METABOLISMO CALCIO

1. OMEOSTASI
DEL CALCIO
Il calcio è il metallo più rappresentato
nell’organismo umano

2. 1-1.2 Kg Calcio / 70 Kg peso corporeo
98% nelle ossa come idrossiapatite (INSOL)
Ca10(PO4)6(OH)2
OSSO: ≈ 25% collagene ≈ 75% idrossiapatite
2 % nei liquidi biologici (SOL)
2% LIC, 0.2% LEC (2.5 mM)
DISTRIBUZIONE DEL CALCIO NELL’ORGANISMO

3. DISTRIBUZIONE DEL CALCIO NEL PLASMA
 Ca++ ionizzato: la forma
fisiologicamente attiva
 Calcio legato alle proteine:
soprattutto all’albumina
 Calcio complessato a sostanze
come: citrato, lattato,
bicarbonato, fosfato
Calcio Plasmatico Totale = 9-11 mg/100 ml (2.2-2.6 mM)
4.5 mg/100ml
3.6 mg/100ml
1.0 mg/100ml
1 % nel liquido interstiziale, citoplasma delle cellule

5. FUNZIONI DEL CALCIO
Extracellulare/plasma
1. Mineralizzazione dell’osso
2. Coagulazione del sangue
3. Eccitabilità neuromuscolare
Intracellulare
1. Secondo messaggero
2. Contrazione muscolare
3. Secrezione ormonale e di neurotrasmettitori

6. Attivazione della TROMBINA
- Reazioni a cascata
- Diverse proteine ad attività
enzimatica, presenti nel sangue
come zimogeni inattivi (proenzimi)
- a: stato di attivazione
- Contemporanee all’adesione
piastrinica
Ca2+
Il calcio forma un complesso di
coordinazione con le cariche negative dei
fosfolipidi delle piastrine e con i residui -
carbossilati del glutammato delle proteine
della coagulazione, favorendo la
localizzazione del complesso e
l’attivazione della trombina.
Segnale fisico Segnale chimico
VIA COMUNE

7. -carbossilazione del glutammato
Vitamina K

8. Calcio e trasmissione chimica (sinaptica)

9. Calcio e trasmissione elettrica

10. CALCIO
INTRA-CELLULARE
(solubile)

11. CaM=
Calmodulina
FUNZIONI DEL CALCIO INTRACELLULARE
[Ca2+] > 500 nM
Es. troponina
Ac. arachidonico
DAG

12. elica
elica
ansa

13. 17kDa
148 aa

14. Molte funzioni sono mediate da calmodulina
CaM chinasi

15. CALCIO (Ca2+) COME SECONDO MESSAGGERO
PIP2

16. GLUCOSIO GLICOGENO
glicogeno sintetasi
glicogeno fosforilasi
insulina G6P
G6P Fosforilasi chinasi
Ca2+ cAMP glucagone

17. In una cellula quiescente, la
maggior parte di Ca2+ si
trova sequestrata negli
organelli, principalmente nel
reticolo endoplasmatico e
nei mitocondri

18. La regolazione di calcio intracellulare:
o controllo dell'ingresso di Ca2+
o controllo dell'estrusione di Ca2+
o scambio di Ca2+ tra citosol e storage

19. INGRESSO DEL CALCIO NEL CITOSOL
1. Canali di rilascio di Ca2+ presenti negli
organelli intracellulari (ER + MITO)
2. Canali del Ca2+ presenti sulla membrana
plasmatica
(VOC + ROC + SOC + canali aspecifici)

20. Voltage operated channel
Receptor
operated
Intracellular
Messenger
operated
sarcoplasma
(t. muscolare)
3
Contro gradiente
di concentrazione
Pompe Ca2+-ATPasi
SOC

21. Voltage operated channel (VOC)
I canali del calcio voltaggio-attivati consentono l'ingresso di una notevole quantità
di Ca2+ nelle cellule in seguito a depolarizzazione della membrana. Questi canali
voltaggio-attivati sono altamente selettivi per Ca2+

22. Receptor operated channel (ROC)
La maggior parte di canali cationici attivati da ligandi è relativamente non
selettiva permettendo il passaggio sia di Ca2+ sia di altri cationi. Il più
importante tra questi è il recettore del glutammato

23. Storage operated channel (SOC)

24. La concentrazione di calcio intracellulare viene mantenuta bassa dall'attività di
meccanismi di trasporto attivo che estrudono Ca2+ attraverso la membrana cellulare,
e lo pompano nel reticolo endoplasmatico, e dalla permeabilità normalmente bassa
al Ca2+ della membrana plasmatica e dell'ER
trasporto attivo e dipende dall'attività
di una ATPasi Ca2+-dipendente

25. sarcoplasma
(t. muscolare)
3
Contro gradiente
di concentrazione
Pompe Ca2+-ATPasi
ESTRUSIONE CALCIO

26. MECCANISMI DI RILASCIO DEL CALCIO (ESTRUSIONE)
scambio con Na+ attraverso lo scambio Na+ − Ca2+. Lo scambiatore trasferisce 3 Na+ verso
l'interno per un Ca2+ che esce

27. o Recettore dell'inositolo trifosfato (IP3R). recettore attivato da IP3
o Recettore della RIANODINA (RyR) (muscolo)
RECETTORI ACCOPPIATI
A G PROTEIN

29. CALCIO
EXTRA-CELLULARE
(insolubile)

30. Composizione del tessuto osseo
Il tessuto osseo costituisce un’indubbia riserva di calcio

33. Formazione dell’osso Demolizione ossea

34. Nel tessuto osseo è SEMPRE operante un incessante processo di rimodellamento
osseo in una zona «aperta» dove il minerale osseo si scioglie nei suoi componenti
Ca2+ e fosfato, e si ricompone
Ca2+ e fosfati
IL COINVOLGIMENTO DELL’OSSO DELL’OMEOSTASI DI CALCIO E FOSFATO
È DI ENORME IMPORTANZA FISIOLOGICA
ADULTO SANO: ~ 25% tessuto osseo si rinnova in 1 anno

35. Visto che l'osso è composto da ca. 1/3 di proteine e 2/3 di minerali, si parla di
METABOLISMO PROTEICO METABOLISMO MINERALE
- Struttura e biosintesi del
COLLAGENE
- Elastina
- Laminina
Deposizione di
FOSFATO DI CALCIO
9-12% fosfato inorganico (PO4
3-)
19-26% Ca2+
2-4% carbonato (CO3
2-)

36. Cristalli ortogonali
H5nm; L25nm; L45nm

37. METABOLISMO DEL CALCIO
UNICO CALCIO in ingresso
CALCIO CIRCOLANTE = COSTANTE
60% bambini
30% adulti
20% anziani

38. CALCEMIA
Concentrazione di calcio nel sangue
I valori di riferimento della calcemia sono:
calcio totale sierico: 8,5 - 10,5 mg/dl
calcio ionizzato: 4,4 - 5,4 mg/dl
Calcemia è indicazione di:
funzionalità delle paratiroidi
assorbimento intestinale
MECCANISMI DI REGOLAZIONE

39. ↓ Ca se ↑ P
↑ Ca se ↓ P
Meccanismo di regolazione
PTH

41. Se il prodotto ionico [A+] [B-] (prodotto di solubilità) è:
inferiore alla Kps ->> non si depositerà
superiore alla Kps ->> si depositerà
uguale alla Kps ->> la soluzione è all'equilibrio
Calcio Fosfato
Ca++ x PO4---
*4.5 mg X 7.8 mg = 35.1 mg/100 ml Maximum**
[1.1mM X 0.74 mM = 0.81 mMolare]

42. Ormoni che regolano la calcemia
PARATORMONE
CALCITRIOLO
CALCITONINA
IPERcalcemizzanti
IPOcalcemizzante

43. 1. polipeptide a catena singola
2. Prodotto dalle paratiroidi
3. + assorbimento calcio nell’intestino
4. + riassorbimento calcio a livello renale
5. + mobilitazione calcio osseo (↑ osteoclasti)
PARATORMONE- PTH
(ipercalcemizzante)
84 AA

44. 1. Forma attiva della Vitamina D3 (ormone steroideo)
2. Prodotto a livello renale, epatico e cutaneo
3. + assorbimento calcio nell’intestino
4. + riassorbimento calcio a livello renale
5. - il rilascio di calcitonina
6. ↑ sintesi di calmodulina
1,25-diidrossicolecalciferolo
CALCITRIOLO
(ipercalcemizzante)
La produzione di calcitriolo è stimolata dalla diminuzione
dei livelli sierici di calcio e fosfato e dall'incremento del
PTH o dai livelli di prolattina

45. SINTESI DEL CALCITRIOLO
parte dal 7 deidrocolesterolo cutaneo trasformato, per azione dei raggi solari, in
colecalciferolo,
successivamente idrossilato in posizione 25 a livello epatico
e in posizione 1 a livello renale.
Il calcitriolo è sintetizzato a livello renale dal calcidiolo per azione di un enzima
idrossilasi

47. Presente nei tessuti cutanei (pelle)
OPPURE
Deriva dall’ergosterolo (D2, piante) COLECALCIFEROLO
-OH

48. VITAMINA D
 ORMONE STEROIDEO
 Esplica le sue funzioni prevalentemente legandosi ad
uno specifico recettore intracitoplasmatico (VDR)
 DUE FONTI DIETETICHE PRINCIPALI
 Ergocalciferolo (vitamina D2)
 Deriva dalle piante e dai lieviti
 Colecalciferolo (vitamina D3)
 Deriva dal 7-deidrocolesterolo
 Si ritrova nell’olio di pesce e nel tuorlo dell’uovo
 Puo’ essere sintetizzata a livello cutaneo
La vitamina D3 ottenuta dall'esposizione solare o
attraverso la dieta è presente in una forma
biologicamente non attiva e deve subire due reazioni
di idrossilazione per essere trasformata nella forma
biologicamente attiva, il CALCITRIOLO

49. FONTI ALIMENTARI DI VITAMINA D
OLIO DI FEGATO DI MERLUZZO
pesci grassi : salmone, aringhe
Latte e derivati (uova)
Fegato
Verdure verdi
SINTESI CUTANEA DI VITAMINA D
La sintesi cutanea garantisce circa l'80% del fabbisogno di Vit. D. La
rimanente percentuale (apporto esogeno) deriva dall'apporto
alimentare

50. Fabbisogni giornalieri raccomandati di vitamina D
Età adulta
Crescita
Gravidanza
Soggetto anziano
10 mg (400 UI)/die
20 mg (800 UI)/die
20 mg (800 UI)/die
20 mg (800 UI)/die
Contenuto di vitamina D negli alimenti
(Apporto medio calcolato in unità internazionali (Ul) ogni 100g
Olio di fegato di
merluzzo
24.000
Anguilla 4.400
Sardina 1.440
Tonno 1.000
Salmone 650
Sgombro 600
Tuorlo d'uovo 350
Bianco d'uovo 200
Funghi 150-
300
Cacao 10
0
Burro 80
Fegato di pollo 80
Crema 40
Halibut 40
Formaggio a
pasta morbida
40
Formaggio a
pasta dura
40
Germe di grano 28
Fegato di vitello 20

51. 1. polipeptide
2. Prodotto dalla tiroide
3. + eliminazione di calcio a livello renale
4. Antagonista del PTH
5. ↑ attività osteoblasti
CALCITONINA
(ipocalcemizzante)
32 AA

52. L’assorbimento dipende da due meccanismi:
- Processo attivo (assorbe maggiori quantità) regolato da 1-25
diidrossivitamina D e dal suo recettore intestinale
(il principale meccanismo di assorbimento di Calcio nella dieta)
Trasporto attivo. Come tale risulta saturabile e dipendente dalla
vitamina D (intestino tenue)
- Assorbimento passivo (piccole quantita’) lungo tutto l’intestino,
avviene sempreAssorbimento del Calcio
diffusione semplice paracellulare. Come tale risulta non
saturabile ed indipendente dalla vitamina D (ileo)
ASSORBIMENTO DI CALCIO
A LIVELLO INTESTINALE

54. CONTENUTO DI CALCIO (mg/100g ALIMENTO)
Latticini Verdure Carne-pesce Cereali Frutta
RDA= 1000mg (1g)/die
RECOMMENDED
DAILY ALLOWANCE

55. RDA= 1000mg (1g)/die
RECOMMENDED
DAILY ALLOWANCE

56. Assorbimento Intestinale del Calcio:
fattori che influenzano la biodisponibilità
• Aumentano
• Vit. D
• Acidità
• G.H.(ormone crescita)
• PTH (paratormone)
• Acido citrico
• Lattosio, proteine,
fosfopeptidi della
caseina (latte e
derivati)
• Diminuiscono
• Glucocorticoidi
• Acidi grassi
(malassorbimento)
• Tiroxina
• pH intestinale
elevato
• ossalati/fitati/fibre
alimentari (vegetali
cereali)

57. Escrezione renale
 Il riassorbimento prossimale
è un processo attivo
strettamente connesso col
riassorbimento del sodio e
non appare soggetto a
regolazione ormonale
 Solamente la quota
riassorbita nel nefrone
distale (circa il 10% del
calcio totale riassorbito) è
sottoposta ad una
regolazione ormonale,
principalmente da parte del
paratormone ( PTH )

58. Metabolismo minerale
Deposizione di fosfato di calcio (calcio+fosfato)
IDROSSIAPATITE
Ca10(PO4)6(OH)2
60% calcio
30% fosforo
10% ossigeno e idrogeno
La quantità di CALCIO, nel corpo umano, è di ca. 1.5% del peso corporeo (a 70 kg ca. 1'000 gr).
Gli osteoclasti, al giorno, scompongono ca. 1/2 grammo di calcio. Questo significa che lo scheletro,
in un periodo di 5 - 6 anni, viene completamente demolito e ricostruito (1'000gr / 0.5gr/dì).
[Ca] nel sangue = 2.25-2.6 mmol/L
Lo scheletro funge, oltre alle sue funzioni di sostenimento, anche come magazzino tampone per calcio e
fosforo. Se la calcemia si abbassa, gli osteoclasti intensificano il loro lavoro di scomposizione. Se invece
la calcemia aumenta, gli osteoblasti producono più fibrille sulle quali si può depositare l'idrossiapatite. Per
il fosforo, le condizioni sono simili.
Infanzia
osteoblasti > osteoclasti
crescita dell’osso
Senescenza
osteoclasti > osteoblasti
diminuzione massa ossea
↓ Ca se ↑ P
↑ Ca se ↓ P
Meccanismo di regolazione

59. estrogeni riassorbimento
glucocorticoidi riassorbimento
ormoni tiroidei stimolano il rimodellamento
FATTORI CHE INFLUENZANO IL
TURNOVER DELL’OSSO

60. RACHITISMO- formazione della matrice
con mineralizzazione incompleta :
perdita di resistenza
Cause:
-scarsa esposizione al sole
-dieta vegetariana stretta
-malattie epatiche e renali

61. Osteoporosi: minore quantità di osso
composizione normale
Con l’età calcitonina e estrogeni
diminuiscono
-Estrogeni, fluoruri, calcitriolo, Calcio,
attività fisica

62. Malattie metaboliche ossee
Difetti nella parte minerale Difetti nella parte proteica
deformazioni ma non rotture Alto rischio di rotture
Es. osteomalacia Es. osteoporosi
Nell'osteomalacia la deposizione di osteoide
nell'osso da parte degli osteoblasti come pure
la struttura dell'osso sono normali, mentre la
mineralizzazione dell'osso è insufficiente.Nei
bambini l'osteomalacia si chiama rachitismo.
Esso provoca caratteristiche deformità
strutturali delle ossa lunghe (grave
inarcamento), distorsione delle ossa del
cranio (con deformità) e ingrossamento delle
giunture condrocostali delle costole.
La causa è nella perdita dell'equilibrio fra osteoblasti e
osteoclasti. Se gli osteoclasti lavorano più velocemente degli
osteoblasti, l'osso si deteriora. Nella menopausa si riscontra un
maggiore produzione di osteoclasti, causata dalla perdita di
estrogeni correlata alla produzione di osteoclasti. Con
l'avanzare dell'età diminuisce l'attività degli osteoblasti.

63. ALIMENTI PIÙ COMUNEMENTE RESPONSABILI
DELL'AUMENTO DEI LIVELLI DI OSSALATI NELLE
URINE
Vegetali a foglia verde scura (spinaci, bietole, rucola)
Barbabietole
Frutta secca a guscio
Soia e derivati
Cioccolato
Fragole
Circa il 10% delle persone è oggetto di un episodio di
calcolosi renale nel corso della vita, e circa il 70% di queste
persone va incontro a recidive.
Circa l'80% dei calcoli renali contiene calcio, e di questi
circa l'80% è formato da ossalato di calcio, in forma pura o
associata a fosfato di calcio.