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METABOLISMO DE
MINERALES
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
CARRERA PROFESIONAL DE FARMACIA
Y BIOQUÍMICA
UPAGU
MINERALES
CLASIFICACIÓN
• Hay 103 elementos conocidos
• Los organismos vivos están compuestos fundamentalmente de
11 de ellos: C, H, O, N y siete minerales principales:
-
Calcio, fósforo y Magnesio; son importantes
fundamentalmente a nivel óseo.
- Sodio, potasio, cloro; son electrolitos.
- Azufre, componente principal de los aminoácidos
MINERALES
• El INR es mayor de 100mg/día para cada
uno de ellos (con la excepción del azufre,
para el que no se ha publicado INR)
• Además, hay al menos otros elementos que
se requieren en la dieta en pequeñas
cantidades: Oligoelementos esenciales.
El INR de ellos es menos de 100mg/día:
hierro, cobre, cobalto, yodo, cromo,
manganeso, molibdeno, selenio, vanadio,
níquel y silicio.
DIVISIÓN DE MINERALES
• MACROMINERALES: Se requieren en cantidades
mayores a 100 mg/día en la dieta. Ca++, K+, Na+, Mg++,
Cl-, P-.
• MICROMINERALES: (Elementos traza, oligolementos).
Se requieren en cantidades menores a 100 mg/día en
la dieta. Fe, Se, F, Co, Mn, Cu, etc.
MINERALES: CALCIO
• El calcio es el mineral más abundante en el cuerpo humano.
• En un adulto de 70Kg hay 1,2 Kg. de calcio, el 99% en el hueso
y en los dientes, donde se combina con fósforo como fosfato de
calcio, sustancia dura que le brinda rigidez al cuerpo.
INR: es 700mg/día; es mayor durante el crecimiento, embarazo,
lactancia y tras la menopausia.
FUENTES: Leche y derivados.
MINERALES: CALCIO
• Cantidades pequeñas de calcio presente líquidos extracelulares
(plasma de la sangre, así como en las diversas células corporales).
• En el suero
Se encuentra en 2
formas
ionizada y fija a la proteína.
• Calcio total del plasma: rango normal es de 8,5 a 10,5 mg/dl (2,1
a 2,6 mmol/litro). Menos de 2,1 mmol/litro se denomina
hipocalcemia
MINERALES: CALCIO
ABSORCIÓN:
• La absorción de calcio en la dieta es variable,
del orden del 32% +/- 14%.
• Existen factores que afectan la absorción:
- La lactosa y los aminoácidos básicos
aumentan la absorción
porque forman
complejos con el calcio.
- La fibra disminuye la absorción, por tanto los
vegetarianos necesitan más calcio en la dieta.
MINERALES: CALCIO
Los niveles recomendados de consumo diario de
calcio son los siguientes:
• Adultos, 400 a 500 mg;
• Niños, 400 a 700 mg;
• Mujeres embarazadas y madres lactantes, 800 a 1 000
mg.
MINERALES: CALCIO
• FORMAS ACTIVAS: Fosfato cálcico y la forma iónica, Ca2+
PRINCIPALES FUNCIONES DEL CALCIO
FUNCIÓN
EJEMPLOS
Estructural
Huesos y dientes: en forma de cristales
de fosfato cálcico (hidroxiapatita)
Contracción muscular
El calcio se liga a la troponina C
Transmisión del impulso nervioso
El calcio se libera en respuesta a
hormonas y neurotransmisores
Coagulación sanguínea
Coenzima para factores de coagulación
Transporte iónico y señalización
celular
Segundo mensajero intracelular
MINERALES: CALCIO
• DEFICIENCIA Y TOXICIDAD:
DÉFICIT / EXCESO DE CALCIO
DÉFICIT
EXCESO DE CALCIO
En los niños se produce raquitismo
Hipercalcemia: el Ca2+ se deposita en
muchos órganos, en particular en
arterias, corazón, hígado y riñones:
calcificación tisular.
En adultos produce osteomalacia
Puede interferir con la función de los
órganos
En mujeres postmenopáusicas puede
En los riñones da lugar a la formación
contribuir a la osteoporosis (pérdida de de cálculos
masa ósea)
MINERALES: CALCIO
REGULACIÓN:
• Los niveles de calcio están controlados por 3 hormonas:
-
-
Hormona paratiroidea, que aumenta el calcio plasmático
pero disminuye los niveles de fosfato inorgánico.
La forma activa de vitamina D (1,25 dihidroxicolecalciferol).,
que aumenta los niveles plasmáticos del calcio y del fosfato
inorgánico.
la calcitonina, que disminuye los niveles plasmáticos de
calcio y del fosfato inorgánico.
REGULACIÓN DEL CALCIO EN SANGRE
Rutas Metabólicas de la Vitamina D3
Rutas Metabólicas de la Vitamina D
Inactivación de la 25(HO)2D3
Un aporte exógeno deficiente de Ca o niveles disminuidos de Ca circulante, aumentan la síntesis de 1,25 (OH)2-D3. El
nivel de Ca controla la síntesis renal de la 1,25 (OH)2-D3 en conjunción con la Paratohormona (PTH). Esta hormona
provoca un aumento en la actividad de la 1-a-OHasa renal.
Otro importante factor de regulación es el fosfato. Si la concentración de PO4 aumenta considerablemente, la síntesis
de 1,25 (OH)2-D3 está disminuida, aún cuando la PTH se encuentra elevada. Una disminución de la fosfatemia estimula la 1-a-OHasa renal y aumenta la secreción de 1,25 (OH)2-D3.
Por lo tanto, la hipocalcemia estimula la síntesis de 1,25 (OH)2-D3 solo en presencia de hormona Paratiroidea.
La Prolactina y los estrógenos aumentan la actividad de la 1-a-ohasa, como así también la Somatotrofina y el cortisol.
MINERALES: FÓSFORO
• INR: 550 mg/día
• FUENTES: en la mayoría de alimentos.
• FUNCIONES:
- El fósforo actúa en conjunción con la vitamina D y el
Calcio.
- Tiene una función estructural en huesos y dientes
(85%).
- Se requiere para la producción de ATP y otros
productos metabólicos fosforilados.
MINERALES: FÓSFORO
• DEFICIENCIA Y TOXICIDAD:
DÉFICIT
EXCESO DE FÓSFORO
Concentraciones <0,3 mmol/l,
Puede combinarse con calcio para
afectará a la función de todas las
producir fosfato y depositarse en los
células, ocasionado:
tejidos.
-Debilidad muscular.
-Hematíes: disminución de la
formación de 2,3-difosfoglicerato, por
tanto reduce descarga de O2 a tejidos.
-Raquitismo y osteomalacia
MINERALES: MAGNESIO
• INR: 270 mg/día
• FUENTES: Mayoría de los alimentos, especialmente
vegetales verdes.
• FUNCIONES:
- Estructural, en huesos y dientes
- Cofactor de más de 300 enzimas del organismo, las que
catalizan las reacciones ATP- dependientes.
- El Mg se liga al ATP, formando un complejo Mg-ATP
que es el sustrato de enzimas tales como las cinasas.
- Interacciona con el calcio para afectar la permeabilidad de
las membranas excitables y la transmisión neuromuscular.
MINERALES: MAGNESIO
DEFICIENCIA:
• No hay suficiente ATP disponible para las necesarias reacciones
de energía de la célula y para mantener el "bombeo enzimático"
que lleva al potasio dentro y al sodio fuera de las células.
• El potasio deja la célula y no puede reingresar, y hay un aumento
temporal en el nivel del potasio del plasma, lo que crea un riesgo
de arritmia.
• El calcio se precipita dentro de la célula, donde no pertenece, y
crea su estrago de excitación y endurecimiento.
En este estado bajo de magnesio, las células comienzan a
funcionar mal en maneras predecibles. Aquí es cómo ello
sucede:
• La sangre tiende a coagularse aún si no hay herida, corte o
hemorragia. Cuando esta coagulación ocurre dentro de los vasos
sanguíneos, puede causar una trombosis y embolia, creando el
riesgo de un ataque al corazón o infarto al cerebro.
• La secreción de adrenalina aumenta anormalmente. Las células
comienzan a sobre-responder a la estimulación de la adrenalina.
• La producción de colesterol y el metabolismo se tornan anormales.
• Todas las células musculares, incluyendo aquellas en el corazón y
en los vasos sanguíneos, tienden a contraerse y se vuelven
incapaces de relajarse.
• Hay un incremento en la producción de radicales
libres y una susceptibilidad por el estrés ocasionado
por la oxidación.
• Las arterias se endurecen y desarrollan la
construcción de placas como consecuencia de
demasiado colesterol lipoproteína de baja densidad
(LDL o "colesterol malo") y de demasiado calcio.
• La glucosa no es adecuadamente procesada como
resultado de la resistencia a la insulina, lo que puede
llevar a la diabetes tipo II y a un amplio espectro de
otros desórdenes, todos llevando a la enfermedad al
corazón.
MINERALES: SODIO, POTASIO Y CLORO
• Sodio, potasio y cloro actúan en conjunto para regular la
osmolaridad de los líquidos intra y extracelulares.
• FUENTES: Leche y derivados, mariscos, huevos, vegetales y
frutas frescas
POTENCIAL DE ACCIÓN EN LAS CELULAS DEL MIOCARDIO
Sodio
Potasio
INR
1,6 g/día
3.5 g/día
F
U
E
N
T
E
S
Sal, mayoría de alimentos
Máyoría de alimentos
F
U
N
C
I
Ó
N
Principal catión de los líquidos
extracelulares.
Concentración: 135 – 145mmol/L
Necesario para:
-Control del volumen extracelular
-Na+/K+ ATPasa y captación de
solutos por la célula.
-Transmisión neuromuscular
Principal catión del líquido
intracelular.
Necesario para:
- Na+/K+ ATPasa y captación de
solutos por la célula.
-- Transmisión neuromuscular
-Equilibrio ácido – base.
Sodio
Potasio
D
É
F
I
C
I
T
En vómitos, diarrea, uso de
diuréticos, enfermedad de Addison,
hipotiroidismo, hiperglicemia,
insuficiencia renal.
Está acompañado por pérdida de
agua, disminuyendo el volumen
plasmático, con signos de
insuficiencia circulatoria y colapso.
Puede ser secundaria a vómitos, uso
de diuréticos, diarrea, exceso de
esteroidess, hiperaldosteronismo,
síndrome de Cushing, alcalosis.
Hay posibilidades de arritmias
cardiacas y debilidad
neuromuscular.
E
X
C
E
S
O
Retención de líquido: hipertensión.
Mortal: fibrilación y paro cardiaco.
MINERALES: AZUFRE
• La ingesta dietética del Aminoácido metionina, que
contiene azufre, es esencial para la síntesis de cisteína
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
INR:
• La pérdida diaria de hierro es de 0,5 – 1 mg/día, se debe a:
- Recambio del tubo digestivo, alrededor de 0,5 mg/día.
- Descamación de las células de la mucosa intestinal y excreción
biliar, aproximadamente 0.3 mg/día.
- Sudor y descamación de las células de la piel.
- Pérdidas por orina, unos 0.1 mg/día
• Las pequeñas pérdida diarias justifican la absorción de hierro
dietética en el duodeno
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
INR:
• La demanda de hierro aumenta
crecimiento, embarazo y menstruación
en
1 mL de pérdida de sangre = 0.5 mg de hierro
• Requerimientos diarios:
- Varón adulto
- Niño
- Mujer menstruando
- Mujer embarazada
1.0mg
1.5mg
2.0mg
3.0mg
el
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
• Sin embargo, sólo se absorbe el 10% del hierro de la dieta,
entonces la cantidad que se ingiere c/día debe ser igual al
requerimiento diario por 10.
• Por tanto, el INR = 10 – 20 mg/día
• FUENTES:
- Hígado, carne. Vegetales verdes y cereales.
El hierro de la dieta existe en dos formas:
- Hierro Hemo, de la Hb o de la Mb, se absorbe rápidamente.
- Hierro no Hemo, en vegetales, cereales; se absorbe lentamente.
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
ABSORCIÓN, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO:
• Hierro corporal total es de alrededor de 3 – 5g. El 60% está en la Hb y
la mayor parte del resto se almacena principalmente en forma de
ferritina, con una pequeña cantidad como hemosiderina.
• La ferritina es un complejo proteína-hierro. La parte proteica
(apoferritina), tiene 22 subunidades que es capaz de ligar unos 4300
iones de Fe3+
• El hierro de la dieta se absorbe más fácilmente en forma de Fe2+
• Vitamina C, alcohol y otros reductores favorecen su absorción
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
ABSORCIÓN, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO:
• El hierro es transportado en la sangre ligado a la transferrina
• Cada molécula de transferrina liga dos iones de Fe2+.
• La transferrina transporta Fe desde las zonas de absorción y de rotura
de Hb a los lugares de almacenamiento, cómo las células
reticuloendoteliales (médula ósea, bazo), hepáticas y musculares.
Estas células tienen receptores de transferrina, facilitando la captación
de hierro por endocitosis mediada por receptor.
• El fe también es transportado a estos sitios para la producción de Hb
(médula ósea), Mb (músculo) o enzimas (hígado)
DISTRIBUCIÓN Y FUNCIÓN DEL HIERRO CORPORAL TOTAL (3.500 –
5.000mg)
ZONA
FUNCIÓN
CANTIDA
D Fe (mg)
% Fe CORP.
TOTAL
Hemoglobina
Transporte de oxígeno
2.500
60 - 70
Ferritina (2/3)
Hemosiderina
(1/3)
Almacenamiento del hierro: hígado,
bazo y médula ósea
1.000
27
Mioglobina
Transportados de oxígeno en
músculo
130
3,5
Moléculas
ligadoras de Fe
Almacenamiento
80
2,2
Citocromos y
Cadena transportadora de e- citP450
otras enzimas que (metabolismo de fármacos), catalasas
contienen hierro (rotura H2O2), peroxidasa
8
0,2
Transferrina
3
0,08
Transporta Fe desde intestino a
tejidos
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
LUGARES DE DEPÓSITO DE HIERRO
TIPO
EFECTO
HÍGADO
Fibrosis hepática y pigmentación, cirrosis,
insuficiencia hepática, puede progresar a
carcinoma hepatocelular (30%)
PÁNCREAS
Diabetes bronceada, por alteración de los
islotes
CORAZÓN
Insuficiencia cardiaca
PIEL
Color gris/bronceado de la piel, por mayor
producción de melanina
TESTÍCULOS
Impotencia
ARTICULACIONES
Artropatía
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
DEFICIENCIA:
• Da lugar a la reducción de la producción de hemoglobina y por ende
a anemia.
EXCESO:
• Depósito en los tejidos, lo que puede interferir con su función
EFECTOS PERJUDICIALES DEL HIERRO:
• Personas con sobrecarga de hierro están en riesgo de incremento en
la formación de radicales libres, debido a que el hierro cataliza estas
reacciones; esto puede causar daño tisular.
OLIGOELEMENTOS: HIERRO
EFECTOS PERJUDICIALES DEL HIERRO:
• A niveles de hierro normal, la superóxido dismutasa elimina al radical
superóxido (O2-)
2 O2-
+ 2H+
H2O2
+
O2
• Cuando hay sobrecarga de hierro, el Fe3+ reacciona con el radical
superóxido para formar un radical hidroxilo (OH-), extremadamente
reactivo, capaz de alterar moléculas biológicas, en particular lípidos,
produciendo peroxidación de lípidos y daño de membrana
(especialmente membrana de los lisosomas)
O2- + Fe3+
Fe 2+ + H2O2
Fe 2+
+ O2
Fe3+ + OH +
OH
OLIGOELEMENTOS: ZINC
• El requerimiento diario de zinc es de 2 – 3 mg/día
• La eficiencia de la absorción es de aproximadamente 30%, por lo
que el INR es de 10mg/día.
• El zinc se encuentra en la mayoría de los alimentos.
• El zinc corporal total es de 2 – 3g y se encuentra en todos los
tejidos.
• Los lugares con mayor contenido en zinc son: hígado, riñón,
hueso, retina, músculo y próstata
FUNCIONES DEL ZINC
FUNCIONES
Cofactor de más de 100 enzimas:
-Deshidrogenasas.
-Peptidasa
-Anhidrasa carbónica
-Enzimas del metabolismo de la
información.
-Superóxido dismutasa.
Los factores de la transcripción,
poseerían “dedos de zinc”, lo que les
capacita para ligar ADN
DEFICIENCIA
La deficiencia ocasiona:
-Retraso en el crecimiento.
-Hipogonadismo.
-Retraso en la cicatrización.
Estos efectos son el resultado de la
menor síntesis de ADN.
OLIGOELEMENTOS: COBRE
INR: 1.2 mg/día
FUENTES: Hígado.
METABOLISMO DEL COBRE:
• El cobre corporal total es de 75 – 150mg.
• En el hígado, cerebro, corazón y riñones se encuentran
concentraciones elevadas de cobre.
• El cobre de la dieta se absorbe en el estómago y duodeno y se
transporta al hígado unido débilmente a albúmina. La eficiencia
de la absorción es de aproximadamente 30%
OLIGOELEMENTOS: COBRE
METABOLISMO DEL COBRE:
• Se incorpora a la ceruloplasmina, una glucoproteína sintetizada en
el hígado que transporta cobre a los tejidos para su utilización.
• En condiciones normales es excretado por la bilis: 2 -3 mg/día
• En sangre, 80 – 90% de cobre está unido a la ceruloplasmina.
ALTERACIONES HEREDITARIAS DEL METABOLISMO DE COBRE:
• Enfermedad de Menke, se debe a una defectuosa absorción
intestinal de cobre.
• Enfermedad de Wilson, se debe al excesivo depósito de cobre en
los tejidos.
OLIGOELEMENTOS: COBRE
FUNCIONES DEL COBRE Y EFECTOS DE SU DÉFICIT
ENZIMA
FUNCIÓN
DÉFICIT
Ceruloplasmina
Estimula la absorción de
hierro
Deficiencia de hierro,
anemia
Lisil-oxidasa
Entrecruzamiento colágeno
y elastina
Paredes de vasos
sanguíneos débiles
Tirosinasa
Producción de melanina
Alteraciones de la
pigmentación
Dopamina-β
hidroxilasa
Producción de
catecolaminas
Efectos neurológicos
Citocromo C oxidasa
Cadena transportadora de
electrones
Disminución de la
formación de ATP
Superóxido dismutasa
Elimina el radical
Daño tisular
superóxido y evita la
peroxidación de lípidos y
alteraciones en la membrana
OTROS OLIGOELEMENTOS
ELEMENTO
YODO
CROMO
COBALTO
MANGANESO
FUENTE
Sal
INR = 140 ug
Carne, hígado,
levadura, grano
integral
Alimentos de origen
animal
FUNCIÓN
PRINCIPAL
Síntesis de hormonas
tiroideas
Constituyente del
factor que se liga a
la levadura para
potenciar su acción
Constituyente de la
vit. B12 como
cobalamina
Cofactor para
enzimas:
dcarboxilasa,
transferasas,
superóxido
dismutasa
DEFICIENCIA
Adultos: bocio
Lactantes: cretinismo
Neuropatía
periférica,
encefalopatía.
Intolerancia a la
glucosa
Igual que en déficit
de vit. B12
Desconocido
EXCESO
Bocio tóxico
hipertiroidismo
Inespecífico:
náuseas, diarrea,
irritabilidad
Intoxicación por
inhalación, dando
lugar a síntomas
psicóticos y
¿parkinsonismo?
OTROS OLIGOELEMENTOS
ELEMENTO
MOLIBDENO
FUENTE
SELENIO
SILICIO
FLUOR
Carne, vegetales
verdes. INR = 50ug
Vegetales verdes
Agua potable
FUNCIÓN
PRINCIPAL
Constituyente de la
xantino oxidasa
implicada en el
metabolismo de
purinas
Cofactor de la
glutatión peroxidasa
Calcificación ósea,
metabolismo de
glucosamina glicano
en el tejido
conjuntivo
Aumenta la
resistencia de los
dientes
DEFICIENCIA
Disminución de la
síntesis de ácido úrico
Endémico en áreas
de china:
miocardiopatía
(enfermedad de
Keshan)
Disminuye durante
el crecimiento
Aumento de caries
dentales
Caída de cabello,
dermatitis,
irritabilidad
Silicosis; la
inhalación a largo
plazo produce
fibrosis pulmonar
Fluorosis: el fluor
infiltra el esmalte,
produciendo
picaduras y
alteraciones en la
coloración de los
dientes
EXCESO