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| Figura 1.- La ingesta de leche durante el crecimiento es fundamental para un correcto desarrollo óseo. Tomada de Shutterstock. |
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| Figura 2.- El esqueleto es el almacén corporal de calcio |
Lo cierto es que, a
pesar de ser la función socialmente más conocida, mantener la estructura de
huesos y dientes ni es la única, ni mucho menos la más importante. El latido
del corazón, el impulso nervioso y la coagulación sanguínea son procesos
biológicos vitales para nuestra supervivencia y que dependen del calcio, de su
papel como mensajero celular (pincha aquí para conocer más sobre esta función del calcio). El calcio
que interviene en estos y otros procesos supone el 1% del total de nuestro
cuerpo y se encuentra localizado mayoritariamente en el fluido extracelular que
rodea las células, en la sangre, los tejidos blandos y en el interior de las
células. El restante 99% de este mineral está en los huesos (aproximadamente
1Kg), que actúan así como almacén de este mineral y al que se acude cuando la
ingesta de calcio no es suficiente para mantener las otras funciones. Cuando
esto sucede, la Hormona Paratiroidea o PTH y la vitamina D son dos hormonas
fundamentales para esta regulación.
EL CALCIO Y LA ESTRUCTURA DE LOS
HUESOS
El concepto de los
huesos como mero almacén para el calcio es obviamente una simplificación,
porque este mineral no es un componente estático de nuestro esqueleto, sino que
es fundamental para darle solidez a su estructura. La Autoridad Europea de
Seguridad Alimentaria (EFSA) recoge en un informe científico emitido en 2009 la
importancia del calcio para nuestro esqueleto. Tras una revisión de los
trabajos de investigación hasta esa fecha, concluye que se necesita una ingesta
adecuada de calcio durante la infancia y la adolescencia para conseguir el
máximo de masa ósea en el adulto joven, lo que determina de forma importante el
estado mineral óseo en edad más avanzada. El crecimiento, desarrollo y
mantenimiento de los huesos están estrechamente relacionados con la cantidad de
calcio de la dieta. Una ingesta deficiente puede contribuir a un desarrollo
inadecuado de los huesos durante el crecimiento y a acelerar la pérdida de masa
ósea en adultos y personas mayores. Según la misma institución, otros
nutrientes también son importantes para el mantenimiento de los huesos:
magnesio, manganeso, proteínas, fósforo, vitamina C (por su papel en la
producción de colágeno), cinc, vitamina K y, por supuesto, la Vitamina D.
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| Figura 3.- Nutrientes importantes para el mantenimiento de los huesos. |
A pesar de la
aparente solidez y rigidez de los huesos, éstos son estructuras vivas,
dinámicas y flexibles que se regeneran de forma continua. En una persona adulta, cada año se renueva el
5-10 % del esqueleto, consiguiendo la renovación total en unos 10 años. Lejos de ser un mero
mazacote de minerales, los huesos están formados por zonas de diferente grado
de compactación. El hueso compacto o cortical es el que se sitúa en la parte
más exterior, el que delimita el propio hueso y constituye el material más compacto.
Unido a él y hacia el interior se sitúa el hueso esponjoso o trabecular, con
una menor densidad y formando una estructura en forma de rejilla. Estos dos
componentes son los responsables de la dureza y la flexibilidad del hueso,
gracias a las sales minerales cristalizadas y a las fibras de colágeno
localizadas entre ellas respectivamente. Pero los huesos tienen también zonas
huecas, la cavidad medular, por donde circula la médula ósea en los huesos grandes y que es el
objetivo de los trasplantes de médula para personas con enfermedades
graves de las células sanguíneas.
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| Figura 4.- Partes del hueso |
Los huesos están
formados por varios componentes:
- El mayoritario es
la hidroxiapatita, que es una sal de calcio y fósforo que constituye el 65% del
hueso.
- Un 25% es agua (parte
de ella en las células óseas).
- El colágeno es el
otro componente fundamental que representa el 10% del total y sobre el que se
deposita el mineral óseo y que proporciona flexibilidad.
- Los osteocitos,
células que provienen de los osteoblastos y que quedan atrapados en la matriz
ósea.
- Otros minerales
como el magnesio, sodio y bicarbonato también están presentes en pequeñas
cantidades.
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| Figura 5.- Estructura del hueso |
El tejido óseo está
en continua renovación en un equilibrio entre la generación y la pérdida de
material. Este proceso dinámico denominado "remodelación ósea" se
debe a dos tipos de células: osteoblastos y osteoclastos. Los primeros
depositan hueso nuevo, mientras que los segundos lo destruyen en lo que se
denomina reabsorción (resorción) ósea. Durante el crecimiento, el balance entre
estos dos procesos es positivo, con la creación de hueso nuevo; después, hasta
los 30-40 años el balance es cero, de modo que uno y otro se compensan;
mientras que a partir de esa edad, el balance es negativo, predominando la
pérdida de hueso.
Cuando se produce
la regeneración normal del hueso, los precursores de los osteclastos se diferencian
en osteoclastos mononucleados (pre-osteoclastos) y a continuación éstos se
funden para dar lugar a los osteoclastos multinucleados (varios núcleos).
Éstos, una vez activados, liberan ácido y proteasas que disuelven el mineral
óseo y las proteínas de la matriz respectivamente, lo que destruye el hueso
(reabsorción). En respuesta a esta acción, los osteoblastos que rodean al hueso
acuden al lugar donde se ha producido la reabsorción y construyen hueso nuevo.
Para ello, producen proteínas de la matriz extracelular, mayoritariamente
colágeno, además de liberar calcio y fosfato a esa matriz, lo que promueve la formación
de cristales de hidroxiapatita en un proceso denominado “mineralización ósea”. Además,
estos osteoblastos quedan embebidos en la estructura del propio hueso atrapados
en la matriz extracelular y se convierten en osteocitos. En todo este proceso
de reabsorción y formación de nuevo hueso participan numerosas moléculas como
hormonas, citoquinas y factores de crecimiento, entre ellos RANK, que es el que
se ilustra en la figura.
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| Figura 6.- Remodelación ósea |
Algunas
circunstancias pueden hacer que se potencie la reabsorción, con la consecuente
pérdida de material óseo y, por lo tanto, debilitamiento del hueso. Una ingesta
deficitaria de calcio hace que no haya suficiente mineral para sus otras
funciones vitales, por lo que debe acudirse al almacenado en los huesos, que se
consigue gracias a la destrucción del material óseo por parte de los
osteoclastos y liberando así el mineral al torrente sanguíneo. Por esta razón
es tan importante cumplir con las recomendaciones nutricionales de ingesta de
calcio diaria. Una destrucción continua de hueso puede producir osteoporosis,
en donde la densidad ósea está muy disminuida.
Otra circunstancia que disminuye la masa ósea es viajar al espacio. Según los estudios realizados en astronautas en estancias reales y simuladas, la reabsorción de hueso aumenta en el espacio y esto, unido a que la formación de hueso no se ve alterada, da un resultado neto de pérdida de calcio y de mineral óseo durante los viajes espaciales.
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| Figura 7.- Los viajes al espacio reducen la masa ósea. |
EL CALCIO DE LA DIETA
Las diversas instituciones nacionales e internacionales insisten en la importancia de ingerir diariamente productos lácteos, por su alto contenido en calcio. La Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC) nos recomienda tomar 2-4 raciones de estos alimentos (adultos). Sin embargo, también los frutos secos, por ejemplo, contienen cantidades importantes de calcio y, por supuesto, todos aquellos alimentos enriquecidos con este mineral, aunque su importancia como fuente de calcio está muy limitada.
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| Figura 8.- Pirámide de la Alimentación Saludable y raciones de lácteos recomendados por la Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC) |
Aquí hay que tener
en cuenta un concepto fundamental que determina la cantidad de un nutriente que
realmente puede utilizar nuestro cuerpo. Es la “biodisponibilidad" de ese
nutriente. Para entenderlo nada más fácil que aquello que todos hemos oído de
que el calcio de la leche se absorbe mejor. Esto es así porque hay una serie de
factores que influyen en la cantidad de calcio que finalmente nuestro cuerpo
puede absorber y utilizar (su biodisponibilidad). Aquí se incluyen dos tipos de
factores: los que dependen del propio individuo y aquellos que vienen dados por
las características del alimento y del nutriente. Diferencias genéticas, estado
nutricional, la edad, la etapa de la vida (embarazo, crecimiento, lactancia) o
incluso la ingesta de medicamentos son factores personales que determinan la
cantidad de un nutriente que finalmente nuestro cuerpo puede absorber y
utilizar. La forma química del nutriente, la presencia de componentes en el
alimento que lo secuestren y la absorción en el aparato digestivo son ejemplos
de factores que dependen del nutriente o del alimento.
En conclusión, al
hablar de un alimento como fuente de un determinado nutriente, debemos tener en
cuenta tanto la cantidad total que contenga, como la biodisponibilidad en ese
alimento en particular. Esto no sólo sucede con el calcio, sino con todos los
nutrientes, en mayor o menor medida.
En las tablas a
continuación se incluyen algunos componentes de los alimentos o situaciones
fisiológicas que aumentan o disminuyen la absorción de este calcio como parte
de los factores que determinan su biodisponibilidad (tomado de Emkey 2012; mirar en Referencias).
Tabla 1.- Componentes de los alimentos que afectan la absorción de calcio
Componentes de los alimentos
que aumentan la absorción de calcio
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Componentes de los alimentos
que disminuyen la absorción de calcio
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Proteínas
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Cafeína
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Grasas
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Fitatos
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Hidratos de carbono
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Oxalatos
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Vitamina D (1,25(OH)2D)
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Lactosa
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Lisina (aminoácido)
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Probióticos y prebióticos
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Tabla 2.- Situaciones fisiológicas que afectan la absorción de calcio
Situaciones fisiológicas que
aumentan la absorción de calcio
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Situaciones fisiológicas que
disminuyen la absorción de calcio
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Crecimiento
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Deficiencia en vitamina D
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Embarazo
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Alcoholismo crónico
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Lactancia
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Edad
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Obesidad
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Menopausia
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Enfermedad celíaca
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Cirugía
bariátrica
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Pérdida de peso
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Hipertiroidismo
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Nicotina (fumadores)
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La leche y otros
productos lácteos contienen varios componentes que aumentan la absorción del
calcio: lactosa, proteínas, vitamina D y cantidades importantes de lisina. Sin
embargo, alimentos enriquecidos en calcio y cuyo objetivo comercial es
sustituir a la leche, como la bebida de soja, carecen de lactosa y además
contienen otros componentes como fitatos y oxalatos que secuestran el calcio y
disminuyen su absorción. Además, un importante debate que también afecta a
estos alimentos enriquecidos es el que está teniendo lugar desde hace más de
una década con respecto a la biodisponibilidad de los suplementos de calcio y
sus diferentes formas químicas.
REGULACIÓN DEL CALCIO SANGUÍNEO
Las dos hormonas fundamentales en la homeostasis (equilibrio) del calcio en nuestro cuerpo son la hormona paratiroidea (PTH), producida y secretada por las glándulas paratiroideas, y la vitamina D, producida por el concordato piel, hígado y riñón. Otra hormona, la calcitonina, secretada por la glándula tiroides, disminuye los niveles de calcio en sangre al inhibir la actividad de los osteoclastos, aunque su papel en la regulación diaria apenas es importante. La regulación de la absorción de calcio por la vitamina D la puedes encontrar en el artículo “La Vitamina D de mis huesos”. En cuanto a la PTH, las glándulas paratiroides que la secretan son cuatro, están situadas en el cuello, detrás de las glándulas tiroideas y son del tamaño de un grano de arroz. Su única función es regular la concentración de calcio en la sangre.
Una ingesta deficiente de calcio provoca una disminución en los niveles sanguíneos y en el líquido extracelular de este mineral. Las células de las glándulas paratiroides tienen un sistema muy sensible de detección de los niveles de calcio, de modo que pequeñas disminuciones disparan la secreción de la PTH acumulada en vesículas dentro de las células. Esta hormona es liberada a la sangre, desde donde accede a diferentes órganos en donde ejerce sus efectos para restaurar los niveles de calcio sanguíneo.
Una ingesta deficiente de calcio provoca una disminución en los niveles sanguíneos y en el líquido extracelular de este mineral. Las células de las glándulas paratiroides tienen un sistema muy sensible de detección de los niveles de calcio, de modo que pequeñas disminuciones disparan la secreción de la PTH acumulada en vesículas dentro de las células. Esta hormona es liberada a la sangre, desde donde accede a diferentes órganos en donde ejerce sus efectos para restaurar los niveles de calcio sanguíneo.
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| Figura 9.- Regulación de los niveles de calcio en la sangre y en el líquido extracelular |
Riñón
- La PTH favorece la eliminación de fosfato, lo que hace disminuir la concentración de éste en el torrente sanguíneo y, en consecuencia, aumenta el calcio en el fluido extracelular.
- Aumenta la reabsorción renal del calcio, lo que disminuye la eliminación de este mineral en la orina y lo devuelve a la sangre.
- Aumenta la síntesis y secreción de vitamina D (1,25(OH)2D), que a su vez aumenta la absorción intestinal de calcio y también la reabsorción en el riñón (pinchar aquí para una explicación más detallada). Algunos estudios sugieren que la PTH también puede tener un efecto directo sobre la absorción intestinal de calcio independiente de la vitamina D, aunque esta hipótesis está aún por confirmar.
- La PTH aumenta la actividad destructora de los osteoclastos, lo que hace que el calcio almacenado se vierta a los vasos sanguíneos que lo rodean. Esto lo hace a través de los propios osteoblastos, que secretan una serie de factores en respuesta a la hormona que hace que los osteoclastos se activen y reabsorban hueso. La destrucción del hueso hace que el mineral depositado se libere a la sangre y con él el calcio.
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| Figura 10.- Densidad ósea en un adulto joven y en un caso de osteoporosis |
REFERENCIAS
- "Williams Textbook of Endocrinology". Kronenberg. Saunders Elsevier. 2008.
- "Medical physiology”. Boron, Boulpaep. Elsevier Saunders. 2012.
- “Anatomía y Fisiología”. Thibodeau y Patton. Elsevier Mosby. 2007.
- The American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR)
- Universidad de Cantabria. Open Course Ware. “Biogerontología”. 2011.
- “Coupling the activities of bone formation and resorption: a multitude of signals within the basic multicellular unit”. NA Sims, & TJ Martin. 2014. BoneKEy Reports 3, Article number: 481.
- “Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to calcium and maintenance of bones and teeth (ID 224, 230, 231, 354, 3099), muscle function and neurotransmission (ID 226, 227, 230, 235), blood coagulation (ID 230, 236), energy-yielding metabolism (ID 234), function of digestive enzymes (ID 355), and maintenance of normal blood pressure (ID 225, 385, 1419) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/20061”. EFSA Journal 2009; 7(9):1210
- “EU Register on Nutrition and Health claims”.
- “Fifty years of human space travel: implications for bone and calcium research”. 2014. SM Smith, SA Abrams, JE Davis-Street, M Heer, KO O’Brien, ME Wastney, SR Zwart. Annu. Rev. Nutr.. 34:377–400
- “Calcium metabolism and correcting calcium deficiencies”. 2012. RD Emkey, GR Emkey. Endocrinol Metab Clin N Am 41 527–556
- "Gastric acid, calcium absorption, and their impact on bone health". 2013. S Kopic, JP Geibel. Physiol Rev. 93: 189-268.
- Parathyroid.com en Español.
IMÁGENES
- Figura 2 e imagen del esqueleto en Figura 3.- Tomada de la Universidad de Salamanca (enlace)
- Figura 4.- Imagen de rayos X tomada de akeg en flickr
Imagen del fémur tomada de The American Society for Bone and Mineral Research (enlace)
Esquema del hueso: Propiedad Intelectual del Laboratorio de Antropología Física y Anatomía Humana - Laboratorio de Técnicas Anatómicas
- Figura 5.- Tomada de la página web del Dr. Luis Marcano (enlace)
- Figura 6.- Tomado de Jesus Scott en Slideplayer.us (enlace), que a su vez ha sido una adaptación de Boyle WJ et al. Nature. 2003, 423: 337-342.
- Figura 7.- Tomado de NASA
- Figura 8.- Tomado de "Guía de la alimentación saludable". 2004. Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC)
- Figura 9.- Imagen de la familia: Anthea Sieveking en Wellcome Images
Glándulas paratiroides: original de National Cancer Institute - USA (enlace)
Hueso: original de Wellcome Library
Imagen de la reabsorción ósea tomada del II Congreso Virtual Hispanoamericano de Anatomía Patológica (enlace).
- Figura 10.- Tomada de The American Society for Bone and Mineral Research (enlace) aunque original de Ralph Müller.