O calcio en bioloxía

O calcio en bioloxía exerce importantes funcións. En forma de ión calcio (Ca2+) contribúe á fisioloxía e bioquímica das células dos seres vivos. Xoga un importante papel nas vías de transdución de sinais, onde actúa como segundo mensaxeiro, na liberación de neurotransmisores desde as neuronas, na contracción de todos os tipos de células musculares e na fecundación dos óvulos. Moitos encimas requiren ións calcio como cofactores, incluíndo varios factores de coagulación. O calcio extracelular é tamén importante para manter a diferenza de potencial a través de membranas celulares excitables, así como para a correcta formación do tecido óseo, onde o fosfato cálcico exerce un papel estrutural principal.

Os niveis de calcio no plasma sanguíneo en mamíferos están estreitamente regulados, electronic-book electronic- e os ósos actúan como o sitio de almacenamento mineral principal. Os ións calcio, Ca2+, son liberados dos ósos á corrente sanguínea baixo condicións controladas. O calcio é transportado polo torrente sanguíneo en forma de ións en disolución ou unido a proteínas como a albumina sérica. A hormona paratiroide segregada pola glándula paratiroide regula a reabsorción de Ca2+ procedente do óso, a reabsorción nos riles cara á circulación, e o incremento na activación da vitamina D3 a calcitriol. O calcitriol, a forma activa da vitamina D3, promove a absorción de calcio nos intestinos e ósos. A calcitonina segregada polas células parafoliculares da glándula tiroide tamén afecta os niveis de calcio ao opoñerse á hormona paratiroide; porén, a súa importancia fisiolóxica en humanos é dubidosa.

O calcio intracelular está almacenado en orgánulos que liberan repetidamente e despois reacumulan Ca2+ en resposta a eventos celulares específicos. Os sitios de almacenamento inclúen as mitocondrias e o retículo endoplasmático.

As concentracións características de calcio en organismos modelo son: en E. coli 3mM (unido), 100nM (libre), en lévedos de xemación 2mM (unido), en células de mamíferos 10-100nM (libre) e no plasma sanguíneo 2mM.

Humanos + Recomendacións de calcio diarias axustadas á idade (RDAs do Instituto de Medicina dos Estados Unidos) Idade Calcio (mg/día) 1–3 anos 700 4–8 anos 1000 9–18 anos 1300 19–50 anos 1000 >51 anos 1000 Embarazo 1000 Lactación 1000 miniatura|upright=1.4|Inxesta de calcio na dieta global en adultos (mg/día)

Recomendacións dietéticas

O Instituto de Medicina dos Estados Unidos (IOM) estableceu unhas inxestas diarias recomendadas (concretamente, na súa terminoloxía, RDAs, Recommended Daily Allowances ou racións diarias recomendadas para o calcio en 1997 e actualizou eses valores en 2011. Ver táboa. A Autoridade de Seguridade Alimentaria Europea (EFSA) usa o termo Inxesta de Referencia da Poboación (Population Reference Intake, PRIs) en lugar das RDAs e estableceu unhas cifras algo diferentes: idades de 4–10 anos, 800 mg; idades de 11–17, 1150 mg; idades de 18–24 1000 mg, e >25 anos, 950 mg.

Debido á preocupación polos efectos secundarios adversos a longo prazo como a calcificación de arterias e cálculos renais, o IOM e a EFSA estableceron os Niveis de Inxesta Superior Tolerable (ULs) para a combinación de calcio dietario e suplementario. Segundo a IOM, nas persoas de idades entre 9 e 18 anos non debería exceder os 3000 mg/día; entre 19 e 50 anos non deberían exceder 2500 mg/día; en idades >51, non exceder 2000 mg/día. A EFSA estableceu ULs de 2500 mg/día para adultos pero decidiu que a información para nenos e adolescentes non era suficiente para determinar as ULs.

Saúde

A Autoridade de Seguridade Alimentaria Europea (EFSA) concluíu que "o calcio contribúe ao desenvolvemento normal dos ósos."Calcium and contribution to the normal development of bones: evaluation of a health claim European Food Safety Authority (2016). A EFSA rexeitou a afirmación de que existía unha relación de causa e efecto entre a inxesta dietaria de calcio e potasio e o mantemento dun balance normal ácido-base.Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to calcium and potassium and maintenance of normal acid-base balance European Food Safety Authority (2011). A EFSA tamén rexeitou a realción entre o calcio e o mantemento de uñas, cabelos, lípidos do sangue, síndrome premenstrual e peso corporal.Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to calcium and maintenance of normal bone and teeth (ID 2731, 3155, 4311, 4312, 4703), maintenance of normal hair and nails (ID 399, 3155), maintenance of normal blood LDL-cholesterol concentrations (ID 349, 1893), maintenance of normal blood HDL-cholesterol concentrations (ID 349, 1893), reduction in the severity of symptoms related to the premenstrual syndrome (ID 348, 1892), “cell membrane permeability” (ID 363), reduction of tiredness and fatigue (ID 232), contribution to normal psychological functions (ID 233), contribution to the maintenance or achievement of a normal body weight (ID 228, 229) and regulation of normal cell division and differentiation EFSA Journal 2010;8(10):1725.

Nos Estados Unidos, aínda que como regra xeral no etiquetado e comercialización dos suplementos dietéticos non está permitido facer mención de que serven para a prevención e tratamento de doenzas, a FDA revisou os datos científicos para certos alimentos e suplementos, chegando a conclusión de que hai un acordo científico significativo para poder facer certas afirmacións sobre saúde sempre que sexan expresadas na publicidade de forma específica. Unha norma inicial que permitía facer afirmacións sobre a saúde con respecto aos suplementos de calcio da dieta en relación á osteoporose foi despois emendada para incluír os suplementos de calcio e vitamina D, desde o 1 de xaneiro de 2010. Exemplos de frases que se permiten son as de máis abaixo. Para poder incluír estas frases un suplemento dietético debe conter polo menos un 20% da Inxesta Dietaria de Referencia, que para o calcio é de polo menos 260 mg/porción.Food Labeling: Health Claims; Calcium and Osteoporosis, and Calcium, Vitamin D, and Osteoporosis U.S. Food and Drug Administration.

"Cantidades de calcio adecuadas durante a vida, como parte dunha dieta equilibrada, poden reducir o risco de osteoporose." "Cantidades de calcio adecuadas como parte dunha dieta saudable, xunto con actividade física, poden reducir o risco de osteoporose en períodos posteriores da vida." "Cantidades adecuadas de calcio e vitamina D durante a vida, como parte dunha dieta equilibrada, poden reducir o risco de osteoporose." "Cantidades adecuadas de calcio e vitamina D como parte dunha dieta saudable, xunto xon actividade física, poden reducir o risco de osteoporose en períodos posteriores da vida."

En 2005 a FDA aprobou que se podía incluír a seguinte afirmación sobre o calcio e a hipertensión: "Algunhas evidencias científicas suxiren que os suplementos de calcio poden reducir o risco de hipertensión. Porén, a FDA determinou que as evidencias son inconsistentes e non concluíntes." As evidencias sobre a hipertensión inducida polo embarazo e a preeclampsia foron consideradas non concluíntes.Qualified Health Claims: Letter of Enforcement Discretion - Calcium and Hypertension; Pregnancy-Induced Hypertension; and Preeclampsia (Docket No. 2004Q-0098) U.S. Food and Drug Administration (2005). O mesmo ano aprobouse outra afirmación sobre o calcio e o cancro de colon, que era: "Algunhas evidencias suxiren que os suplementos de calcio poden reducir o risco de cancro de colon/recto, porén, a FDA determinou que estas evidencias son limitadas e non concluíntes." As evidencias similares para os cancros de mama e próstata foron consideradas non concluíntes.Qualified Health Claims: Letter Regarding Calcium and Colon/Rectal, Breast, and Prostate Cancers and Recurrent Colon Polyps -(Docket No. 2004Q-0097) U.S. Food and Drug Administration (2005). Tamén se rexeitaron afirmacións sobre a protección que daba o calcio ante a formación de cálculos renais e trastornos ou dores menstruais.Qualified Health Claims: Letter of Denial - Calcium and Kidney Stones; Urinary Stones; and Kidney Stones and Urinary Stones (Docket No. 2004Q-0102) U.S. Food and Drug Administration (2005).Qualified Health Claims: Letters of Denial - Calcium and a Reduced Risk Of Menstrual Disorders (Docket No. 2004Q-0099) U.S. Food and Drug Administration (2005)

Contido nos alimentos

Unha táboa completa do contido en calcio de diversos alimentos (n miligramos) pode consultarse na páxina web do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, para medidas comúns como por cada 100 gramos ou por cada ración normal. Alimento, calcio por 100 gramosparmesano (queixo) = 1140 mgleite en po = 909 mgqueixo de cabra duro = 895 mgqueixo Cheddar = 720 mgtahini (pasta) = 427 mgmelazas = 273 mgaméndoas = 234 mgverza = 232 mgkale (verdura) = 150 mgleite de cabra = 134 mgsementes de sésamo (sen casca) = 125 mgleite de vaca desnatada = 122 mgiogur natural de leite enteiro = 121 mg Alimento, calcio por 100 gramosabelás = 114 mgtofu, brando = 114 mgFollas de remolacha = 114 mgespinaca = 99 mgricotta (queixo) = 90 mglentellas = 79 mggaravanzos = 53 mgovos, cocidos = 50 mglaranxa = 40 mgleite humano = 33 mgarroz, branco de gran longo = 19 mgtenreira = 12 mgbacallau = 11 mg

Medida no sangue A cantidade de calcio no plasma sanguíneo pode medirse como calcio total, que inclúe tanto o calcio unido a proteínas coma o libre. En contraste, o calcio ionizado é unha medida do calcio libre. Un nivel anormalmente alto de calcio no plasma denomínase hipercalcemia e un nivel anormalmente baixo, hipocalcemia, onde "anormal" se refire xeralmente a valores fóra do rango de referencia.

+ Rangos de referencia para análises de sangue para o calcio Medición Límite inferiorLímite superiorUnidade Calcio ionizado 1,03, 1,10Reference range list from Uppsala University Hospital ("Laborationslista"). Artnr 40284 Sj74a. Issued on April 22, 2008 1,23, 1,30 mmol/L 4,1,Derivado dos valores molares usando a masa molar de 40,08 g•mol−1 4,4 4,9, 5,2 mg/dL Calcio total 2,1,Última páxina de Derived from mass values using molar mass of 40.08 g•mol−1 2,2 2,5, 2,6, 2,8 mmol/L 8,4, 8,5Blood Test Results – Normal Ranges Bloodbook.Com 10,2, 10,5 mg/dL

Os métodos principais para medir o calcio sérico son:Clin Chem. 1992 Jun;38(6):904-8. Single stable reagent (Arsenazo III) for optically robust measurement of calcium in serum and plasma. Leary NO, Pembroke A, Duggan PF. Método da O-Cresolphalein Complexone. Unha desvantaxe deste método é que a natureza volátil do 2-amino-2-metil-1-propanol usado fai necesario calibrar o método cada poucas horas no laboratorio clínico. Método de Arsenazo III. Este método é máis robusto, pero o arsénico do reactivo é perigoso para a saúde.

A cantidade total de Ca2+ presente nun tecido pode medirse usando espectroscopía de absorción atómica, na cal o tecido é vaporizado e queimado. Para medir a concentración de Ca2+ ou a distribución espacial dentro do citoplasma da célula in vivo ou in vitro, poden utilizarse diversos reporteiros fluorescentes. Entre estes están tinguiduras fluorescentes que se unen ao calcio permeables na célula, como Fura-2 ou variantes de preparadas por enxeñaría xenética da proteína fluorescente verde (GFP) como o denominado Cameleon.

Calcio corrixido

Como o acceso ao calcio ionizado non sempre é posible, pode utilizarse no seu lugar o calcio corrixido. Para calcular o calcio corrixido en mmol/L tómase o calcio total en mmol/L e súmase a (40 menos a albumina sérica en g/L) multiplicada por 0,2). Porén, hai certa discusión sobre a utilidade da medida de calcio corrixido, xa que podería non ser mellor que a do calcio total.

Outros animais

Vertebrados