Calcio, fosforo e magnesio Calcio (Ca 2+) elemento più abbondante del corpo umano (dopo O, C, H, N) 1200 g in totale nell uomo adulto di cui 99% nello scheletro Fosforo (P) 850 g totali nel corpo umano di cui 85% nello scheletro 14% nei tessuti molli 1% nei fluidi extracellulari Magnesio (Mg 2+) 25 g totali nel corpo umano 54 % del totale nello scheletro (pari a circa 16 g) 45% tessuti molli 1% nel siero e fluidi extracellulari Le ossa costituiscono una riserva di Ca, P e Mg
Distribuzione corporea del Calcio 1200 g nel maschio adulto Osso e denti (99%) idrossiapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Extraosseo (1%) Siero e fluidi extracellulari (2,5 mm) 50% come Ca 2+ 40% legato a proteine (es. albumina) 10% come sale di fosfato, citrato Intracellulare 90-99% in mitocondri e reticolo endoplasmatico 100 nm (10-7 M) nel citosol, 10.000 volte più basso dell extracellulare Costante, non riflette lo stato nutrizionale
L omeostasi del calcio viene mantenuta dall azione di tre ormoni principali Paratormone (PTH) ( calcemia) Calcitonina ( calcemia) 1, 25 diidrossicolecalciferolo ( calcemia) Ormoni sessuali, estrogeni Grazie all azione coordinata di tre sistemi Intestino Osso Rene PTHP T
L omeostasi intracellulare del calcio è mantenuta tramite Antiporto Na + /Ca 2+ (cellule eccitabili) Ca 2+ ATPasi, Mg 2+ dipendente (cellule non eccitabili) Legame a proteine intracellulari Legame a ioni (citrato, fosfato, ATP, ADP) Sequestro all interno di organelli
Proteine che interagiscono con il calcio Proteine intracellulari Calmodulina Troponina C Fosfolipasi A2 Calpaine Annessine (anche extracellulari) Proteine dell osso Osteonettina (proliferazioene osteoblasti) Osteocalcina (Gla) Proteina Gla di matrice (MGP) Proteasi della coagulazione del sangue (Gla) Proteine coinvolte nell assorbimento intestinale del calcio Calbindina D TRPV6 (canale del calcio intestinale)
Trasduzione del segnale e attivazione della calmodulina Ormone peptidico o fattore di crescita, attivazione della fosfolipasi C
La calmodulina (CaM)si associa con molti enzimi calcio-dipendenti e ne modula l attività CaM: 4 siti di legame per il Ca 2+ ricchi in Glu e Asp CaM associata ad una delle proteine bersaglio (di cui è mostrato un dominio elicoidale in rosso) Motivo elica ansa elica : struttura EF tipico di molte Ca 2+ -binding proteins
Funzioni del calcio extraosseo Come secondo messaggero Contrazione muscolare Rilascio di neurotrasmettitori Assemblaggio dei microtubuli Secrezione di ormoni Replicazione cellulare Comunicazione inter-cellulare Modulazione di attività enzimatiche Movimento dei cromosomi Attivazione di proteasi Coagulazione del sangue
Assorbimento intestinale del calcio Nell ileo (soprattutto) e nel digiuno prossimale Meccanismi proposti per l assorbimento del calcio nell intestino Transcellulare: attivo (ATP-dipendente), saturato da bassi livelli di Ca 2+, regolato da 1,25(OH)2 D Transcellulare: per via endosomiale/lisosomiale Paracellulare: non saturabile, dipendente dalla concentrazione, non regolato
L ASSORBIMENTO DEL CALCIO E INFLUENZATO DA DUE FATTORI Stato nutrizionale: condizioni di carenza fanno aumentare l efficienza di assorbimento (mediato da ormoni) Quantità di calcio nell alimento ingerito: l efficienza di assorbimento intestinale del calcio (o frazione assorbita) diminuisce all aumentare del calcio assunto con il cibo, mentre l assorbimento netto aumenta Assorbimento netto Efficienza di assorbimento Solo il 35 % del calcio assunto con gli alimenti viene assorbito, il resto viene eliminato con le feci (circa 650 mg /die) L assorbimento del calcio sarà più efficiente se consumato in più dosi durante la giornata
Fonti alimentari del calcio prodotti lattiero-caseari cereali legumi frutta verdura acqua Componenti degli alimenti che influiscono sulla biodisponibilità del calcio Lattosio (rilevanza per il lattante) Ossalato (spinaci, bieta, fagioli, sedano) Fitato (semi, noci, cereali) Acidi uronici (fibra) Acidi grassi saturi (formano saponi insolubili, escreti) Sodio (aumenta l escrezione renale) Caffeina (aumenta l escrezione renale) Fitato
La biodisponibilità del calcio in molti alimenti è bassa >70% del calcio alimentare non viene assorbito Solfato di calcio usato come coagulante Numero di porzioni dell alimento necessarie per uguagliarne 1 di latte
Livelli di assunzione di riferimento per il calcio (IOM, 2001) L assunzione deve aumentare durante l infanzia e l adolescenza (crescita dell osso) e nell anziano (tendenza alla perdita della massa ossea, aumentata escrezione renale, diminuzione del calcitriolo)
Valutazione stato nutrizionale di calcio non esiste un saggio biochimico per determinare lo status del calcio la mineralizzazione dell osso (Bone Mineral Density, BMD) può essere valutata tramite DEXA (Dual Energy X Ray Absorption) Fattori di rischio per la carenza menopausa (diminuzione estrogeni, alterata funzionalità osteoblasti) intolleranza al lattosio (scarso apporto con il latte) vegetariani (presenza di altilivelli di fitati e ossalati nella dieta) età (diminuzione dell assorbimento,aumento escrezione renale) osteopenia osteoporosi aumento del rischio di fratture Conseguenze della carenza
Tossicità UL = 2,5 g /die Conseguenze: Calcoli renali (ossalato di calcio) Insufficienza renale e ipercalcemia Competizione con l assorbimento intestinale di altri nutrienti (es.ferro)
Osteoporosi Malattia multifattoriale legata all età Caratterizzata da Perdita della massa ossea per riassorbimento di tessuto osseo (sia della componente minerale che della componente organica) Aumento del rischio di fratture Fattori coinvolti nella patogenesi Disequilibrio tra attività di osteoclasti e osteoblasti Ridotto assorbimento del calcio intestinale Aumento dell escrezione renale di calcio Strategie per ridurre il rischio Massimizzazione dello sviluppo del picco della massa ossea durante l accrescimento Riduzione del il rischio diperdita di massa ossea in età più avanzata Esercizio fisico