Las células parafoliculares de la tiroides producen calcitonina en respuesta al aumento de los niveles de calcio, pero su significado es mucho menor que el de la hormona paratiroides (PTH).

Por la importancia de los procesos hasta aquí citados y la diversidad de los mismos, puede deducirse que el calcio tiene una gran importancia en el metabolismo celular y en las vías de señalización, lo cual amerita realizar una actualización sobre los mismos, con este fin se definen los siguientes objetivos.

Objetivos:

• Realizar una actualización del estado actual del conocimiento sobre las funciones realizadas por el calcio en los procesos del metabolismo celular, los mecanismos que regulan el flujo de calcio hacia el interior de la célula y la salida del mismo, así como el papel del calcio en las vías de transducción de señales del metabolismo en la célula.

Desarrollo

I. La homeostasis del calcio y el papel de la vitamina D en la misma

a. Los mecanismos de la homestasis del calcio

El calcio es una de las sustancias que presenta uno de los controles más estrictos en el organismo, debido a la variedad y número de funciones que realiza. Es por ello que los mecanismos de control son muy complejos e involucran a varias hormonas.

La vitamina D en la homeostasis del calcio

La Vitamina D es un grupo de secoesteroides, los dos principales en términos fisiológicos son vitamina D2 (ergocalciferol) y vitamina D3 (colecalciferol). La vitamina D sin subíndice se refiere de manera igual a ambas formas. La vitamina D3 se produce en la piel de los vertebrados después de exponerse a la luz ultravioleta, y se sintetiza de forma natural en pocos tipos de alimentos. En algunos países, ciertos alimentos elaborados, tales como la leche, la harina y la margarina, son enriquecidos artificialmente con vitamina D y también se vende como suplemento en forma de píldoras. [11]

Hay alimentos que son ricos en vitamina D, tales como las carnes de ciertos peces, los huevos, y otras clases de carnes, cuyo consumo se recomienda para las personas con déficit de la vitamina. [12]

Ciertos hongos expuestos a la luz pueden proveer hasta el 100% de la dosis diaria recomendada de vitamina D. [13]
La vitamina D se transporta por la sangre hacia el hígado, donde se convierte en la prohormona calcidiol. El calcidiol circulante puede ser convertido a calcitriol, que es la forma biológicamente activa de la vitamina D, ya sea en el riñón o en el sistema inmune por los monocitos-macrófagos. Cuando es sintetizada por los monocitos-macrófagos, el calcitriol actúa localmente como una citoquina, participando en la defensa contar bacterias. [14]

Cuando se sintetiza en los riñones, el calcitriol circula como una hormona, regulando la concentración de calcio y fosfato en el torrente sanguíneo, promoviendo la mineralización, crecimiento y remodelación del hueso y la prevención de la tetania hipocalcémica, entre otras acciones. La insuficiencia de la vitamina D puede provocar la formación de huesos finos, frágiles o con malformaciones, pero un correcto suministro previene el raquitismo en el niño y la osteomalacia en el adulto, y junto con el calcio ayuda a proteger al adulto anciano de la osteoporosis. La vitamina D modula también la función neuromuscular, reduce la inflamación e influye en la acción de otros genes que regulan la proliferación, diferenciación y la apoptosis en la célula. [15]

1 Formas de la vitamina D

Se conocen varias formas (vitámeros) de la vitamina D. Las dos formas principales son la vitamina D2 o ergocalciferol y la vitamina D3 o colecalciferol Estas son conocidas en conjunto como calciferol. [16]

La vitamina D2 se caracterizó en 1932. En 1936 se estableció la estructura de la vitamina D3 y que era el resultado de la irradiación ultravioleta del 7-deshidrocolesterol. [17]

Desde el punto de vista químico, las diferentes formas de la vitamina D son secoesteroides; es decir, esteroides en los cuales uno de los enlaces del anillo está roto. [18] La diferencia estructural entre la vitamina D2 y la vitamina D3 está en sus cadenas laterales. La cadena lateral de D2 contiene un doble enlace entre los carbonos 22 y 23, y un grupo metilo en el carbono 24.

La vitamina D2 es un derivado del ergosterol, un esterol de membrana, y es producida por algunos organismos del fitoplancton, invertebrados y hongos en respuesta a la radiación UV; la D2 no es producida por plantas terrestres o vertebrados. [10] El papel de la vitamina D2 en invertebrados se desconoce, y existe controversia en cuanto a si esta vitamina puede o no sustituir completamente a la vitamina D3 en la dieta del hombre. [19]

• Vitamina D1 ergocalciferol con lumisterol
• Vitamina D2 ergocalciferol del ergosterol
• Vitamina D3 colecalciferol obtenido en la piel
• Vitamina D4 22 dihidroergocalciferol
• Vitamina D5 sitocalciferol

1.1 Producción en la piel

La vitamina D3 se forma en la piel cuando el 7-deshidrocolesterol reacciona con la luz ultravioleta a longitudes entre 270 y 300 nm, con picos en la síntesis que tienen lugar entre 295 y 297 nm. [13] Estas longitudes de onda están presentes en la luz del sol cuando el índice de UV es mayor de tres y también en las lámparas de luz UV y los equipos de bronceado. La elevación solar optima tiene lugar diariamente en los trópicos, mientras en las zonas templadas tiene lugar en el día en temporadas de primavera y verano, pero casi nunca en las zonas árticas, pero estas condiciones garantizan la formación de vitamina D3 en la piel. En dependencia de la intensidad de la luz UVB y del tiempo de exposición, puede alcanzarse un equilibrio entre la cantidad de vitamina sintetizada y la que se degrada. [20]

La piel consta de dos capas principales: la dermis, compuesta principalmente de tejido conectivo, y la epidermis. La epidermis más gruesa, que aparece en las palmas de las manos y las plantas de los pies, presenta cinco estratos; de afuera hacia dentro, estos son: estrato córneo, estrato lúcido, estrato granuloso, estrato espinoso y estrato basal. La vitamina D se produce en los dos estratos internos, el basal y el espinoso.

El colecalciferol se produce por vía fotoquímica en la piel a partir del 7-deshidrocolesterol; este se produce en cantidades relativamente grandes en la piel de la mayoría de los vertebrados, entre ellos el hombre. [21]

En algunos animales, la presencia de la piel o de plumas bloquea el paso de los rayos UV. En las aves, y en los mamíferos con pieles, la vitamina D se forma a partir de las secreciones aceitosas de la piel que se depositan en la misma y las obtenidas por vía oral durante la alimentación de las crías. [22]

1.2 Mecanismo de síntesis (forma 3)

• A en la piel, el 7-deshidrocolesterol es fotolisado por la luz UV y convertido en la previtamina D3.
• B la previtamina D3 se isomeriza espontáneamente a vitamina D3 (colecalciferol). A temperatura ambiente, la transformación de la previtamina D3 en vitamina D3 tarda alrededor de 12 días en completarse. [23]
• C Ya sea el que se obtiene por vía de la dieta o por vía biosintética en la piel, el colecalciferol se hidroxila en el hígado en la posición 25 (porción superior derecha de la molécula) para formar 25-hidroxicolecalciferol (calcidiol). Esta reacción es catalizada por la enzima microsomal hidroxilasa, [24] del hepatocito. Una vez producido, el metabolito se almacena en el hepatocito hasta que sea necesario y entonces puede ser liberado al plasma, donde se une a una alfa globulina.
• D El calcidiol se transporta a los túbulos proximales del riñón, donde se hidroxila en la posición 1-α (porción inferior derecha de la molécula) para formar calcitriol. Este producto es un ligando potente del receptor de la vitamina D (VDR), el cual media la mayoría de las acciones fisiológicas de la vitamina. La conversión de calcidiol en calcitriol es catalizada por la enzima 25-hidroxivitamina D3 1-alfa-hidroxilasa, cuyos niveles aumentan por la hormona paratiroides, asi como el calcio y el fosfato.

1.3 Mecanismo de acción

Después de la conversión final en el riñón, el calcitriol (la forma activa) es liberado a la circulación. Al unirse con la proteína enlazadora de la vitamina D (VDBP), una proteína transportadora del plasma, el calcitriol se distribuye a los órganos diana. [12]

El calcitriol media sus efectos por la unión con el receptor de vitamina D (VDR), el cual está localizado principalmente en el núcleo de las células diana. [12] La unión del calcitriol con el receptor de vitamina D (VDR) le permite a este funcionar como un factor de transcripción que modula la expresión de genes de proteínas de transporte (tales como TRPV6 y calbindina), que participan en la absorción de calcio en el intestino.