En el metabolismo fosfocálcico los dos grandes protagonistas son el fosfato y el calcio, aunque también se verá afectado el magnesio. Sin embargo, existen otros dos compuestos con gran importancia: la PTH y la vitamina D, ya que son los principales encargados de la regulación de este metabolismo.

¿QUÉ ESPERAMOS DEL METABOLISMO FOSFOCÁLCICO?

Introducción

En el metabolismo fosfocálcico los dos grandes protagonistas son el fosfato y el calcio, aunque también se verá afectado el magnesio. Sin embargo, existen otros dos compuestos con gran importancia: la PTH y la vitamina D, ya que son los principales encargados de la regulación de este metabolismo.

No va a tratarse de un proceso sencillo, puesto que muchos otros elementos van a intervenir: la calcitonina, la esclerostina, la insulina, factores de crecimiento, las hormonas tiroideas, fármacos tipo glucocorticoides, etc.

Por otro lado, los órganos principalmente afectados por este metabolismo son: el sistema óseo, dado que se va a promover el remodelado de los huesos según sea o no necesario un aumento del calcio en sangre; el sistema digestivo, ya que es la fuente de suministro exógeno natural de distintos elementos de este metabolismo; y por último, el sistema renal, ya que va a modificar la reabsorción tanto de calcio como de fosfato según sea necesario e interviene en la síntesis de vitamina D.

Algunas patologías más habituales que afectan al fosfato y al calcio son el hiperparatiroidismo, neoplasias, patologías asociadas a los huesos como la osteogénesis imperfecta, las asociadas al riñón como las insuficiencias renales, etc.

Calcio, el catión extracelular más abundante del cuerpo

El calcio se trata de un metal alcalinotérreo, ya que se encuentra en 2º grupo de la tabla periódica, lo que aporta bastante información sobre sus propiedades químicas, como su baja afinidad electrónica, ya que presenta su capa 4S completa con 2 electrones, su baja electronegatividad, por su gran tamaño y sus electrones de valencia bastante alejados del núcleo, además dada su baja energía en la 2ª ionización formará elementos principalmente iónicos con estado oxidación 2+, puesto que tenderá a “dar” sus electrones y no a compartirlos. Por último, posee una masa atómica de 40,08 g/mol.

A nivel bioquímico, se trata de un bioelemento secundario, esencial para la vida, con una abundancia de alrededor de 1,5%, y dentro de este porcentaje se distribuye principalmente en 3 partes: Cerca de un 98%, o sea en su mayoría, forma parte de la hidroxiapatita que constituye el esqueleto humano. El otro 2% se reparte entre líquido extracelular y tejidos blandos:

En líquido extracelular, entre un 40-60% se encuentra como calcio libre, comúnmente denominado iónico, el cual será el calcio biológicamente activo. Un 30-50% está unido a proteínas, la más habitual la albúmina, aunque también podemos obsérvalo unido a inmunoglobulinas, calsecuestrina, calmodulina, etc. Y el 5-15% restante, forma complejos con bicarbonato, lactato, citrato, etc.

En tejidos blandos como músculos, nervios, tendones, vasos sanguíneos, etc., ya que realiza muchas funciones en estas localizaciones.

Las funciones biológicas del calcio son las siguientes:

• La más general es la función estructural, ya que como se ha descrito anteriormente, se encuentra el 98% del calcio formando estructuras óseas además de musculatura, tendones, nervios y vasos sanguíneos.
• Actúa como 2º mensajero, ayudando a la liberación de los neurotransmisores.
• Forma parte del musculo y participa en la contracción junto con troponina y calmodulina, en musculo estriado y liso, respectivamente.
• Participa en la secreción de hormonas, como es el caso de PTH, insulina, etc.
• También es parte importante de la hemostasia, siendo cofactor de los factores de coagulación.
• No solo es cofactor en la coagulación, sino también de muchas otras enzimas como deshidrogenasas, fosfolipasas, proteasas, etc.

El papel que desarrolla el laboratorio en el estudio del metabolismo del calcio se realiza mediante la evaluación del calcio total en suero y orina. El método de análisis del calcio total es mediante fotometría como resultado de una valoración complexométrica con EDTA, método por el cual no es posible la determinación del calcio iónico de manera aislada.

Además existen cálculos muy útiles, como el calcio corregido por albúmina para situaciones en las cuales es la albúmina la causante de la falsa hipocalcemia.

En cuanto al calcio iónico, se realiza por potenciometría directa con electrodo selectivo de calcio que posee una membrana liquida.

Fosfato, como transporte de energía del cuerpo

El otro compuesto protagonista de este metabolismo es el fosfato.

En primer lugar, el fósforo se trata de un no metal, un elemento muy reactivo, por lo que en la naturaleza se presenta como alótropos: blanco, negro, rojo, o en estados de oxidación 3, 4 ó 5, pero nunca libre. Estos alótropos son ampliamente utilizados en la industria como explosivos, como fuertes reductores, y también como aditivos en fármacos, alimentos, fertilizantes, y hasta como conductores eléctricos por sus propiedades similares al grafeno.

Es una práctica muy extendida en la sanidad el nombrar al fosfato como fósforo, cuando realmente el fósforo no existe libre en el organismo ni como ión ni como elemento, sino que siempre se encuentra como fosfato.

El fosfato se encuentra en muchas zonas del organismo, aunque cabe destacar, como en el calcio, su aportación al esqueleto en forma de hidroxiapatita; sin embargo puede encontrarse formando muchos otros compuestos como fosfolípidos, DNA y RNA, NADP, etc.

Entre sus funciones fisiológicas están:

• La más importante es la de transportador de energía en el cuerpo, ya que la formación y ruptura del enlace fosfodiester en AMP, ADP y ATP sirve de energía en los procesos metabólicos del cuerpo. También dentro del mismo ámbito forma parte de las coenzimas NADP para el transporte y almacenamiento de poder reductor.
• Tiene una función estructural muy importante en fosfolípidos de membranas celulares, el enlace fosfodiester entre nucleósidos en ácidos nucleicos, como componente de la hidroxiapatita formadora de hueso, etc.
• Por último, dada su concentración en la orina y su equilibrio acido-base, actúa como sistema tampón de la orina.

En el laboratorio, el fosfato tiene un amplio espectro de valores de referencia según la edad del individuo, dado su descenso de concentración con la edad.

La determinación de fosfato se lleva a cabo mediante absorción UV de fosfomolibdato de amonio.

Regulación del metabolismo fosfocálcico

La regulación del metabolismo fosfocálcico está dirigida principalmente por PTH y vitamina D.

En primer lugar, la PTH, también denominada parathormona o paratirina, se trata de un polipéptido secretado por las glándulas paratiroides, situadas en la parte posterior de la glándula tiroidea. En las células paratiroideas, se genera la preproparatirina de 110 aminoácidos que, tras secuenciales hidrólisis en aparato de Golgi y retículo endoplasmático rugoso, pierden 26 aa hasta formar la PTH intacta de 84 aa, la cual es activa biológicamente, ya que posee el fragmento “amino-terminal” captado por los receptores de la PTH en los tejidos diana llamados “PTHR1”, con efecto hipercalcemiante y promotor de la producción de vitamina D.

La regulación llega de manera que la baja concentración de calcio iónico es reconocida por el receptor sensible al calcio de las células paratiroides, de manera que estas secretan tanto PTH intacta como fragmentos “carboxi-terminales”. Esta PTH intacta actúa sobre los tejidos diana, sistemas renal y óseo, aumentado la concentración de calcio en sangre, mediante reabsorción renal y resorción ósea, respectivamente.

Por otro lado, el metabolismo de la paratirina se lleva a cabo en el hígado donde las endopeptidasas generan fragmentos “carboxi-terminales”, que serán excretados vía renal. Estos fragmentos tienen una vida media superior a la PTH intacta.

Es de recalcar la existencia de la “PTHrP” o proteína relacionada con la PTH, la cual posee un extremo “amino-terminal” muy similar al de la PTH por lo que puede unirse al PTHR1 y generar el efecto hipercalcemiante, aunque sin embargo no activa la 1-alfahidroxilasa renal, enzima involucrada en la producción de vitamina D.

A nivel de laboratorio, la PTH se determina mediante ECLIA (electroinmunoquímioluminiscencia) de tipo sándwich con la presencia de dos anticuerpos que marcan el fragmento “amino-terminal” y el “carboxi-terminal”; en este punto, se describen varios ensayos, dependiendo de la posición de los aminoácidos marcados por los anticuerpos utilizados, de manera que cuanto más cercanos a los extremos más real será la medida, puesto que están marcado de manera casi exclusiva la PTH intacta (1-84 aa), excluyendo aquellos fragmentos inactivos o incluso con función antiPTH, según bibliografía reciente.

Por otro lado, la vitamina D se trata de una hormona proveniente de los compuestos colecalciferol y ergocalciferol, los cuales, tras modificaciones en piel, hígado y riñón, generan la vitamina D activa, calcitriol o 1,25-dihidroxicolecalciferol, cuyo metabolismo y eliminación se lleva acabo en hígado y vía biliar, respectivamente.

La vitamina D y la PTH activan la resorción ósea y la reabsorción renal de calcio, pero sin embargo aumentan los niveles de fosfato y calcio mediante absorción intestinal e inhibe la producción a nivel de mRNA de la PTH.

En referencia al laboratorio, se puede medir tanto la primera hidroxilación (25-hidroxicolecalciferol) como la total (1,25-dihidroxicolecalciferol), aunque suele ser más habitual la primera dada su mayor vida media.

La regulación no solo se lleva a cabo mediante estas dos hormonas, sino que existe muchos otros elementos que influyen en este metabolismo.

Uno de los más importantes es la calcitonina, hormona generada por las células C de las glándulas tiroides, la cual actúa de manera inversa a la vitamina D, la esclerostina, proteína secretada por los osteocitos para limitar la formación de hueso, la insulina, factores de crecimiento como FGF32, hormonas del crecimiento, hormonas tiroideas, el consumo de glucocortoides de manera continuada, etc.

Causas del trastorno en la concentración de calcio y fosfato

La patología general asociada a este metabolismo es la siguiente:

En relación al calcio

Y en cuanto al fosfato

Conclusiones

• Tanto el calcio como el fosfato son elementos con gran variedad de funciones importantes en el cuerpo humano.
• Su correcta regulación será un punto a tener en cuenta a nivel analítico, de manera que tanto PTH como vitamina D, toman también una alta relevancia.
• Esta regulación, se trata de un proceso complejo, interviniendo muchos otros elementos bioquímicos como calcitonina, insulina, hormonas tiroides, etc.
• Además, dentro de dicha regulación la presencia de pluripatología aumentará la dificultad del proceso.
• Por último, a nivel pediátrico, van a ser pacientes con grandes cambios a nivel tanto óseo, como renal, que hará que este metabolismo sufra continuos cambios.