do PTH. Concomitante, ao declínio do PTH, a calcitonina sofre um aumento; - a calcitonina provoca uma rápida deposição de cálcio nos ossos e, talvez, em algumas células de outros tecidos; - por esse motivo, em humanos, o excesso da calcitonina pode fazer com que uma alta concentração de cálcio iônico retorne ao normal de forma consideravelmente rápida; - em caso de deficiência ou excesso prolongados de cálcio, apenas o mecanismo do PTH parece ser realmente importante na manutenção de uma concentração plasmática normal dos íons cálcio; - quando um indivíduo sofre uma deficiência continua de cálcio, o PTH pode muitas vezes estimular uma absorção óssea deste elemento, o suficiente para manter a concentração plasmática normal do cálcio iônico por 1 ano ou mais, no entanto até mesmo os ossos acabam sofrendo esgotamento do cálcio; - dessa forma, os ossos constituem um grande reservatório de cálcio que pode ser manipulado pelo PTH. Contudo, quando ocorre depleção ou saturação de cálcio no reservatório ósseo, o controle da concentração de cálcio iônico extracelular em longo prazo conta quase que exclusivamente com os papeis do PTH e da vitamina D para controlar a absorção intestinal e a excreção renal desse elemento. Vias de excreção - sendo as principais vias de exceção urinária e a fecal; - pequenas quantidades são perdidas por tecidos e fluidos, como o suor. Fontes alimentares e recomendações de ingestão Assim, a alimentação humana moderna geralmente não fornece quantidades suficientes de cálcio para que uma densidade óssea ótima seja mantida. Atualmente, o grupo alimentar que fornece a maior quantidade de cálcio em um padrão alimentar ocidental é o grupo dos laticínios. A ingestão de cálcio provém não apenas das fontes alimentares, mas também dos suplementos. O consumo desses suplementos tem aumentado significativamente nos últimos anos, principalmente entre mulheres na pós- menopausa. A água, dependendo da localização geográfica, fornece apenas pequenas quantidades do mineral. Biodisponibilidade - seres humanos absorvem 30% do cálcio proveniente dos alimentos; - a % varia de acordo com o tipo de alimento; - a biodisponibilidade se eleva quando o cálcio está bem solubilizado, e se reduz na presença de agentes quelantes ou que formam sair insolúveis de cálcio; - se um alimento contém compostos que se ligam ao cálcio ou que interferem em sua absorção, tais como os ácidos oxálicos e fítico, esse alimento é considerado uma fonte pobre e cálcio; Alimentos com elevada concentração de ácido oxálico. Sendo o ácido oxálico um inibidor potente da absorção de cálcio: - espinafre, couve-manteiga, batata doce, ruibarbo e feijão; Alimentos com elevada concentração ácido fítico. Sendo o ácido fítico um inibidor moderado da absorção de cálcio: - grãos integrais ricos em fibras; - farelo de trigo, feijão, sementes, nozes e isolados de soja. - a biodisponibilidade de cálcio pode ser aumentada com a ingestão de hidróxido de alumínio, pois promove a absorção de cálcio; - a 1,25(OH)2D3 exercer influência significativa na biodisponibilidade de cálcio, pois estimula a absorção no duodeno via transporte ativo; - a lactose aumenta a biodisponibilidade de cálcio em criança; - a biodisponibilidade de cálcio é reduzida por agentes que se ligam a esse metal, como a celulose, os fosfatos e o oxalato; - a as condições patológicas que afetam o intestino delgado, como espru e síndrome do intestino curto, podem resultar em má absorção. Deficiência - dentre os minerais envolvidos na formação óssea, o que mais está sujeito à inadequação na ingestão é o cálcio; - é possível afirmar que a deficiência de cálcio, entendida como concentrações séricas de cálcio ionizado abaixo dos valores normais de referência, ocorrerá apenas em circunstâncias extremas, tais como na desnutrição grave; - caso esse tipo de deficiência ocorra em adultos, por falha no sistema que regula as concentrações séricas do cálcio, ou por doenças associadas, os sintomas mais comumente evidenciados são dores e espasmos musculares, sensação de formigamento ao redor da boca e nos dedos das mãos e dos pés, maior incidência de cáries dentais, unhas quebradiças, cabelos e pele opacos, intolerância ao frio, insônia, hipertensão, convulsões e cólicas menstruais. Por outro lado, a maior parte do cálcio encontrado no organismo humano localiza- se em tecidos mineralizados, como ossos e dentes, fornecendo rigidez e estrutura. Assim, as possíveis consequências da deficiência em cálcio relacionadas ao sistema ósseo são o raquitismo, a osteomalacia e a osteoporose. O crescimento e o desenvolvimento normais do esqueleto dependem de cálcio, de forma que até a fase da adolescência e o início da vida adulta (por volta dos 20 anos de idade) há um acúmulo do mineral no esqueleto que gira em torno de 150 mg/dia. Após esse período, durante a maturidade, há certo equilibrio entre acúmulo e perda de cálcio. A partir dos 50 anos de idade em homens, e a partir da menopausa em mulheres, o balanço ósseo torna-se negativo, ocorrendo perda óssea em todos os locais do esqueleto. Essa perda se associa à osteoporose, com um aumento importante no índice de fraturas em ambos os gêneros, mas com predominância nas mulheres. Em casos de desnutrição intrauterina ou nos primeiros anos de vida, crianças podem desenvolver o raquitismo. Osteoporose A osteoporose é uma doença osteometabólicaque se caracteriza pela redução da densidade mineral óssea, com degeneração da microarquitetura óssea, culminando em fragilidade do esqueleto. Essa doença tem como principais manifestações clínicas as fraturas ósseas, mais comumente vistas em vértebras, fêmur e antebraço em indivíduos após os 50 anos de idade, principalmente em mulheres na menopausa. A etiologia é multifatorial, sendo que fatores genéticos contribuem com aproximadamente 46 a 62% de densidade mineral óssea. Diversas condições clínicas são associadas secundariamente à osteoporose, incluindo hipercortisolismo, hiperparatireoidismo primário ou secundário, hipertireoidismo, acromegalia, neoplasias do sistema hematopoético, cirrose biliar primária, doenças inflamatórias intestinais, doença celíaca, pós-gastrectomia, homocistinúria, hemocromatose, doenças reumáticas inflamatórias e alcoolismo. Os principais fatores de risco incluem gênero feminino, massa óssea reduzida, histórico de fraturas prévias, etnia branca ou asiática, idade avançada em ambos os gêneros, história materna de fratura do colo do fêmur e/ou osteoporose, menopausa precoce não tratada e tratamento farmacológico com glicocorticoides. A alimentação pobre em cálcio, bem como diversos outros fatores, é classificada como fator de risco menor. Toxicidade - o excesso da ingestão ocorre em razão do uso de suplementos; - a toxicidade refere se ao aumento nas concentrações sanguíneas; - hipercalcemia; - em razão do consumo excessivo ou do aumento da excreção urinária até um ponto em que os rins se calcificam ou que cálculos renais se desenvolvam; - essa condição pode ser provocada pela ingestão excessiva de cálcio e também de vitamina D; - podendo ocorrer devido ao hiperparatireoidismo primário; - os sinais clínicos podem varias dependendo da magnitude da hipercalcemia; - observam-se: anorexia, perda de peso, poliúria, arritmias cardíacas, fadiga e calcinose, hipercalciúria; - A hipercalcemia também pode causar insuficiência renal, calcificação de tecido vascular, nefrocalcinose e nefrolitíase. Interação nutriente-nutriente Sódio - cálcio e sódio compartilham do mesmo sistema de transporte no túbulo renal proximal; - alta ingestão de cloreto de sódio (NaCl) resultam em maior absorção de sódio, com aumento do sódio urinário e obrigatoriamente maior perda de cálcio na urina; - como a perda de cálcio na urina é responsável por 50% na variabilidade de retenção de cálcio, a ingestão de sódio tem influência bastante considerável na perda óssea; - a perda óssea pode ser prevenida com o incremento de cálcio na dieta ou reduzindo à metade a ingestão de sódio. Cafeína - a cafeína pode ter impacto negativo a retenção de cálcio e tem sido associada com aumento no risco de fraturas no quadril; Razão cálcio/fósforo - quanto ao fósforo, a relação do mesmo com o cálcio é de cerca de 1/2,2 sendo assim é necessário manter essa relação para que haja melhor absorção do cálcio; - quando o fósforo se encontra em excesso, se liga ao cálcio diminuindo sua absorção, por isso que mesmo estando em deficiente quantidade, aumenta a absorção de cálcio. Referências Bases Bioquímicas e Fisiológicas da Nutrição: nas diferentes fases da vida, na saúde e na doença, 1º edição, capítulo: Cálcio. Biodisponibilidade de Nutrientes – Silvia M. Franciscato Cozzolino, 4º edição, capítulo: cálcio.
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