PAULO CESAR ALVES DA SILVA

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HOMEOSTASE DO CÁLCIO

PAULO CESAR ALVES DA SILVA

ENDOPED

HIJG – Florianópolis/ SC


DIASDIASDIAS

Reabsorção Formação

p/ circulação

OCs prematuros

Matriz

Colágeno

Ativação

J Clin Endocrinol Metab 86: 957-64, 2001.


• Osteoprotegerina: cél. osteoblásticas; ↓↓↓↓osteoclastos(diferenciação e atividade)

• RANKL (ligante do receptor ativador do fator nuclear kappaB): família dos ligantes do TNF; céls. osteoblásticas, tecido linfóide; ↑↑↑↑osteoclastos (diferenciação e atividade, ↓↓↓↓apoptose); efeitos no sistema imune (proliferação de LT estimulada por citocinas); knockout do RANKL:

osteopetrose e ↓↓↓↓diferenciação LT / LB e do timo

• RANK: osteoclastos, macrófagos / monócitos, LT/LB ; knockout: osteopetrose, ↓↓↓↓diferenciação de LT e LB, timo normal

SISTEMA OSTEOPROTEGERINA / RANK / RANKLSISTEMA OSTEOPROTEGERINA / RANK / RANKL


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Ação do PTH

• Reabsorção da cálcio e fósforo nos ossos.

• Aumenta reabsorção renal de cálcio.

• Reduz reabsorção renal de fósforo.

• Ativa enzima 1α-hidroxilase.


• Estimula crescimento de osteoprogenitores.

• Ação indireta sobre osteoclastos.

• Aumenta remodelação óssea.

• PTH em concentrações altas continuamente:

– Ativa mais de 900 genes.

– Predomina ação catabólica.

• PTH administrado intermitente:

– Ativa 300 genes.

– Predomina ação anabólica.

Ação do PTH nos ossos

Atividade de Osteoblastos e Osteoclastos

Osso mineralizado

Osteoclastos

Osteoblastos

Osteóide


O cálcio total sérico está em 3 compartimentos: 1. Ionizado (40-50%)2. Ligado à proteína (40-50%)3. Cálcio complexo (pequena porção)

Cálcio iônico é componente biologicamente ativo e mantém a estabi-lidade neuromuscular e viabiliza o esqueleto como mantenedor damineralização óssea.

A fração ligada está principalmente à albumina, que diminui durantea acidose. Cálcio total pode ser baixo em casos de hipoalbuminemiacomo síndrome nefrótica e doença hepática.


• O cálcio atua em uma série de processos corporais, tanto intraquanto extracelular, dentre eles o hormonal.

• Mais de 99% do cálcio extracelular (EC) estão nos ossos e dentes(locomoção e proteção de órgãos vitais, como crânio e costelas),mastigação e reserva de cálcio e fósforo, assim como adesão celu-lar e metabolismo das células sanguíneas.

• É preciso um mecanismo que mantenha uma constância (ou perto disto) do cálcio iônico extracelular, para garantir que o cálcio se-ja viável tanto extra quanto intracelular.


• Como a ingesta de cálcio à partir da dieta é intermitente, torna-seindispensável que o organismo mantenha estoque de cálcio quepossa ser mobilizado em tempo de necessidade (ex: jejum)

função do esqueleto.

• O objetivo da homeostase do sistema cálcio, no entanto, é coor-denar o movimento do cálcio dentro do corpo, à partir do intes-tino, dentro e fora do esqueleto e sua excreção a partir do rim.


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• O cálcio total é regulado dentro de um valor de normal rígido,normalmente entre 9 e 10.5 mg/dl e é geralmente medido por absormetria atômica ou processos bioquímicos.

• Eletrodos iônicos específicos são usados para medir o cálcioiônico e geralmente utilizam uma amostra de sangue anaeróbico,obtido alguns minutos antes da determinação; obter a amostra,de preferência sem garrote.


São 2 elementos principais:

1. Células que mantêm o cálcio ionizado extracelular (paratireóide,células C), e modular sua secreção (estimuladas pelo cálcio).

2. Tecidos e órgãos (rim, intestino, osso), que modulam a translo –cação do cálcio por estes tecidos e órgãos, dentro e fora do flui-do extracelular, em resposta à estes hormônios ou ao prórpiocálcio.


Movimento de entrada e saída de cálcio na circulação:- a manutenção do cálcio extracelular ocorre entre o cálcio deEEC os 3 outros maiores compartimentos: intestino, esqueletoe rim.

Intestino: absorção do cálcio é regulada pela vit. D, por um proces-so de transporte ativo em crianças maiores e adultos; no períodoneonatal, esta absorção ocorre por processo de difusão facilitada ou mecanismos passivos, sendo esta fração absorvida maior nascrianças que adultos.Após 3-4 semanas de vida em crianças a termo, a absorção do cál-cio mediada pela vit. D se torna aparente.


Hormônios que regulam o cálcio:

PTH e Vitamina D são os 2 maiores sistemas reguladores dahomesostase do cálcio.Um receptor específico na superfície da paratireóide media esinaliza a hipocalcemia. O PTH é agudamente liberado e mobilizacálcio à partir do esqueleto e menos do intestino.

Muitos efeitos do PTH são mediados pelo PTH/PTHrP receptor, queage via proteina-G. Após longo tempo de hipocalcemia, o PTH po-de estimular a produção de 1.25 (OH)2D, que por sua vez, aumentaa absorção de cálcio intestinal.


HIPOCALCEMIA:- estimula a secreção de PTH pelas células principais das parati-reóides, que age no rim por 3 mecanismos:1. aumenta a reabsorção de cálcio no TD2. promove fosfatúria3. aumenta a produção de 1.25 OHD, se o stress hipocalcêmico

persiste por algumas horas.

Portanto:- a ação do PTH no rim, é manter um alto nível de cálcio, levando a curva relacionada entre cálcio sérico para cálcio urinário para a direita


A 1.25 (OH)2D estimula a absorção de cálcio e fósforo no intestinoe atua com o PTH para liberar cálcio à partir do esqueleto.

Portanto:- maior influxo de cálcio gastrointestinal, combinado com reab-

sorção de cálcio renal, normalizam o cálcio iônico extracelular.


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Metabolismo do Cálcio Perinatal:

O organismo materno supre o cálcio do feto, e o transporte ativoDe nutrientes da placenta para o feto, é mediado pela Ca++-ATPase.

Paratireóide fetal sintetiza PTH e PTHrP; e após a retirada da placenta,ocorre um queda de pelo menos 1 mg/dl de cálcio, em RN a termo:

estimula a secreção do PTH, a secreção renal devitamina D 1 αααα hidroxilase, com aumento da produção de 1.25 (OH)2Dnos primeiros dias de vida.

HOMEOSTASE DO CÁLCIO HOMEOSTASE DO CÁLCIO

Calcitonina:• peptídeo de 32aa, receptor da família da ptn. G

• cálcio é o principal fator do controle da secreção

• osso: inibe os osteoclastosrim: inibe a reabsorção de cálcio e fósforopapel menor em humanos


PTH:• 84 aa secretado continuamente

fração biológica na sequencia 1-34

• receptor específico no rim e ossoPTH/parathyroid hormone related protein receptor

PTH/PTHrP



Receptor de PTH: PTH/PTHrP

• Tipo 1: condrócito e rim

• Tipo 2: menor afinidade ao PTHrPexpressado em poucos tecidos

Mutações do Tipo 1: (raro em humanos)Ativadora: condroplasia metafisária de Jansen

Inativadora: condroplasia de Blomstrand


PTH:• aumenta a excreção renal de fósforo

aumenta a reabsorção renal de cálcioacelera a conversão da 25-hidroxicolecalciferolem 1,25-dihidroxicolecalciferol

• atua nos osteoblastos, promovendo a síntese esecreção de um ativador local de osteoclastos

• dose baixa e intermitente: ação anabólica

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O termo “cibernético”(Norbert Wiener) descreve o controle em sistemas auto reguláveis:“A Ciência do Controle e Comunicação Nos Animais e nas Máquinas”.

Os mesmos princípios regem a fisiologia endócrina.Todo sistema cibernético consiste em um sensor, um transmissor e um efetor.

Em fisiologia endócrina, o sensor detecta um de uma variedade de sinais(neural, hormonal ou metabólico) e responde com a liberação de um hormônio que direta ou indiretamente altera a informação do sinal.

O trabalho de E.M. Brown et al, em clonar o gene do receptor do cálcio(CaSR) e caracterizar as propriedades do normal e produtos mutantes, ajuda a entender melhor a homeostase mineral iônica.

HOMEOSTASE DO CÁLCIO HOMEOSTASE DO CÁLCIO

Controle da concentração da calcemia:

Receptor sensor de cálcio (CaR):• ptn. G, 7 hélices hidrofílicas

porção extra celular ~ 600aacauda citosólica ~ 200aa

sítios de fosforilação da ptn./Kinaseatividade mitogenica / influencia a função nuclear

O CaSR é a base molecular para a sensibilidade ao cálcio naparatireóide, células C e rim.

Também pode conferir alguma sensibilidade sobre alguns deriva-dos ósseos e células intestinais.

Originariamente clonado à partir de paratireóides de bovinos e de-pois de outros mamíferos, galinha, peixes, este receptor é relacio-nado estruturalmente aos recedtores glutamato metabotrópico e ácido aminobutírico (GABAB), aos receptores de ferormonios de roedores, assim como receptores participantes do paladar, olfatoe sensibilidade de aminoácidos básicos.

Todos são membros da família C, da superfamília dos receptoresacoplados da proteina G (GRCRs) e junto à grandes domínios extracelulares (ECDs), que desempenham papel chave na sensibilidadede seus respectivos ligantes.


As estruturas deste ECDs são relacionados evolutivamente às pro-teínas ligadoras do periplasma bacteriano, que sensibilizam váriosligantes (ex: aa, metais, açucares), no processo de regular a quimio-taxia bacteriana destas e outras substâncias.

O CaR pode ser visto então, como uma proteína de fusão: - compreende um domínio de sensibilidade extracelular- trans-membrana- intracelular todos participam da transdução do sinal

O CaR não responde somente ao cálcio, mas também a aa, particular-mente aos aminoaromáticos, potencialmente capazes de integrar o me-tabolismo de cálcio e proteínas.


Funções da CaR:é um homodímero e se acopla à várias proteínas G (Gi, Gq/11,G12/13)que estimula sinais intracelulares e a cascata de transdução, incluindo:

- ativação das fosfolipases A2, C e D- várias proteínas ativadoras-mitose (MAP-Kinase)- inibição da adenil ciclase

O preciso mecanismo em muitos tecidos ainda não é entendido.

CaR: paratireóides, células C, rim, osso, secreção do ACTH, várias clas-ses de canais iônicos nos neurônios e outros tipos de células, ativaçãodos transportadores (ex: co-transportador de sódio/K+/cloreto, canais deágua aquaporin 2:

proliferação celular / diferenciação / morte


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CaR nas paratireóides:Em vários estudos experimentais, o CaR regula pelo menos3 aspectos chave da função glandular:- secreção do PTH- síntese do PTH (RNA m e células principais)- proliferação das células da paratireóide

Será que o CasR regula a degradação do PTH intracelular quandohá aumento do cálcio extracelular (?)


CaR nas células C:-a hipercalcemia estimula a secreção de calcitonina

-a calcitonina inibe a reabsorção óssea e estimula a excreçãorenal de cálcio, e portanto a presença do CaR nas células Cpode contribuir para a resposta da homeostase à hipercalcemia.

CaR no rim:-É expressado em vários segmentos do néfron, incluindo a mem-brana apical do TP, a superfície basolateral das células da medu-a e a parte cortial ascendente da alça de Henle, dentro do TCD, e na membrana apical do ducto coletor medular.


CaR no rim:Evidências mostram que:-TP: inibe a ação fosfatúrica do PTH (não se sabe se é devido à ação

inibitória da hipercalcemia sobre a 1-hidroxilação da 25(OH)D

-TCD: (?) inibe a ação estimuladora do PTH na atividade da adenilciclase


CaR em outros tecidos envolvidos na homeostase do cálcio:

- CaR em osteoblasto e osteoclasto

- CaR expressado no estômago, int. delgado e grosso

- A estimulação da secreção de gastrina, ácido gástrico e colecistoquinina pelo cálcio e/ou aa, é mediada pelo CaR

- Recente: CaR estimula o transporte do cálcio no leite maternoe inibe a secreção da PTHrP pelas células epiteliaisda mama e portanto:

regulação do teor de cálcio no leite e a concentraçãode cálcio durante a lactação


Alterações do Receptor do Cálcio:

- Defeitos da estrutura

- Nível de expressão e/ou função da proteína sensibilizadora de cálcio

- Seus elementos sinalizadores da cascata

HOMEOSTASE DO CÁLCIO Receptor sensor de cálcio

• Codificado por 6 exons no gene CASR localizado no cromossomo 3q 13.3-21.

• Expresso em:

paratireóide,

rim,

osso,

cels. produtoras de calcitonina da tireóide, intestino

• Sensível a pequenasalterações de cálcio

SKK

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Alterações Genéticas do CaR:

1. Hipercalcemia hipocalciúrica familial (FHH) e hiperparatireoidismoneonatal severo (NSHPT) :resulta da mutação inativadora do CaR www.casrdb.mcgill.ca/

2. Hipocalcemia autossômica dominante:mutação ativadora do CaR (~ 30 descritos) e causa hipoparat.esporádico, ou hipocalcemia AD (ADH) ou hipoparatireoidismo AD


• Síndrome de Bartter e mutação ativadora do CaR:3 pacientes descritos, com clínica semelhante à Bartter em asso-ciação com mutações ativadoras do CaR.

• Além de hipocalcemia, hipomagnesemia, baixo PTH, hipercalciúria,e hipermagnesuria, estes pacientes tinham hipopotassemia com au-mento da excreção de potássio, hiper-reninemia e hiperaldostero-nismo, indicando depleção de volume e perda de potássio.



Síndromes clinicamente distinguíveis tem sido descritas resultantes de mutações ativadoras ou inativadoras do CaR:• hipocalcemia hipocalciúrica familial • hiperparatireoidismo esporádico ou familiar, • NSHPT (neonatal severe hyperparathyroidism)• hiperparatireoidismo primário neonatal (heterozigoto com

mutação inativadora)• hipocalcemia autossômica dominante• hipoparatireoidismo esporádico• hipocalcemia autossômica dominante com aspectos de

síndrome de Bartter

Doenças adquiridas do CaR:

Autoimunidade do CaR: recentes descrições de pacientes com hiper-calcemia PTH-dependente, em muitos casos acompanhado de hipo-calciúria relativa, decorrentes de auto-anticorpos contra o CaR, na vigência de outras doenças imunes (ex:sprue, Hashimoto).

Hiperparatireoidismo primário e secundário: redução de 50% daexpressão da proteina e RNAm do CaR nestas paratireóides.


• Um ativador calcimimético, alostérico do CaR foi recentementeaprovado para tratar HPT secundário em pacientes em estágiofinal de IRC recebendo diálise, assim como pacientes com câncer de paratireóide.Calcimiméticos aumentam a afinidade do CaR para o cálcio extracelular e leva a relação sigmoidal entre o cálcio EC para a esquerda.

• Isto reduz o nível de PTH sérico para qualquer nível de cálcio emIRC (normacalcêmico) e normaliza o nível de cálcio em pacientescom hiperparatireoidismo por câncer (1 ano de tto)

• Tto. de hipercalcemia por hiperparatireoidismo secundário ou terciário em pacientes que se tornaram hipercalcêmicos apóstransplante renal.

Terapêutica baseada no CaR:

SUMÁRIO:

A clonagem do CaR tem elucidado os mecanismos pelos quais o cálcioextracelular regula diretamente a secreção de PTH e a fisiologia do cál-cio no rim (assim como o magnésio e NaCL).

Tratamento de hiperparatireoidismo secundário à diálise em IRC etumores de paratireóide.

Antagonistas do CaR (calcilíticos) funcionariam como estimuladoresde pulso de secreção para o PTH em estados hipocalcêmicos, podendose tornar um tratamento oral e anabólico para osteoporose.


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Receptor sensor de cálcio (CaSR)

- Função

»Regula o “set point” do cálcio

extracelular através da modulação de secreção do paratormônio e excreção renal de cálcio.

Anticorpo anti-Rank Ligante• AMG: anticorpo humano monoclonal

interfere no receptor do fator de ativação nuclear kB (RANK)inibe a osteoclastogênesemimetismo da ação da osteoprotegerina:bloqueio da interação do ligante RANKL e seu receptor RANKem osteoblastos e precursores medulares de osteoclastos

DENOSUMAB

Células dendríticas e linfócitos B e T tem receptors nuclearesRANK e são alvos da açãoNeoplasias e infecções não foram significativas


RANKL e Doença Óssea

• RANKL é o mediador final comum da função osteoclástica

• Inibição da RANKL inibe a ação osteoclástica independentedo mediador

• A inibição do osteoclsato é terapia efetiva em doenças ósseas

• Inibidores da RANKL poderiam ser efetivos como terapia


Requerimento de Cálcio por Idade em Crianças:

Idade IA mg/dia (cálcio elementar)*0-6 m 2106-12 m 2701-3 anos 5004-8 anos 8009-13 anos 1300 * Ingesta Adequada

Estudos Epidemiológicos:

70% da população não cumprem as

necessidades diárias de cálcio

Os Endocrinologistas Pediátricos

realizam anamnese alimentar ade-

[email protected]

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