Università di Roma Tor Vergata Scienze della Nutrizione umana Biochimica della nutrizione Prof.ssa Luciana Avigliano A.A

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Uberto Fiore
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1 Università di Roma Tor Vergata Scienze della Nutrizione umana Biochimica della nutrizione Prof.ssa Luciana Avigliano A.A Calcio Fosfosforo Vitamina D Vitamina K

2 CALCIO: Metallo divalente appartenente al gruppo IIA della tavola periodica Calcio corporeo (1200 g) ossa, denti (99%) Fosfato, carbonato di Ca Ca + P = 65% (w/w ) dell osso Idrossiapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Extraosseo (1%) intracellulare (mitocondri, R.E.) Ca citosolico 0,1uM plasmatico Livello sierico = mg/l (2.4 mm) 50% ione non complessato - fisiologicamente attivo 40% legato a proteine (albumina) 10% sale fosfato, citrato, bicarbonato

3 M + + A - MA K eq = [M+ ] x [A - ] K ps = [M + ] x [A - ] [MA] prodotto di solubilità MA minerale insolubile, [MA] = costante dipende da: ph temperatura presenza di altri ioni Ca 3 (PO 4 ) 2 3Ca PO 4 3- K ps =[Ca 2+ ] 3 x [PO 4 3- ] 2 CaHPO 4 Ca 2+ + HPO 4 2- K ps =[Ca 2+ ] x [HPO 4 2- ] Ca 2+ e HPO 4 2- nel plasma presenti ad una concentrazione vicina al prodotto di solubilità Quando forma complessi con albumina, [Ca 2+ ] diminuisce e la precipitazione del sale di calcio è inibita regolazione ormonale combinata di Ca e P apporto alimentare di Ca e P 1:1

4 FUNZIONI DEL CALCIO Struttura (osso e denti) Coagulazione del sangue Contrazione muscolare (troponina) Attivazione di enzimi idrolitici a-amilasi pancreatica fosfolipasi A2 pancreatica tripsinogeno fosfolipasi C protein chinasi C fosfofruttochinasi Apertura di canali per il potassio Rilascio di ormoni e neurotrasmettitori Regolazione dell'espressione genica Regolazione pompa Na/K Sistema tampone intracellulare funzioni regolatorie prevalgono su funzioni scheletriche perturbazioni nell omeostasi sono tamponate da tessuto osseo

5 FONTI ALIMENTARI DI CALCIO LARN: mg/die età anni anni anni 1000 adulto (25-65 anni uomo; donna) 1500 gravidanza, allattamento, donna > 50, uomo >65 Latte, yogurt ( 300 mg 240 gr - assorbibile per il 30%) (per paragone spinaci 115 mg /85 gr ma 5% biodisponibile) formaggi, molluschi, crostacei, legumi e frutta secca, Acqua bicarbonato calcica (senza calorie)

6 FATTORI CHE FAVORISCONO L ASSORBIMENTO - proteine, fosfopeptidi, caseina - lattosio - rapporto Ca/P lattante 1,5:1 infanzia 1,1 adulto rapporto più ampio 2:1-1:2 additivi, bibite, integratori sbilanciati (Ca:P = 1:4) - vitamina D FATTORI CHE DIMINUISCONO L ASSORBIMENTO - fitati, ossalati, acidi uronici, fosfati (chelanti complessi insolubili) - eccesso di grassi (saponi insolubili) - alterazioni mucosa intestinale (malassorbimento) - danni epatici (carenza sali biliari) - danni renali (diminuita sintesi vitamina 1,25 (OH) 2 D 3 diidrossi colecalciferolo o calcitriolo) - età (anziano più difficoltà ad assorbire Ca derivante da diminuita sintesi di 1,25 (OH) 2 D 3 e dei recettori, diminuita esposizione alla luce)

7 ASSORBIMENTO DEL CALCIO A livello del duodeno, digiuno, ileo, colon (4%) Assorbito il 20-30% - nei bambini fino al 70% ATTIVO transcellulare, saturabile (sotto il controllo di 1,25(OH) 2 D) trasporto dal lume intestinale. mediato da trasportatore secondo un gradiente elettrochimico (TRPV6/CaT1) transito (è la tappa limitante). tramite Calcium Binding Protein (CBP) estrusione dalla cellula intestinale tramite Ca ATPasi e scambio Ca/Na PASSIVO paracellulare, non saturabile - Diffusione attraverso le giunzioni intercellulari degli enterociti Ad alte concentrazioni di calcio (mm)

8 ELIMINAZIONE DEL CALCIO Feci (Ca non assorbito: 640 mg/die) Sudore ( 15 mg/die) Urine ( mg mg/die) corrispondente alla percentuale assorbita Buona parte del Ca legata all albumina per cui non entra nel filtrato renale la parte filtrabile e riassorbita tramite trasporto attivo mediato da TRPV5 e calbindina (meccanismo simile all assorbimento intestinale). Latte materno

9 Ipocalcemia (6 mg/100ml, 1.5 mm) - Ipereccitabilità del sistema nervoso - Tetano dei muscoli scheletrici CAUSE patologie renali associata a iperfosfatemia: Ca 3 (PO 4 ) 2 precipita nei tessuti molli e calcificazioni ipomagnesemia (rende osteoclasti più resistenti a PTH), deficienza di vit D.

10 UL: 2500 mg/die (corrispondono a 6250 mg di carbonato di calcio) Alte dosi di Ca interferiscono con l asssorbimento di Zn e Fe In eccesso per 4-5 giorni si ha: Ipercalcemia (15 mg/100ml, 3.75 mm) depressione nervosa, irritabilità, mal di testa, debolezza muscolare, danno renale, calcificazione dei tessuti molli Ipercalciuria (300 mg/24h) fattore di rischio per formazione di calcoli renali insieme a ossalati può portare a formazioni di calcoli; sali litogeni: fosfati, urati, ossalati,. Ossalati sono di origine endogena ed esogena (da cacao, tè e spinaci, coca cola). limitare proteine: catabolismo di AA contenenti zolfo CaSO 4 non riassorbito da tubulo renale. Glicina ossalato COO - I COO - Fonti endogene di ossalato Acido ascorbico Acido L-deidro ascorbico Acido 2,3 dicheto L-gulonico ossalato + acido treonico Etanolammina Glicoaldeide Acido glicolico ossalato

11 REGOLAZIONE DEL METABOLISMO DEL CALCIO azione concertata a livello intestinale, renale, osseo. Azione sinergica ipercalcemizzante di - Vitamina D - Ormone paratiroideo (PTH) Vita D ++ Fluido extracellulare PTH ++ PTH++

12 ORMONE PARATIROIDEO (PTH) NH 2 25 aa 6 aa PRE PRO PTH (84 aa) COOH PreProPTH Pro PTH PTH R.E. Golgi granuli Aumentati livelli di vit D e calcio agiscono in modo coordinato ad abbassare i livelli di PTH [Ca ++ ] plasmatico Ca 2+ -sensing receptor livelli e stabilità mrna per il PTH velocità di sintesi velocità di degradazione aumenta secrezione di PTH AZIONE del PTH MEDIATA da AMPc con attivazione di proteine chinasi osso rene

13 Effetto catabolico del PTH sull osso 1 stadio entro pochi minuti rapido rilascio di calcio da mitocondri di osteoblasti e osteociti Non si ha riassorbimento della matrice 2 stadio entro 15min - 2 ore per attività osteoclastica PTH lega recettori di membrana di osteoblasti (derivazione mesenchimale) osteoblasti secernono effettori locali (PGE 2, PGI 2, IL-1, TNFα) osteoclasti ( cellule fagocitiche, derivazione monocito-macrofagica, multinucleate) secernono proteine di adesione (osteopontina) rilasciano enzimi lisosomiali (idrolasi: ialuronidasi, collagenasi, peptidasi) esportano H +

14 Unità di rimodellamento: formata da osteoblasti ed osteoclasti che agiscono in concerto A. fase di riassorbimento B. fase di formazione e mineralizzazione glicolisi sintesi e liberazione di idrolasi lisosomiali E osteoclasto CO 2 + H 2 O anidrasi carbonica HCO 3 + H + F Cl Cl ATP ADP + P H + solubilizzazione di minerale endocitosi frammenti F F F E E esocitosi Idrolisi di strutture di tessuto connettivo extra-cellulare

15 Effetto del PTH a livello renale - stimola il riassorbimento di calcio - inibisce il riassorbimento del fosfato diminuendo l espressione del trasportatore Npt2 - regola l idrossilazione della vitamina D aumenta l espressione di P450C1

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