Metabolismo del Calcio y Fósforo

Estructura del tejido óseo

 Metabolismo óseo

Componente inorgánico
(65%):
 Hidroxiapatita

Componente orgánico (35%):

BIQUIMICAMENTE Proteínas de la matriz osteoide
Células óseas
- Células osteoprogenitoras
- Osteoblastos
- Osteocitos
- Osteoclastos

Los osteoblastos adquieren diferentes formas de acuerdo a su actividad:

 Activos: son células cúbicas, sintetizan la matriz

osteoide la cual luego a través de unas
proteínas específicas para el calcio
(osteocalcina) inician los núcleos de
mineralización, posteriormente estos se unen y
forman la hidroxiapatita.
 Inactivos: no sintetizan las proteínas que van a
conformar a la matriz osteoide. Son células
planas que constituyen a la membrana ósea
que recubre totalmente el tejido óseo.

Osteocitos: son células que se encuentran englobadas

en el interior de los cristales de hidroxiapatita (matriz mineralizada). Los osteocitos se comunican entre sí a
través de un sistema canalicular (conductos calcósforos), en estos conductos se ubican las prolongaciones
citoplasmáticas y allí hay liquido óseo el cual es rico en calcio. Por lo tanto, los osteocitos tienen un sistema de
bombeo activo del calcio del líquido óseo hacia el líquido extracelular.

Osteoclastos: células multinucleadas con capacidad fagocitaria y tienen además la capacidad de sintetizar
proteínas hidrolíticas. Favorecen la reabsorción ósea a nivel de los tejidos.
Estructuralmente, el tejido óseo se divide en:

 Tejido óseo cortical o compacto: es un tejido denso, metabólicamente es menos activo que el tejido
óseo trabecular.
 Tejido óseo trabecular o esponjoso: es el tejido metabólicamente más activo, menos denso, está
constituido por grandes espacios trabeculares con forma de mallas o redes y por esta razón es más fácil
de degradar y participar en el metabolismo de calcio y fósforo cuando las necesidades del cuerpo
humano así lo requiere. Por ejemplo, cuando por alguna circunstancia disminuyen los niveles de calcio
en sangre (hipocalcemia) el proceso de remodelado óseo que en condiciones normales es continuo, se
va a mantener de una forma aún más activa. Lo primero que se remodela es el tejido óseo trabecular,
pues es más fácil expulsar el calcio a través de las trabéculas hacia los espacios medulares y luego hacia
el torrente sanguíneo para devolver los niveles de calcio a sus valores normales. Constituye a la porción
interna de los procesos alveolares.

El tejido óseo trabecular es el primero que se ve afectado cuando existen condiciones de hipocalcemia, por esta
razón las fracturas más frecuentes de las personas que presentan hipocalcemia de forma sostenida se dan en
este tipo de tejido óseo, como por ejemplo las vértebras. Por otro lado, las patologías que son crónicas en
donde la hipocalcemia se mantiene por un tiempo prolongado, afecta tanto al hueso trabecular como al hueso
cortical, sin embargo este último al tener un mayor espesor para llegar al punto de fracturarse debe haber la
condición de hipocalcemia por mucho tiempo.

Remodelado óseo

Mecanismo mediante el cual los huesos crecen, adquieren y mantienen una determinada forma durante la vida.

Constituye un ciclo continuo donde hay un mecanismo de reabsorción o resorción y un mecanismo de aposición
ósea durante toda la vida del individuo. En condiciones de normalidad ambos mecanismos deben darse en la
misma proporción, es decir, la misma cantidad de tejido que se reabsorbe se debe aposicionar, esto permite que
la forma del hueso no cambie y se mantenga estable a lo largo del tiempo.

Por razones fisiológicas, hay momentos en la vida donde el equilibrio entre ambos mecanismos puede
romperse:

 Durante la etapa del crecimiento hay mayor aposición ósea que reabsorción
 A los 30 años de edad cuando se alcanza el mayor nivel de masa ósea hay un equilibrio entre ambos
mecanismos
 Luego de los 40 años se puede romper el equilibrio y empieza a predominar la reabsorción sobre la
aposición ósea. En esta etapa las personas empiezan a perder masa ósea
Se tienen los osteoblastos inactivos que forman la membrana
ósea, luego están los osteoclastos encargados de reabsorber
el tejido óseo y forman depresiones en el tejido
denominadas lagunas de Howship. Posteriormente cuando
ha cesado la reabsorción, los osteoblastos activos comienzan
a sintetizar las proteínas que inicialmente formarán una
matriz ósea inmadura con pequeños cristales de
hidroxiapatita, es decir que no está completamente
mineralizada. Con el pasar del tiempo, la matriz inmadura se
mineraliza completamente y pasa a ser una matriz madura
que es más difícil de reabsorber.

Cuando se necesita rápidamente calcio, lo primero que

hacen los osteoclastos es reabsorber la parte que tiene
menor resistencia que es la matriz ósea inmadura, una vez
agotada esta matriz, estas células acuden a la matriz ósea madura, lo cual es muy dañino porque es más difícil
formar hueso en aquellas estructuras óseas que se han reabsorbido masivamente.

Factores que influyen en el metabolismo óseo

 Principalmente Hormonas reguladoras del calcio y fósforo

- Hormona paratiroidea: también denominada parathormona (PTH). Es sintetizada por la glándula
paratiroides
- 1,25 Dihidroxicolecalciferol: también denominado calcitriol o vitamina D. No es sintetizada por una
glándula sino por diferentes órganos
- Calcitonina: secretada por las células de C o parafolliculares de la glándula tiroides
 Hormonas sistémicas
- Hormona de crecimiento
- Glucorticoides
- Hormonas tiroideas
- Insulina
- Estrógenos
 Factores locales
- Prostaglandina E2
- Interleukina 1
- Interferón alfa 
- Factores de crecimiento

Todas las hormonas tienen una función, sin embargo las encargadas de regular los niveles de calcio y fósforo son
la hormona parotídea, calcitonina y 1,25 dihidroxicolecalciferol.

Metabolismo de calcio y fósforo

- Concentración plasmática normal de calcio: 9-10mg/dl

 - Hipocalcemia: 8mg/dl
- Hipercalcemia: 11 mg/dl

La regulación de los niveles de calcio por parte de las hormonas es sumamente importante, pues las
hipocalcemias e hipercalcemias pueden causar trastornos orgánicos severos que pueden comprometer la vida
del individuo.

Distribución normal del calcio en el plasma humano

40% combinado con proteínas No difusible
10% en complejos con citratos y fosfatos Difusible
+2
50% ionizado (Ca ) Difusible

El calcio ionizado es el metabólicamente más activo, es de fácil intercambio a través de los compartimientos.

Funciones del calcio:

 Coagulación de la sangre
 Contracción muscular
 Función nerviosa
 Mineralización
 Cofactor de coagulación VII, IX, X
 Secreción de hormonas

Requerimientos dietéticos:

- 0,8-1,00 gr/día adultos

- 1,3 gr/día embarazo y niños
- 2,00 gr/día lactancia

El calcio que proviene de la dieta es absorbido a nivel del

intestino delgado, pasa al torrente sanguíneo y para mantener
los niveles normales de calcio en sangre, es intercambiado por
los tres órganos blancos: tracto gastrointestinal, tejido óseo y
riñón. A través de estos órganos se modula la reabsorción de
calcio favoreciendo a su vez que el mismo se mantenga dentro
del torrente sanguíneo.

El calcio ingresa a través del tracto digestivo, luego de esto una

gran cantidad de calcio es secretado hacia el torrente
sanguíneo y otra cantidad es excretada. Dependiendo de los
alimentos puede haber una mayor o menor excreción de calcio.
Es decir, una dieta baja en calcio puede conllevar a una
hipocalcemia.
El calcio que se encuentra dentro del torrente sanguíneo debe permanecer allí para mantener así los valores
normales. El riñón es uno de los principales moduladores de los niveles de calcio, pues prácticamente todo el
calcio que está siendo filtrado a nivel renal se reabsorbe, no debe haber excreción del mismo, por lo tanto no es
normal encontrar calcio en la orina.

Si los niveles de calcio bajan por un tiempo prolongado, el tejido óseo activa los mecanismos de reabsorción y
aposición, de esta manera intercambiando y favoreciendo la entrada o salida de calcio.

Hormonas principales reguladoras del metabolismo de calcio y fósforo

La hormona parotídea, calcitonina y 1,25 dihidroxicolecalciferol actúan a nivel del riñón, tejido óseo y el tracto
gastrointestinal.

1.- Hormona paratiroidea o parathormona (PTH)

Regula la concentración de Ca+2 en el líquido extracelular. Es sintetizada por 4 pequeñas glándulas que están
muy adosadas a la tiroides, y se denominan glándulas paratiroides. Tienen 6 mm de altura y 2 mm de espesor.

Esta hormona es hipercalcemiante, es decir, que la presencia de esta hormona en sangre aumenta los niveles de
calcio. Ellas se dirigen a los tres órganos blancos a propiciar el retorno del calcio al torrente sanguíneo. En
condiciones normales ellas no producen hipercalcemia. Su otra acción es que produce hipofosfatemia
(disminución del fósforo), esto se debe a que el fosfato y el calcio siempre van de la mano. Cuando hay
reabsorción ósea hay difusión de calcio y fosfato hacia el líquido extracelular.

Definiciones importantes (no se las tienen que aprender, las puse para que sepan que significa cada una)

- Hipercalcemia: Aumento de la concentración de calcio en el plasma sanguíneo por encima del límite
normal, secundaria a un aumento de la absorción intestinal o a un incremento de la reabsorción ósea.
- Hipocalcemia: Disminución del contenido de calcio en el plasma sanguíneo.
- Hipercalciuria: Aumento de los niveles de calcio en orina.
- Hipocalciuria: Disminución de los niveles de calcio en orina.
- Hiperfosfaturia: Elevación de los niveles de fosfato en la orina por encima de los valores normales.
- Hipofosfaturia: Disminución de los niveles de fosfato en la orina.
- Hipofosfatemia: Disminución de los niveles de fosfato en el plasma sanguíneo.
- Hiperfosfatemia: Aumento de los niveles de fosfato en el plasma sanguíneo.

Acción de la parathormona en los tres órganos blancos:

 Tejido óseo: cuando disminuyen los niveles de calcio en sangre se activan las glándulas paratiroides a
través de sus quimiorreceptores y comienza la secreción de PTH. Esta hormona se dirige al torrente
sanguíneo y en primer lugar llega al tejido óseo, allí activa 2 mecanismos:
 Fase rápida de resorción: osteolisis osteocítica, esta es el bombeo de calcio presente en los
líquidos óseos que se encuentran dentro de los conductos calcósforos. Entonces, cuando el
calcio se encuentra por debajo de los valores normales a través de un transporte activo presente
en la membrana de los osteocitos, se bombea el calcio del líquido óseo que se encuentra en los
conductos hacia el líquido extracelular. Por lo tanto se regula la disminución inicial de la
calcemia.
  Fase lenta de resorción: se da cuando persiste la hipocalcemia. Implica:
- Activación inmediata de osteoclastos formados Los osteoclastos aceleran el mecanismo de
- Formación de nuevos osteoclastos resorción ósea que favorece la salida de calcio.

La PTH activa unos receptores de los osteoblastos que a su vez envían un segundo mensajero a los osteoclastos
para que comience el mecanismo de resorción ósea. Por lo tanto, se promueve la movilización de calcio y de los
cristales inmaduros y posteriormente maduros hacia los líquidos extracelulares y se nivelen los niveles de calcio
en plasma. Es un mecanismo de regulación a largo plazo.

En condiciones normales se da tanto la osteolisis osteocitica como la resorción ósea mediante el remodelado,
sin cambiar la forma ni el tamaño del hueso. Sin embargo, en condiciones patológicas cuando hay hipocalcemia
sostenida que conlleva a una secreción prolongada de PTH, la reabsorción ósea comienza a ser patológica y
empiezan a formarse quistes óseos, donde posteriormente puede haber fracturas espontáneas.

A pesar que la PTH es hipercalcemiante y las células que favorecen la movilización de calcio (resorción) son los
osteoclastos, ¿por qué existen receptores en los osteoblastos? Esto se debe a que tanto la PTH como la vitamina
D se han aislado los receptores para ellas en las células formadoras (osteoblastos), la unión de las hormonas
como primer mensajero a un receptor presente en el osteoblasto denominado RANK-L activa a un segundo
mensajero que se va a unir al osteoclasto en un receptor llamado RANK, de esta manera se activa el osteoclasto
y comienza el mecanismo el resorción.

Si bien los osteoblastos promueven el desarrollo de osteoclastos por medio de la secreción de RANKL, también
secretan una molécula llamada osteoprotegerina que interfiere con la capacidad de RANKL para unirse a RANK
y, así, bloquea el desarrollo de osteoclastos. A través de los 3 receptores (RANK-L, RANK y osteoprotegerina) se
modula el efecto receptivo a nivel de los tejidos óseos. Por esta razón, al conocer exactamente la función de
cada receptor dentro del sistema óseo, mediante la modulación se puede favorecer la resorción o aposición
ósea.

 Riñón:
- Aumenta la reabsorción de Ca+2 en el túbulo distal mediante la adenilato ciclasa-AMPc
- Disminuye la reabsorción de fosfato a nivel de los túbulos proximales

La PTH produce hipercalcemia (altos niveles de calcio en plasma), recordando que en condiciones normales no
debe haber calcio en la orina y este regresa al torrente sanguíneo. También produce hiperfosfaturia, es decir,
disminución de la reabsorción de fosfato, por lo tanto disminuyen los niveles de fosfato en plasma pero
aumentan los niveles en orina.

La PTH estimula en la mitocondrias de las células tubuloproximales la formación y actividad de la enzima 1-alfa-
hidroxilasa, la cual es capaz de hidroxilar a un metabolito de la vitamina D que se formó en piel y viaja al hígado
para finalmente dirigirse al riñón, donde gracias a la enzima 1-alfa-hidroxilasa se transforma en un metabolito
activo de la vitamina D que posteriormente viaja el intestino a promover la absorción de calcio.

Entonces, la PTH tiene 2 acciones directas: a nivel del teijdo óseo y riñón donde están sus receptores. Pero
además tiene 1 acción indirecta sobre el intestino, pues no hay receptores para la vitamina D, la PTH sólo forma
en el riñon la enzima 1-alfa-hidroxilasa que promueve la formación de un metabolito activo que se dirigirá al
intestino y favorecerá la reabsorción del calcio.

 Intestino Delgado:

La PTH activa a nivel renal la 1--hidroxilasa  hidroxila en el carbono 25 al metabolito 25-

hidroxicolecalciferol  luego se hidroliza en el carbono 1 y se degenera en 1,25-dihidroxicolecalciferol 
este metabolito se dirige al intestino y promueve la secreción de calmodulina que es el transporte activo del
calcio  absorción de Ca+2 a nivel intestinal.

Es importante mencionar que muy poco calcio es reabsorbido de forma pasiva, por esta razón es necesaria la
presencia de la calmodulina para que se reabsorba a nivel intestinal.

Regulación aumento de secreción de PTH (sensor-receptor)

La concentración plasmática de calcio regula la secreción de PTH. Mecanismo feedback o retroalimentación:

 Ca+2 plasmático
(hipocalcemia)

 Secreción PTH

Hueso Riñón Intestino

 Osteolisis ostecitica y  Reabsorción de  Absorción de calcio por vía

remodelado óseo fosfato (fosfaturia) indirecta (1,25
 Reabsorción de calcio dihidroxicolecalciferol)

 Ca+2 plasmático
hacia lo normal

Regulación disminución de la secreción de PTH

 Exceso de calcio en la dieta
 Exceso de vitamina D en la alimentación
 Resorción incrementada por inmovilización
 Aumento de la secreción de calcio

 Ca+2 plasmático
(hipercalcemia)

 Secreción PTH

Hueso Riñón Intestino

 Eliminación urinaria de
Inhibición de la resorción calcio  Absorción de calcio
ósea y osteólisis osteocítica
 Reabsorción de calcio

 Ca+2 plasmático
hacia lo normal

Alteración de la función parotídea

 Hiperparatiroidismo
 Primario: alteraciones propias de la glándula, ejm: tumor
 Secundario: alteraciones sistémicas que conducen a alteraciones en la secreción de la glándula

Cuando un paciente presenta hiperparatiroidismo, es decir que hay un aumento de la secreción de

PTH y por lo tanto hay un aumento de su función hipercalcemiante. A nivel del tejido óseo y riñón
los niveles de calcio están aumentados, por lo tanto en sangre hay mayor cantidad de calcio,
mientras que en la orina no debe haber calcio debido a que está aumentada su reabsorción en el
riñón.
 Con respecto al calcio: Inicialmente la condición de hiperparatiroidismo puede presentar
hipercalcemia e hipocalciuria (niveles bajos de calcio en orina). Sin embargo, durante el
mecanismo de transporte máximo que se lleva a cabo en el riñón, debido a los altos niveles
de calcio en el plasma que se está filtrando los transportadores que trabajan para
reabsorber el calcio se saturan, por lo que se observará mayor cantidad de calcio en orina
(hipercalciura). En resumen, cuando hay hiperparatiroidismo hay hipercalcemia e
hipercalciuria.
 Con respecto al fosfato: disminuye la reabsorción de fosfato y aumenta su eliminación, por
lo que habrá hipofosfatemia e hiperfosfaturia.
 Otros signos que puede presentar el paciente: debilidad muscular y fragilidad ósea

 Hipoparatiroidismo: disminución de los niveles de PTH.

  Calcio: hipocalcemia e hipercalciuria, Al no haber PTH todos los mecanismos que aumentan los
niveles de calcio están disminuidos, por lo que hay poco calcio en sangre, la poca cantidad al no
ser reabsorbida a nivel renal es excretada a través de la orina.
 Fosfato: hiperfosfatemia e hipofosfaturia, esta hormona se encarga de aumentar la excreción de
fosfato a través de la orina y disminuir su reabsorción al torrente sanguíneo, por lo que al estar
ausente aumentan los niveles de fosfato en sangre al ser reabsorbida y disminuyen los niveles
en orina.

2.-Vitamina D y Calciferoles

La vitamina D3 o colecalciferol es la segunda hormona reguladora de calcio y fosfato, y es considerada una

hormona debido a que tiene especificidad de origen y especificidad de acción.

Requerimientos diarios: 400 UI, lo cual debe aumentar en embarazo, lactancia, crecimiento y vejez.

 La vitamina D no es sintetizada por ninguna glándula pues es sintetizada en la piel de los mamíferos al
exponerse al sol.
 Existe vitamina D3 contenida en alimentos
 Es absorbida (por su carácter liposoluble) en porciones proximales del intestino delgado
 Transportada por el sistema linfático
 Almacenada en tejido adiposo, hígado y músculo

La luz ultravioleta entra en contacto con la

provitamina que se encuentra en piel (7-
dehidrocolesterol) y se convierte en
previtamina D3 la cual cae al torrente
sanguíneo (circulación), se une a una proteína
fijadora de Vitamina D y pasa a denominarse
vitamina D3 o colecalciferol. Cuando llega al
hígado actúa la enzima 25-hidroxilasa e
hidroxila al colecalciferol en su carbono 25 y la
transforma en 25-hidroxicolecalciferol o
calcidiol. Del hígado pasa al riñón donde la
PTH se encarga de activar a la enzima 1-alfa-
hidroxilasa que hidroxila al 25-
hidroxicolecalciferol en su carbono 1 y se
transforma en 1,25 dihidroxicolecalciferol o
calcitriol. Luego el 1,25 dihidrocolecalciferol
viaja al intestino y promueve la síntesis de una
proteína transportadora de calcio denominada
calmodulina. Por lo tanto el calcio consumido
a través de la alimentación es absorbido a
nivel intestinal por dicha proteína.
Acciones fisiológicas del calcitriol

 A nivel intestinal:
 Induce la formación de proteína fijadora de calcio (calbindina)
 Aumenta absorción de calcio y fosfato en contra de su gradiente de concentración
 Modifica al composición lipídica de la membrana
 Es hipercalcemiante al favorecer la absorción de calcio a través de la síntisis de calbindina
 A nivel óseo:
 Estimula resorción ósea mediado por el sistema RANK-RANKL (receptores en osteoblastos)
 Favorece mineralización (síntesis de osteocalcina)
 A nivel renal:
 Favorece reabsorción de Ca en el túbulo distal (hipercalcemiante)
 Inhibe la enzima 1-alfa-hidroxilasa (a nivel renal)
 Estimula la enzima 24-alfa-hidroxilasa

Al igual que la PTH es una hormona que busca mantener los niveles de calcio en sangre dentro de los valores
normales. Sin embargo, si ella está muy alta hay un mecanismo de feedback o retroalimentación negativa por el
1-alfa-hidroxilasa, es decir, si hay mucho 1,25 dihidroxicolecalciferol se inactiva la 1-alfa-hidroxilasa para que no
se produzca más, pues además en sangre hay mayor cantidad de calcio y esto trae como consecuencia la
disminución de PTH y a su vez se estimula la enzima 24 hidroxilasa la cual hidroxila al 25-hidroxicolecalciferol
(formado en el hígado) y lo transforma en 24,25-dihidroxicolecalciferol que no favorece la síntesis de proteínas
en el intestino para absorber calcio. En resumen, si los niveles de calcio en sangre se encuentran elevados no se
va a formar 1,25-dihidroxicolecalciferol sino 24,25-dihidroxicolecalciferol y se inhibe la absorción de calcio a
nivel intestinal.

Los rayos ultravioleta activan el 7-dehidrocolesterol

que está en piel que genera la llamada vitamina D3
la cual es inactiva y tiene que pasar por una serie de
etapa: ser transportada al torrente sanguíneo por
una globulina, llega al hígado y es hidroxilada y se
transforma en 25-hidroxicolecalciferol para caer
nuevamente en el torrente sanguíneo. En el riñon
pueden pasar dos cosas, que se sintetize 24,25
dihidroxicolecalciferol o 1,25 dihidroxicolecalciferol.

Si los niveles de calcio están disminuidos, se secreta

PTH la cual activa a la 1-alfa-hidroxilasa y se obtiene
1,25 dihidroxicolecalciferol que se dirigirá al
intestino para favorecer la síntesis de la calmodulina
para la absorción de calcio.
En cambio, si los niveles de calcio están altos, no hay PTH, y el 25-hidroxicolecalciferol activa a la enzima 24-
hidroxilasa y se obtiene el metabolito 24,25-dihidroxicolecalciferol.

3.- Calcitonina

 Es la hormona que tiene menos efecto sobre la regulación de calcio y fósforo

 Tiene una acción contraria a la PTH debido a que es hipocalcemiante y reduce la concentración
plasmática de calcio
 Sintetizada por las células parafoliculares de la tiroides
 Tiene una regulación o feedback positiva, es decir, cuando disminuye el calcio disminuye la calcitonina, y
cuando aumenta el calcio aumenta la calcitonina. Esto se debe a que es hipocalcemiante.

Acciones fisiológicas de la calcitonina

 Efecto inmediato:
 Sus receptores están en los osteoclastos, no está modulada por el sistema RANK-RANKL, por lo
tanto, disminuye el efecto osteolítico y disminuye la actividad de los osteoclastos (inhibe la
reabsorción ósea por parte de los osteoclastos a nivel del tejido óseo)
 Efecto mediato:
 Disminuye la formación de nuevos osteoclastos a partir de células osteoprogenitoras
 Otros efectos:
 Acción protectora frente a hipercalcemia postpandrial
 Inhibición de reabsorción tubular de Ca y Pi (en dosis suprafisiológicas)