METABOLISMO DE MINERALES

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD CARRERA PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

UPAGU

MINERALESCLASIFICACIÓN

• 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 MINERALESDIVISIÓN DE MINERALES

• MACROMINERALES:MACROMINERALES: Se requieren en cantidades Se requieren en cantidades

mayores amayores a 100 mg/d100 mg/dííaa en la dieta. Ca en la dieta. Ca++++, K, K++, Na, Na++, Mg, Mg++++, ,

ClCl--, P, P--..

• MICROMINERALESMICROMINERALES:: (Elementos traza, oligolementos). (Elementos traza, oligolementos).

Se requieren en cantidades Se requieren en cantidades menores a 100 mg/dmenores a 100 mg/dííaa en en

la dieta. Fe, Se, F, Co, Mn, Cu, etc. la dieta. Fe, Se, F, Co, Mn, Cu, etc.

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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 y en los dientes, donde se combina con fósforo como fosfato de calcio, sustancia dura que le fósforo como fosfato de calcio, sustancia dura que le brinda rigidez al cuerpobrinda rigidez al cuerpo.

INR: es 700mg/día; es mayor durante el crecimiento, embarazo, lactancia y tras la menopausia.

FUENTES: Leche y derivados.

•Cantidades pequeñas de calcio líquidos Cantidades pequeñas de calcio líquidos extracelulares (plasma de la sangre, así como en extracelulares (plasma de la sangre, así como en las diversas células corporales). las diversas células corporales).

•En el suero ionizada y fija a En el suero ionizada y fija a la proteína.la proteína.

•Calcio total del plasma: rango normal es de 8,5 a 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 10,5 mg/dl (2,1 a 2,6 mmol/litro). Menos de 2,1 mmol/litro se denomina hipocalcemia mmol/litro se denomina hipocalcemia

presente

Se encuentra en 2 formas

MINERALES: CALCIO

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 Los niveles recomendados de consumo diario de calcio son los siguientes:diario de calcio son los siguientes:

•Adultos, 400 a 500 mg;Adultos, 400 a 500 mg;•Niños, 400 a 700 mg;Niños, 400 a 700 mg;•Mujeres embarazadas y madres lactantes, Mujeres embarazadas y madres lactantes, 800 a 1 000 mg.800 a 1 000 mg.

MINERALES: CALCIO

• FORMAS ACTIVAS: Fosfato cálcico y la forma iónica, Ca2+

PRINCIPALES FUNCIONES DEL CALCIOFUNCIÓN 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 contribuir a la osteoporosis (pérdida de masa ósea)

En los riñones da lugar a la formación de cálculos

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 a forma activa de vitamina D (1,25 dihidroxicolecalciferol).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 SANGREREGULACIÓN 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 estimu-la 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, afectará a la función de todas las células, ocasionado:-Debilidad muscular.-Hematíes: disminución de la formación de 2,3-difosfoglicerato, por tanto reduce descarga de O2 a tejidos.-Raquitismo y osteomalacia

Puede combinarse con calcio para producir fosfato y depositarse en los tejidos.

• 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

MINERALES: MAGNESIOMINERALES: MAGNESIO

DEFICIENCIA:

• No hay suficiente ATP disponible para las necesarias No hay suficiente ATP disponible para las necesarias reacciones de energía de la célula y para mantener el reacciones de energía de la célula y para mantener el "bombeo enzimático" que lleva al potasio dentro y al sodio "bombeo enzimático" que lleva al potasio dentro y al sodio fuera de las células.fuera de las células.

• El potasio deja la célula y no puede reingresar, y hay un El potasio deja la célula y no puede reingresar, y hay un aumentoaumento

temporal en el nivel del potasio del plasma, lo que crea un temporal en el nivel del potasio del plasma, lo que crea un riesgoriesgo

de arritmia.de arritmia.

• El calcio se precipita dentro de la célula, donde no pertenece, El calcio se precipita dentro de la célula, donde no pertenece, y crea su estrago de excitación y endurecimiento.y crea su estrago de excitación y endurecimiento.

En este estado bajo de magnesio, las células En este estado bajo de magnesio, las células comienzan acomienzan a

funcionar mal en maneras predecibles. Aquí es funcionar mal en maneras predecibles. Aquí es cómo ello sucede:cómo ello sucede:

• La sangre tiende a coagularse aún si no hay herida, corte o La sangre tiende a coagularse aún si no hay herida, corte o hemorragia. Cuando esta coagulación ocurre dentro de los hemorragia. Cuando esta coagulación ocurre dentro de los vasos sanguíneos, puede causar una trombosis y embolia, vasos sanguíneos, puede causar una trombosis y embolia, creando el riesgo de un ataque al corazón o infarto al creando el riesgo de un ataque al corazón o infarto al cerebro.cerebro.

• La secreción de adrenalina aumenta anormalmente. Las La secreción de adrenalina aumenta anormalmente. Las células comienzan a sobre-responder a la estimulación de células comienzan a sobre-responder a la estimulación de la adrenalina.la adrenalina.

• La producción de colesterol y el metabolismo se tornan La producción de colesterol y el metabolismo se tornan anormales.anormales.

• Todas las células musculares, incluyendo aquellas en el Todas las células musculares, incluyendo aquellas en el corazón y en los vasos sanguíneos, tienden a contraerse y corazón y en los vasos sanguíneos, tienden a contraerse y se vuelven incapaces de relajarse.se vuelven incapaces de relajarse.

• Hay un incremento en la producción de Hay un incremento en la producción de radicales libres y una susceptibilidad radicales libres y una susceptibilidad por el estrés ocasionado por la por el estrés ocasionado por la oxidación.oxidación.

• Las arterias se endurecen y desarrollan Las arterias se endurecen y desarrollan la construcción de placas como la construcción de placas como consecuencia de demasiado colesterol consecuencia de demasiado colesterol lipoproteína de baja densidad (LDL o lipoproteína de baja densidad (LDL o "colesterol malo") y de demasiado "colesterol malo") y de demasiado calcio.calcio.

• La glucosa no es adecuadamente La glucosa no es adecuadamente procesada como resultado de la procesada como resultado de la resistencia a la insulina, lo que puede resistencia a la insulina, lo que puede llevar a la diabetes tipo II y a un amplio llevar a la diabetes tipo II y a un amplio espectro de otros desórdenes, todos espectro de otros desórdenes, todos llevando a la enfermedad al corazón.llevando a la enfermedad al corazón.

MINERALES: SODIO, POTASIO Y MINERALES: SODIO, POTASIO Y CLOROCLORO

• 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

FUENTES

Sal, mayoría de alimentos Máyoría de alimentos

FUNCIÓN

Principal catión de los líquidos extracelulares.Concentración: 135 – 145mmol/LNecesario 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 DÉFICIT

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.

EXCESO

Retención de líquido: hipertensión.

Mortal: fibrilación y paro cardiaco.

MINERALES: AZUFREMINERALES: 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 en el crecimiento, embarazo y menstruación

1 mL de pérdida de sangre = 0.5 mg de hierro

• Requerimientos diarios:- Varón adulto 1.0mg- Niño 1.5mg- Mujer menstruando 2.0mg- Mujer embarazada 3.0mg

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 CANTIDAD 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 otras enzimas que contienen hierro

Cadena transportadora de e- citP450 (metabolismo de fármacos), catalasas (rotura H2O2), peroxidasa

8 0,2

Transferrina Transporta Fe desde intestino a tejidos

3 0,08

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: HIERRODEFICIENCIA:

• 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+ + O2

Fe 2+ + H2O2 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 ZINCFUNCIONES DEFICIENCIA

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

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: COBREFUNCIONES 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 superóxido y evita la peroxidación de lípidos y alteraciones en la membrana

Daño tisular

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: bocioLactantes: 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 SELENIO SILICIO FLUOR

FUENTE 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

EXCESO 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