Kidney and Calcium Homeostasis

Abstracto

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Introducción

El mantenimiento de la homeostasis del calcio es muy importante porque el calcio es el componente principal del esqueleto óseo y sirve como mensajero intracelular y extracelular en numerosos eventos celulares esenciales tales como la red neuronal, la respuesta inmune, la contracción muscular y la secreción hormonal. El calcio corporal total en el adulto humano es de aproximadamente 1-2 kg y el 99% del calcio total existe en el hueso. A pesar de que sólo menos del 1% del calcio corporal está en el espacio extracelular, el mantenimiento de la concentración de calcio extracelular dentro de un rango estrecho (8.5-10.5 mg / dL) es muy importante para la homeostasis del calcio. Aproximadamente el 40% del calcio plasmático está ligado a proteínas y el 10% de calcio se encuentra en un complejo con aniones como fosfato, citrato y sulfato, etc. Sólo la mitad del calcio plasmático está en su forma libre (forma ionizada, iCa 2+) y fisiológicamente importante 1) . El calcio ionizado está estrechamente regulada por hormonas como la hormona paratiroidea (PTH), la 1,25-dihidroxivitamina D 3 (1,25 (OH) 2 D 3 ), la calcitonina, y el propio calcio. El riñón, el intestino y el hueso son los principales órganos diana de estos reguladores, y el riñón juega un papel clave en la regulación fina de la excreción de calcio 1) .

Esta revisión se centrará en cómo el riñón trabaja para la homeostasis del calcio en una base molecular y discutir nuevos actores en la regulación de la excreción de calcio que se identificaron recientemente.

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Descripción general de la manipulación renal de Ca 2+

Alrededor del 50% del calcio plasmático (forma ionizada y complejada, fracción ultrafiltrable, excluyendo la forma ligada a la proteína) se filtra libremente a través del glomérulo renal y el 99% del calcio filtrado se reabsorbe a lo largo de los túbulos renales ( Tabla 1 ). El calcio excretado en la orina final es de aproximadamente 200 mg por día en una persona adulta con una dieta promedio. Varios factores intervienen en la regulación del calcio en los túbulos renales. PTH y vitamina D activada mejorar la reabsorción de calcio en la extremidad gruesa ascendente (TAL), túbulo contorneado distal (DCT) y / o túbulo de conexión (CNT), y el estrógeno promueve la absorción de calcio en el DCT / CNT 1 , 2). La acidosis contribuye a la hipercalciuria al reducir la reabsorción de calcio en los túbulos proximales (PT) y DCT, y la alcalosis viceversa 3) . Los diuréticos como la tiazida y la furosemida también alteran la absorción de calcio en los túbulos renales; tiazida promueve la reabsorción de calcio y la furosemida lo inhibe 4 , 5) . El propio calcio plasmático también controla la absorción renal de calcio a través de la secreción de PTH alterada, así como a través de la unión al receptor de detección de calcio (CaSR) en el TAL. Para facilitar la reabsorción de Ca 2+ a lo largo de los túbulos renales; (i) la diferencia de voltaje entre el lumen y el compartimiento sanguíneo debe ser favorable para el paso de Ca 2+ , es decir, un voltaje positivo en el lumen; (ii) la diferencia de concentración debería ser favorable para Ca2+ pasaje con una mayor concentración de Ca 2+ en el lumen; (iii) debe existir un transportador activo si la diferencia de tensión o concentración no es favorable para la reabsorción de Ca 2+ . Cada segmento tubular renal tiene una diferente diferencia de concentración de Ca2 + o ambiente de voltaje para su mecanismo único para la reabsorción de calcio.

[pic 1]

tabla 1

Manejo Renal de Ca 2+ a lo largo de los túbulos

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Manejo Renal de Ca 2+ a lo largo de los túbulos

Cincuenta a sesenta por ciento del calcio filtrado se absorbe en paralelo con el sodio y el agua en el PT, lo que sugiere que la vía pasiva es la principal vía de absorción de Ca 2 + en este segmento. Claudin-2 se concentra especialmente en la unión estrecha y también se expresa en la membrana basolateral del PT como candidato para el canal paracelular de Ca 2+ en el PT 6) . No hay evidencia de que la reabsorción de Ca 2+ ocurra en la delgada extremidad descendente y ascendente. En el TAL, el 15% del calcio filtrado es absorbido, y la absorción pasiva a través del espacio paracelular se conoce como el mecanismo principal ( Fig. 1). Paracellin-1 (claudin-16) se expresa exclusivamente en la unión estrecha de TAL y se ha conocido como el importante canal de magnesio en el TAL 6) . Paracellin-1 mutación causó hipercalciuria y nefrocalcinosis, además de hipomagnesemia 2) . Este hallazgo apoya que la paracelina-1 no es sólo el principal Mg 2 + canal, sino que también funciona como el canal paracelular Ca 2 + en el TAL. Hay algunas evidencias de que el transporte activo se produce en el TAL, pero no se ha identificado ningún canal específico 1) . El CaSR es un miembro de la proteína G-receptores acoplados y suprime la secreción de PTH por la detección de alto nivel plasmático de Ca 2 + en las glándulas paratiroides 7). En el riñón, el CaSR es más altamente expresado en el TAL. La hipercalcemia hipocalciúrica familiar (FHH) es una enfermedad autosómica dominante debido a la mutación del gen CaSR y se manifiesta como hipercalcemia, hipofosfatemia, hiperplasia paratiroidea y depuración renal inusualmente baja del calcio. La hipocalciuria, a pesar de la hiperactividad de PTH en FHH, sugiere que CaSR desempeña un papel directo en la absorción de Ca 2 + , especialmente en el TAL independiente de la acción de la PTH [ 8] .

[pic 2]

Figura 1

Absorción de Ca 2+ en el miembro ascendente grueso de Henle (TAL). (a) La vista esquemática de la reabsorción de Ca 2+ en el TAL. Paracellin-1 (claudin-16) se encuentra en la unión estrecha de TAL y sirve como la ruta paracelular para los cationes divalentes. (b) Inmunofluorescencia ...

Aunque sólo el 10-15% del Ca2 + filtrado es absorbido en la DCT y la CNT, estos son los sitios principales en los que se produce la regulación fina de la excreción de Ca2 + y la acción mayor de la PTH y la vitamina D activada. En el DCT y CNT, el voltaje luminal es negativo y la concentración de Ca 2+ en el lumen es menor que la del plasma. Por lo tanto, el mecanismo de transporte activo contra el voltaje y el gradiente de concentración debe existir en estos segmentos. Varias proteínas transportadoras de Ca2 + están implicadas en este transporte transmembrana activo de Ca2 + en DCT y CNT. La reabsorción de Ca 2+transcelular puede ocurrir por tres pasos; (i) entrada de Ca2 +a través de los canales de calcio (TRPV5, TRPV6) en la membrana apical, (ii) la unión de Ca 2 + con la proteína calcibillante (calbindina) y la difusión en el citoplasma (que no permite cambios significativos en el intracelular i [Ca 2+ ] (iii) extrusión de Ca2 + a través de una membrana plasmática dependiente de ATP Ca2 + -ATPasa (PMCA1b) y un intercambiador de Na2 + / Ca2 + (NCX1) en la membrana basolateral ( figura 2 ) En el conducto colector CD), no hay evidencia de que la reabsorción de Ca 2+ se produce a pesar de que se documentó que el canal de calcio (TRPV6) se expresa en células CD Cada túbulo renal tiene un entorno único y desempeña un papel diferente en el Ca 2+reabsorción. El juego coordinado de diferentes túbulos renales podría mantener la armonía de la manipulación renal de Ca 2+ .

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