Numerosos procesos biológicos son dependientes de la existencia de adecuadas concentraciones intracelulares y extracelulares
de calcio, fósforo y magnesio. El organismo mantiene los niveles séricos de estos minerales dentro de unos límites estrechos y estables por un estricto balance entre la entrada y la salida de estos elementos al líquido extracelular. En la conservación
de esta homeostasis están implicados principalmente tres órganos: intestino, hueso y riñón. Las denominadas hormonas calciotrópicas, parathormona, calcitonina y los metabolitos de la vitamina D regulan estos procesos.
Homeostasis del calcio
El calcio es el catión divalente más abundante en el organismo y representa un 2% del peso corporal, aproximadamente unos 1.000 g. Se distribuye en varios compartimentos, entre los que existen constantes flujos de intercambio sometidos a complejos mecanismos de regulación. En el compartimento óseo se encuentra más del 98% del calcio corporal, del cual aproximadamente un 1% es intercambiable de forma libre con el líquido extracelular. La importancia biológica del calcio debe considerarse bajo dos aspectos: las sales cálcicas proporcionan la integridad estructural del esqueleto, siendo el principal componente mineral del hueso; por otra parte, el ión calcioposee también una función crítica en procesos bioquímicos, como son la excitabilidad neuromuscular, procesos de coagulación sanguínea, permeabilidad de membra-na y desencadenamiento de la reacción enzimática1-4.
El calcio sérico se encuentra en tres formas diferentes: en forma iónica o libre, que corresponde al 50%; el unido a proteínas, aproximadamente un 40%, y finalmente, un 10% forma complejos con aniones como el bicarbonato, citrato, fosfato y lactato (valores de referencia en la tabla 1). El calcio iónico y el unido a aniones constituyen la fracción ultrafiltrable, siendo la fracción iónica la única que tiene acción bio1ógica y, por tanto, la que está sometida a control hormonal. Aproximadamente el 90% del calcio unido a proteína lo hace a la albúmina, mediante una unión pH dependiente. Las alteraciones que disminuyen los valores de la albúmina sérica disminuirán el calcio sérico total, pero tendrán un efecto menor sobre la concentración de calcio ionizado. En general, cada g/dl de albúmina se une aproximadamente a 0,2 mmol/l (0,8 mg/dl) de calcio de modo que para corregir una hipoalbuminemia es preciso añadir 0,2 mmol/l a la concentración de calcio total por cada g/dl de disminución de la concentración de albúmina a partir de los valores normales de 4,0 g/dl1,3.
La unión del calcio a la albúmina también está afectada por el pH del líquido extracelular. La acidemia disminuirá la unión a las proteínas y aumentará el calcio ionizado. Por cada disminución de 0,1 del pH ionizado el calcio aumenta aproximadamente 0,05 mmol/l3.
La regulación exacta del calcio sérico está controlada por el propio calcio a través de un receptor de calcio descrito por primera vez en 19935, y por diversas hormonas, las más importantes de las cuales son la parathormona (PTH) y la 1,25-dihidroxivitamina D3 (1,25(OH)2D3). El mantenimiento de una homeostasis adecuada del calcio, y por tanto de la calcemia, es un proceso complejo y dinámico que implica la absorción y excreción de calcio en el intestino, la filtración y reabsorción en el riñón y su almacenamiento y movilización en el esqueleto.
Absorción intestinal
La mayor parte del calcio dietético proviene de la ingesta de leche y derivados lácteos. La fruta, hortalizas y cereales proporcionan el resto. La carne y pescado proporcionan una cantidad mucho menor6 (tabla 2). El contenido cálcico de una dieta normal de un adulto es de unos 1.000 mg/día (fig. 1), absorbiendo sólo el 30%, con un pico de absorción a las dos horas, por lo que se observan ligeras modificaciones de la calcemia tras una ingestión con elevado contenido de calcio2, 7.
Fig. 1. Balance normal de calcio del adulto.
Más que la cantidad de calcio aportada por la dieta tiene importancia la fracción neta absorbida en el intestino, la cual varía en condiciones fisiológicas (adaptación al aporte de calcio en la dieta, edad, embarazo y lactancia). En condiciones normales, con una ingestión cálcica de 1.000 mg, la verdadera absorción sería de unos 300 mg y el calcio fecal endógeno de 125 mg, con lo cual la absorción neta de calcio sería tan sólo de unos 175 mg/día, similar a la excreción urinaria de calcio en un individuo, alcanzándose así un balance metabó1ico de calcio equilibrado. El calcio se absorbe en el tubo digestivo por dos mecanismos: un transporte activo saturable dependiente de la vitamina D, que predomina cuando la ingestión cálcica es baja, y un transporte difusible no saturable que predomina cuando la ingestión cálcica es elevada2, 4, 7.
El transporte activo del calcio es predominantemente en el duodeno, y está favorecido por el menor pH del jugo intestinal y una mayor densidad de receptores de 1,25 dihidroxivitamina D3 (calcitriol). Sin embargo, las zonas donde se produce mayor absorción del calcio dietético son, por su longitud y por el largo tiempo de permanencia de los alimentos, el yeyuno y el íleon. En condiciones basales, el yeyuno absorbe más cantidad de calcio por unidad de superficie que el íleon7.
El principal regulador de la absorción intestinal del calcio es el calcitriol8, 9. El contenido de fósforo de la dieta tiene un efecto importante en la absorción de calcio: una ingestión elevada de aquél disminuye la absorción cálcica. Sin embargo, la deficiencia de fosfato incrementa la absorción de calcio. Estas modificaciones en la absorción parecen estar mediadas por modificaciones en la síntesis de calcitriol y por la formación de complejos insolubles que dificultan la absorción. La hormona de crecimiento, los estrógenos, la PTH, la calcitonina y la furosemida también incrementan la absorción de calcio, mientras que lo disminuyen los glucocorticoides, la hormona tiroidea y las tiacidas4, 7, 10.
Metabolismo óseo
Como antes se indicó, el hueso constituye la reserva de calcio del organismo; sin embargo, la regulación del intercambio del calcio entre el plasma y el hueso no se conoce exactamente. En los adultos, aproximadamente un 5% del hueso cortical y un 30% del trabecular son reemplazados en un año4.
Los osteoblastos son las células responsables de la formación ósea, sintetizan numerosas proteínas óseas que se sitúan a su alrededor y constituyen el osteoide o tejido óseo sin mineralizar. El osteoblasto se transforma en osteocito, la célula ósea madura y se mineraliza. Los osteoclastos derivan del sistema monocito macrofágico e intervienen en los procesos de resorción ósea. El contenido mineral óseo se hace utilizable mediante dos mecanismos: la osteólisis osteocítica y la resorción osteoclástica. El primer proceso se produce por movilización del contenido mineral, pero sin destrucción del hueso, y en el segundo intervienen los osteoclastos y se produce una destrucción del tejido óseo2.
Aunque ambos procesos son importantes en la homeostasis mineral, la exacta proporción en la participación de ambos procesos no se conoce; probablemente su importancia difiera según el grado y la duración de los estímulos sobre el hueso. La acción de las hormonas calciotrópicas a nivel óseo es compleja y no se ha dilucidado por completo la secuencia de estas acciones. Así, aunque la PTH produce aumento de la resorción ósea, sólo parece tener receptores a nivel de los osteoblastos10, 11; el calcitriol, que también presenta receptores a nivel de osteoblastos, favorece la diferenciación de los osteoclastos a partir de sus precursores, y la calcitonina tiene una acción inhibitoria sobre los osteoclastos2, 4.
Metabolismo renal
La vía más importante en la eliminación del calcio en el organismo es la renal. Otras vías de eliminación, como el calcio fecal endógeno y el sudor, tienen menor importancia. El riñón regula la excreción de calcio por tres mecanismos: filtración glomerular, reabsorción en el túbulo proximal y reabsorción en el túbulo distal. El calcio filtrado por el glomérulo es aproximadamente un 50% del calcio sérico, ya que el resto está unido a proteínas. Este calcio ultrafiltrable varía por modificaciones del pH y de la concentración de proteínas. Se calcula que se filtran unos l0 g/24 h de calcio por el glomérulo y que se excretan sólo unos 175 mg de éste (fig. 1). Se reabsorbe aproximadamente el 98% del calcio filtrado, del cual un 70% se reabsorbe en la nefrona proximal, un 20% en el asa de Henle y un 10% en el túbulo distal y colector. Dicha reabsorción parece estar asociada con la de sodio, y los factores que influyen en la resorción de sodio, como la infusión salina o 1os diuréticos, también lo hacen en el calcio, aunque en diferente medida2, 6.
La reabsorción tubular de calcio está regulada principalmente por la actividad de la PTH, que la incrementa en el túbulo distal12, y está en parte ligada a la reabsorción tubular de sodio e inversamente relacionada con el aporte proteico. Un aporte elevado de sodio y proteínas puede incrementar la pérdida obligatoria de calcio en la orina y puede agravar estados carenciales de calcio7.
Homeostasis del fósforo
El contenido de fósforo (P) del organismo es de unos 700 g, de los cuales el 85% se encuentra en el tejido óseo, principalmente en forma de cristales de hidroxiapatita. El 15% restante se distribuye en el líquido extracelular y en los tejidos blandos como compuesto inorgánico o formando parte de macromoléculas como fosfolípidos o fosfoproteínas. Los compuestos del fósforo están implicados en importantes procesos bioquímicos celulares, como la generación y transferencia de energía1, 13.
El fósforo circula en sangre, como en el caso del calcio, en tres formas diferentes: ionizado, unido a proteínas y formando complejos. La fracción unida a proteínas es pequeña (10%), aproximadamente e1 35% se encuentra en forma de complejos con sodio, calcio y magnesio, por lo que el 90% del fósforo inorgánico en suero es ultrafiltrable1.
La concentración de fósforo sérico está menos estrechamente regulada que la del calcio, y sufre importantes variaciones con la edad, dieta, pH y por la acción de diferentes hormonas. El fósforo plasmático normal, habitualmente expresado como fosfato, varía entre 0,89 y 1,44 mmol/l (2,8-4,5 mg/dl). Las concentraciones son superiores en los niños y disminuye a valores propios del adulto en fases tardías de la adolescencia4, 13.
Absorción intestinal
La dieta promedio aporta 800-2.000 mg de fósforo diariamente (la principal fuente de fósforo son la leche y derivados). Aproximadamente un 65% será absorbido en el intestino, principalmente a través del transporte pasivo, pero también hay un transporte activo estimulado por la 1,25-dihidroxivitamina D3 (fig. 2). Esta absorción presenta dos diferencias importantes con respecto a la del calcio: a) la absorción neta es tres veces mayor en el caso del fósforo que en el calcio, y b) que el proceso no saturable de absorción es el más importante en el caso del fósforo7.
Fig. 2. Balance normal de fósforo del adulto.
La eficacia de la absorción de fósforo, junto con la amplia difusión de este elemento en los alimentos, hace que sean más raras las deficiencias de fósforo por una ingestión inadecuada. La absorción de fósforo se produce en el intestino delgado y, como en el caso del calcio, es el yeyuno el lugar de mayor absorción de fósforo tanto basal como tras estímulo con la 1,25 dihidroxivitamina D37, 9.
Metabolismo renal
El manejo renal del fósforo se lleva a cabo por dos mecanismos: filtración glomerular y reabsorción tubular. El fósforo es filtrado libremente en el glomérulo. Normalmente en la nefrona se produce una reabsorción que corresponde a más del 80% de la carga filtrada: dicha reabsorción se produce, principalmente, en el túbulo proximal, siendo este transporte dependiente del pH y de las concentraciones de sodio (Na). El cotransporte Na-P es regulado principalmente por el aporte de fósforo y la PTH, de tal manera que la restricción de fósforo aumenta la reabsorción y su aporte la disminuye12, 13.
La capacidad de reabsorción de fósforo por el túbulo renal es saturable y por ello, cuando se alcanza la máxima capacidad de transporte, todo el exceso de fósforo filtrado es excretado en la orina. Este punto se define como el transporte máximo de fosfatos (TmP) y es uno de los mecanismos por los que el riñón consigue una regulación del fósforo sérico. Cuando la concentración sérica del fósforo está por debajo del TmP casi todo el fósforo es reabsorbido y se excreta poco por la orina: por el contrario, cuando el fósforo sérico aumenta por encima del TmP, éste escapa de la reabsorción tubular y es excretado por la orina en su mayoría4, 12.
La PTH induce fosfaturia a través de una inhibición del cotransporte Na-P. Este efecto lo ejerce principalmente en el túbulo proximal al fijarse la hormona a receptores específicos de la membrana basolateral14. Aunque otras hormonas, como la calcitonina y el calcitriol, también tienen un efecto en la reabsorción del fósforo, es de menor importancia8.
Homeostasis del magnesio
El magnesio es el cuarto catión más importante, tras el sodio, el potasio y el calcio. Un adulto normal contiene 22,66 g de magnesio, del cual el 50%-60% se encuentra en el hueso. El magnesio extracelular supone sólo alrededor del 1% del magnesio corporal total. La concentración sérica normal de magnesio varía entre 0,75 y 0,95 mmol/l (1,7-2,2 mg/dl; 1,5-1,9 mEq/l)13.
El magnesio es esencial para el funcionamiento de importantes enzimas, teniendo además un papel fundamental en la estabilización de las membranas, conducción nerviosa, transporte de iones y actividad de los canales de calcio. No obstante, el control del metabolismo del magnesio se encuentra menos regulado hormonalmente que el del calcio o el fósforo. El contenido de magnesio corporal total depende principalmente de la absorción gastrointestinal y la excreción renal1, 2, 15.
Absorción intestinal
El magnesio es un elemento que se encuentra en gran variedad de alimentos. La dieta normal contiene unos 300 mg de magnesio, de los cuales se absorben aproximadamente un 30% (fig. 3). La absorción intestinal de magnesio es inversamente proporcional a la cantidad ingerida de éste. Esta absorción tiene lugar principalmente en el intestino delgado, a través de un sistema de transporte saturable y difusión pasiva. Existen varios factores que pueden modificar la absorción de magnesio: la disminuye el alcohol, fosfatos y la ingestión de alimentos con alto contenido en agua y proteínas. No se conoce una importante regulación hormonal en la absorción intestinal de magnesio, aunque hay evidencia de que el calcitriol puede afectarla8, 13. En contraste con el calcio, la absorción de magnesio en situaciones basales es mayor en íleon que en yeyuno7.
Fig. 3. Balance normal de magnesio del adulto.
Metabolismo renal
El riñón es el principal órgano implicado en la regulación del magnesio. La carga filtrada de magnesio es aproximadamente de 2.000-2.400 mg/día, es decir, el 10% de los depósitos de este catión en el organismo, excretándose tan sólo un 3%-4% del magnesio filtrado, por lo que el manejo renal parece ser un proceso de filtración-reabsorción. Entre el 25% y el 30% del magnesio filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal, dependiendo en parte de la reabsorción de sodio y calcio, y modificándose en forma paralela a ésta en respuesta a la variación del volumen extracelular. En la rama descendente del asa de Henle se reabsorbe del 60% al 65% del magnesio filtrado, y es a este nivel la zona más sensible para la actuación de los diversos factores moduladores de su manejo renal. El 5% restante se reabsorbe en porciones más distales de la nefrona12, 13.
Múltiples factores (hormona paratiroidea, calcitonina, glucagón y vasopresina y la restricción de magnesio, los cambios ácido-base y la depleción de potasio) influyen en la reabsorción tanto en el asa de Henle como en el túbulo distal. Sin embargo, el principal regulador de la reabsorción es el propio magnesio plasmático. De esta forma, la hipermagnesemia inhibe el transporte a nivel del asa, mientras que la hipomagnesemia estimula el transporte tanto si existe depleción de magnesio como si no la hay15.