Flúor e Cálcio
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Health & Medicine
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INTRODUÇÃO
% de
elementos
minerais 4 a 5% do
corpo humano
Absorção
“Minerais combinados
com constituintes
orgânicos.”
Quelação
INTRODUÇÃO
Classificação
dos SM:
SM Insolúvel
SM Solúvel
* SM Insolúvel
Fosfato de Cálcio, p.e.
Forma Cristalina (SM+SM)
Forma Combinada (SM+SO)
Hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2), p.e.
Associado com Subst. Orgânica. Para exercer
sua função, não deve haver dissociação
Enxofre na Cisteína,
p.e.
INTRODUÇÃO
* SM Solúvel
Dissolvidos na forma de íons: ânions (F-) e cátions (Na+)
Funções dos SM:
Controle energético
Controle enzimático
Controle do pH Ácido-Base
Formação de Pigmentos
ATP (Fosfato)
Pigmentos Respiratórios e
Fotossintéticos
Neutro
Bicarbonato
(HCO3-)
Fosfato
(PO4-3)
Ácido
H+ + Cl-Base
Bicarbonato
(HCO3-)
INTRODUÇÃO
O Cálcio
* Macroelemento
* + abundante no organismo
(1,1 a 1,2kg)
99% do Cálcio
estão no esqueleto
Tecidos (músculos)
e plasma
Permeabilidade da Membrana
Contração Muscular
Transm. do Impulso Nervoso
Liberação de Hormônios
Mensageiro Intracelular
Coagulação do sangue
Formação da MEC do tecido ósseo, etc.
20
CaCálcio40,078
Actina e Miosina
Força Contrátil
Actina
Miosina
80% m
muscular
Miosina
C-t:
* 2 cadeias pesadas
em α-hélice;
N-t:
* Domínio globular;
* 4 cadeias leves
(sítio ATPase)
Actina e Miosina
Actina
* Abundante em quase
todas as células
eucarióticas;
* Actina G (Globular ou
Monomérica) + ... = Actina
F (Filamentosa)
* Filamento Fino: Actina F
+ Troponina +
Tropomiosina
* Filamentos Grossos –
aglomerado de miosina.
Estrutura do Musc. Esquel.
M. E.Fibras
muscularesRetículo
Sarcoplasmático
* Bandas A:Filamentos grossos +
Sobreposição entre
filamentos grossos e
finos
≠ d eletrônicas
* Bandas I:Filamentos finos.
* Disco Z:Âncora para filamentos finos.
* Linha M:↑ d eletrônica dos filamentos
grossos
Miofibrilas
Contração do Musc. Esquel.
Disco Z e Bandas I vizinhos se aproximam.
Mecanismo Molecular
* Quatro etapas principais;
(1) Ligação do ATP formando fenda [conf.1]
(2) Conf. 2: “Alta energia”, liga-se a Actina G
+ próx. do Disco Z;
(3) Conf. 3: Fecha/ da fenda , liberação de Pi
(4) Conf. 4: “Mov. de força”, aproxima cauda
da Miosina do Disco Z.
Papel do Cálcio
Interação entre
Actina e MiosinaRegulação
Complexo
Troponina e
Tropomiosina
Tropomiosina
Liga-se aos filamentos finos,
bloqueando o sítio de ligação
para a miosina, e a Troponina.
Troponina
Proteína de Ligação do Ca+2.
Papel do Cálcio
Impulso Nervoso
Liberação do Ca+2
Ca+2 liga-se a Tn
Alteração Conf.
Complexo Tn e Tm
Exposição dos sítios
de ligação
Contração
Biossinalização
Transdução
do sinalInformação
Alteração
Química
Impulso Nervoso
Excitação Células
Sensoriais, Miócitos e
Neurônios
Canais
Iônicos
↑↓ íons
inorgânicos
(Na+, K+,
Ca+2...)
Ligante no
Receptor
Alteração
no Vm
Ativado
Membrana
Polarizada
Bomba de
Na+ e K+
Vm = -60 a -70
mV
Impulso Nervoso
Sinalização
S.N.Neurônios Corpo celular
Potencial de
ação
Terminação
Nervosa
Neurotrans-
missores
Canais Iônicos abertos por voltagem:
Canal de Na+
Canal de K+
Canal de Ca+2
Potencial de
Repouso (canais de
Na + fechados)
Neurotransmissor
Abertura de Canais
de Na +Despolarização
Abertura de
Canais de K + Repolarização
Restabelecimento
do Potencial de
Repouso
Impulso Nervoso
Papel do Cálcio
Extremidade
distal do
axônio
Despola
rização
Abertura dos
Canais de
Ca+2
Ca+2
E.C.
↑ [ ] Ca+2
I.C.
Liberação de
Acetilcolina
Fenda
Sináptica
Receptores
Pós-
sinápticos
Ca⁺⁺ Ca⁺⁺
A concentração de cálcio no espaço extracelular
é normalmente mantida entre 2,2 e 2,6 mmol/L
(8,8 a 10,5 mg/dL), graças à ação integrada de
três hormônios reguladores:
1 - Paratormônio (PTH)
2 - a vitamina D [1,25(OH2D3 ]
3 - e, em menor grau, a calcitonina (CT)
Balanço Interno e Externo do Cálcio
O PTH é um hormônio peptídico produzido pelas paratiróides, um
conjunto de quatro minúsculas glândulas pesando 50 mg cada.
Ser Val Ser Glu Ile Gln Leu Gly Lys His Leu Asn
Ser
Met
Glu
ArgValGluTrpLeuArgLysLysLeuGlnAspValHisAsnPhe
Val
AlaLeu
Gly Pro
Ala
Leu Ala Pro Arg Asp Ala Gly Ser Gln Arg Pro Arg
Lys
Lys
Glu
AspAsnValLeuValGluSerHisGluLysSerLeuGlyGluAlaAsp
Lys
Ala
Asp Val Asp Val Leu Thr Lys Ala Lys Ser Gln
Met His Asn LeuH2N
COOH
Balanço Interno e Externo do Cálcio
R
A secreção do PTH é extremamente
sensível a variações da concentração
intracelular de cálcio.
PTH
Graças a esse mecanismo extremamente sensível,
o PTH é capaz de regular estreitamente a
concentração de cálcio no meio extracelular. O
PTH faz isso agindo diretamente em dois tecidos-
alvo:
Balanço Interno e Externo do Cálcio
O esqueleto contém cerca de 1 kg de
cálcio, o que constitui um imenso
reservatório desse íon.
Balanço Interno e Externo do Cálcio
Perdendo por exemplo 100 mg do íon
todos os dias, serão necessários 1000
dias, ou cerca de 3 anos, para que ele
perca 10% dessa reserva e chegue
portanto a um quadro grave de
desmineralização óssea.
Balanço Interno e Externo do Cálcio
Liberação 500 mg/dia
Incorporação 500 mg/dia
Balanço Interno de Cálcio
Absorção resultante =
Excreção urinária =
Secreção100 mg/dia
Absorção300 mg/dia
Balanço Externo de
Cálcio
Liberação 500 mg/dia
Incorporação 500 mg/dia?
Por que os ossos incorporam
e liberam cálcio
continuamente? E qual o
papel do PTH nesse processo?
Balanço Interno de Cálcio
Para compreender melhor esse
processo, é necessário examinar a
estrutura microscópica do osso.
Balanço Interno de Cálcio
O aspecto microscópico do tecido ósseo varia
conforme a região examinada
Porção Trabecular
Porção Cortical
Porção Medular
1) a reabsorção, ou seja, a destruição de um pequeno
trecho do osso ...
medula óssea
trabéculas
ósseas
... e 2) a formação, que consiste na reposição subseqüente
desse trecho destruído
medula óssea
trabéculas
ósseas
Nas ilustrações que se seguem o
processo de remodelação é
ilustrado em maior detalhe
Medula óssea
Trabécula óssea
Medula óssea
Trabécula óssea
Estímulo mecânico
Estímulos hormonais (por exo: PTH)
Osteoclastos
A aplicação de forças mecânicas e/ou a ação de mediadores
químicos terminam por estimular os osteoclastos ...
Medula óssea
Trabécula óssea
Osteoclastos
Reabsorção óssea
... dando início ao processo de reabsorção óssea, e à liberação
de cálcio e fósforo
P
Medula óssea
Trabécula óssea
Osteoclastos
Osteoblastos
Mais osteoclastos são atraídos para a área de reabsorção, enquanto
alguns osteoblastos já chegam ao local para dar início ao processo de
formação óssea
Medula óssea
Trabécula óssea
Osteoclastos
Osteoblastos
Formação da matriz osteóide
Enquanto os osteoclastos prosseguem em sua tarefa, os osteoblastos
começam a depositar matriz osteóide (colágeno, proteoglicanos etc)
para preencher a lacuna que se formou.
Finda a reabsorção, os osteoclastos saem de cena, enquanto os
osteoblastos continuam a depositar a matriz osteóide. Esses mesmos
osteoblastos iniciam o processo de mineralização (deposição de cálcio
e fósforo) da matriz recém-formada
Medula óssea
Trabécula ósseaTrabécula óssea
Osteoblastos
Osteoclastos
Matriz osteóide
Mineralização da matriz osteóide
Medula óssea
Trabécula óssea
Matriz osteóide
Mineralização da matriz osteóide
Osteoblastos
A formação de matriz, seguida de sua mineralização, prossegue até
preencher todo o vazio deixado pelos osteoclastos...
Medula óssea
Trabécula óssea
... após o que também os osteoblastos se retiram, deixando atrás de si
o tecido ósseo renovado
TECIDO ÓSSEO RENOVADO
PTH
Reabsorção500 mg/dia
Incorporação 500 mg/dia
EFEITO DO PTH SOBRE O BALANÇO
INTERNO DE CÁLCIO
PTH
Quando o cálcio sérico cai,
as paratiróides são
estimuladas e respondem
com um aumento da
secreção de PTH, de
acordo com a curva
característica, elevando a
concentração do hormônio
no plasma[Ca
++], mmol/L
1
10
100
1000
1 2 3 4
PT
H,
pg
/mL
PTHPTH
[Ca++
], mmol/L
1
10
100
1000
1 2 3 4
Quando o cálcio sérico cai,
as paratiróides são
estimuladas e respondem
com um aumento da
secreção de PTH, de acordo
com a curva característica,
elevando a concentração do
hormônio no plasma
PT
H,
pg
/mL
1 2 3 4
Os osteoclastos abrem diversas frentes de reabsorção,
dissolvendo a hidroxiapatita e liberando cálcio ionizado para o
meio
Osso
PTH
osteoblasto
osteoclasto
O PTH age sobre os osteoblastos, que possuem um receptor
específico para esse hormônio, fazendo-os emitir aos osteoclastos a
informação de que é necessário iniciar o processo de reabsorção
Como resultado, a taxa de reabsorção
óssea supera momentaneamente a de
formação, aumentando a concentração
extracelular de cálcio
Liberação 600 mg/dia
Incorporação 500 mg/dia
PTH
A concentração sérica de cálcio se eleva,
agindo sobre as paratiróides e deprimindo a
secreção de PTH
Liberação 600 mg/dia
PTHPTH
Incorporação 500 mg/dia
Com isso, a concentração extracelular de
cálcio retorna ao normal, o mesmo
ocorrendo com a concentração plasmática
do PTH.
[Ca++
], mmol/L
1
10
100
1000
1 2 3 4
PT
H,
pg
/mL
Evidentemente, ocorreria exatamente o
inverso se de início a concentração
extracelular de cálcio tivesse
aumentado
[Ca++
], mmol/L
1
10
100
1000
1 2 3 4
O esqueleto funciona assim como um
grande reservatório de cálcio, que o PTH
utiliza para impedir variações bruscas da
concentração extracelular de cálcio.
Ingestão de cálcio1000 mg/dia
Fezes800 mg/dia
Absorção300 mg/dia
Secreção100 mg/dia
Filtração10.000 mg/dia
Urina200 mg/dia
1,25 (OH)2 Vit D
Absorção9.800 mg/dia
O PTH teria efeito restrito
se se limitasse a recorrer
às reservas ósseas de
cálcio, ou seja, se agisse
apenas no balanço
interno do íon. Ë
necessário também agir
de modo adequado para
limitar a perda (ou o
ganho) de cálcio do
organismo como um todo.
Ou seja, é necessário ao
PTH agir também no
balanço externo de cálcio.
Ingestão de cálcio1000 mg/dia
Fezes800 mg/dia
Absorção300 mg/dia
Secreção100 mg/dia
Filtração10.000 mg/dia
Urina200 mg/dia1,25 (OH)2 Vit D
Absorção9.800 mg/dia
EFEITO DO PTH SOBRE O BALANÇO
EXTERNO DE CÁLCIO
O PTH interfere de duas maneiras no
balanço externo de cálcio.
Em primeiro lugar, o PTH tende a
diminuir a excreção urinária de cálcio.
Lembrar que apenas o cálcio iônico é filtrado nos glomérulos.
Balanço Externo de
Cálcio
O PTH diminui a FECa% graças a seu efeito
sobre o túbulo distal, onde o hormônio aumenta
a quantidade de canais específicos na
membrana luminal
Filtração10.000 mg/dia
ATP
Na++
PTH
Em segundo lugar, o PTH estimula as
células do túbulo proximal a produzir a
forma ativa da vitamina D
PTH
Vitamina D
Ingestão de cálcio1000 mg/dia
Fezes800 mg/dia
Absorção300 mg/dia
Secreção100 mg/dia
Filtração10.000 mg/dia
Urina200 mg/dia
1,25 (OH)2 Vit D
Absorção9.800 mg/dia
EFEITO DA VITAMINA D SOBRE O
BALANÇO EXTERNO DE CÁLCIO
A vitamina D é obtida, sob forma de
precursores, através de duas fontes:
Vitamina D3
(colecalciferol)
Ingestão de vegetais contendo a vitamina D2,
também conhecida como ergocalciferolVitamina D2
(ergocalciferol)
Vitamina D
1
2
Síntese cutânea, num processo que requer
a exposição do indivíduo à luz UV solar.
Neste caso, gera-se o colecalciferol , ou
vitamina D3
Tanto a vitamina D2 quanto a vitamina D3 sãolevadas ao fígado, onde são transformados na25-hidroxi-vitamina D, ou 25(OH)-D3
D3
D2
25(OH)-D3
D2
1,25(OH)2-D3
Vitamina D
Ca
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
CM
CB
Ca++
Ca++
Na mucosa intestinal, a 1,25(OH)2-D3 atua sobre a absorção
de cálcio estimulando várias das etapas desse transporte:
Ca++
ATP
ATP
Ca
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
CM
CB
Ca++
Ca++
A 1,25(OH)2-D3 aumenta o número de canais de
cálcio na membrana luminal ...
Ca++
ATP
ATP
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
CM
CB
Ca++
Ca++
... aumenta a quantidade de proteínas transportadoras de
cálcio (calmodulina e calbindina) no citosol ...
Ca++
ATP
ATP
Ca
Ca
... aumenta a quantidade de Ca-ATPase na membrana
basolateral ...
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
ATP
ATP
ATP
ATP
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
CM
CB
Ca++
Ca++
Ca++
ATP
ATP
ATP
ATP
... aumentando ainda a permeabilidade da junção intercelular de
cálcio, estimulando assim a absorção passiva do íon
1,25(OH)2-D31,25(OH)2-D3
Na carência de 1,25(OH)2-D3
A absorção intestinal de cálcio cai
drasticamente
Já a absorção intestinal de fosfato é menos
dependente da 1,25(OH)2-D3 , caindo pouco
quando os níveis desta se reduzem
Vitamina D
Além de sua influência
sobre o proces-
samento renal de
cálcio, o PTH aumenta
a excreção urinária de
fosfato
PTH
Urina
+
Esse efeito ocorre porque o PTH inibe o cotransporte sódio-
fosfato na membrana luminal das células do túbulo
proximal.
K+
Na+
Na+
P
PTH
PA-
Como o túbulo
proximal
absorve cerca
de 85% do
fosfato filtrado,
a rejeição de
fosfato nesse
segmento leva a
um aumento da
fração de
excreção de
fosfato
(FEHPO4%) e a
uma fosfatúria
intensa.
DISTAL
ALÇA FINADESCENDENTE
ALÇAESPESSA
COLETOR
ALÇA FINAASCENDENTE
PROXIMAL
CARGA FILTRADA = 7.000 mg/dia
Lembrar que existe uma relação recíproca
entre as concentrações de cálcio e de
fosfato
6
8
10
12
4 6 8 10 12[HPO4--], mg/dL
[Ca+
+ ], m
g/d
L
HIPERCALCEMIA E HIPOCALCEMIA
Ca⁺⁺ Ca⁺⁺
HIPOCALCEMIA
Hiper-reflexia;
Abalos musculares espontâneos;
Cãibras e sensação dedormência
HIPERCALCEMIA
Constipação;
Polidipsia;
Poliúria;
Sinais neurológicos de hiporeflexia;
Letargia, coma e morte.
INTRODUÇÃO
O Flúor
* + eletronegativo
* Naturalmente presente na crosta terrestre, água e alimentos,
mas nunca sob a forma de elemento puro.
* Fluidos corporais (WAJM et al., 1999): 9
FFlúor
18,9984
Fluoreto (F-)
Ácido Fluorídrico (HF)
* F absorvido no esmalte = resistência
prolongada às cáries
* Oligoelemento
* Outras fontes (aplicação tópica, bochechos,
dentifrícios, etc.)
evitar↑ [ ] fluor Fluorose
O Elemento Flúor
* O Flúor é o 13º elemento mais
encontrado na natureza, gasoso e
não-metálico.
* O Homem consome flúor pela ingestão de vegetais e
bebidas, como chá-preto e animais como camarão e peixe.
O Elemento Flúor
* O consumo ideal preconizado é de
0,05 a 0,07 mg de Flúor/kg de peso
corporal.
* O Flúor é rapidamente
absorvido ao nível do
estômago e do intestino
delgado, geralmente, na
forma HF.
O Elemento Flúor
* Fluoretação da
água: na [ ] 0,7
ppm/F.
* A dieta rica em Ca+2 e Mg+2 está
associada com uma menor absorção
de Flúor.
O Elemento Flúor
* Flúor tem papel fundamental na prevenção e controle das
cáries dentárias.Ca10(PO4)6(OH)2 + 14H+
10Ca2 + 6H2PO4- + 2H2
Toxicidade do Flúor
* Toxicidade é a qualidade que caracteriza o grau de
virulência de qualquer substância nociva para um
organismo vivo ou para uma parte específica desse
organismo.
* Segundo a OMS o consumo de ideal preconizado é de
0,05 a 0,07mg/Kg por dia de flúor.
Toxicidade do Flúor
Toxicidade crônica• A mais freqüente.
• Ingestão de flúor
diariamente acima de
0,5mg/Kg.
Toxicidade aguda
• Extremamente rara.
• Ingestão de flúor de
3-5 mg/Kg.
Toxicidade Aguda
• Extremante rara.
• Exposição industrial
• Alvos multiórgãos.
• Doses letais:
• Criança (até 7 anos) : 15
mg/Kg
• Adulto : 32 -64 mg/Kg
Toxicidade Aguda
• Absorção.
• Órgão regulador da intoxicação.
• Compostos organofluorados
• Liberação do íons de F-
• Ácido fluorídrico
Mecanismo:
Toxicidade Aguda
• Ingestão acidental:
inseticidas ou raticidas –
contendo sódio fluoro-
acetato.
• Atualmente : dentifrício,
bifluoreto de amônio, ejecta
vulcânica, e a equipamento
de fluoretação da água.
Causas Possíveis:
Sódio Fluoroacetato
Toxicidade Aguda
• Dor abdominal;
• Diarréia;
• Disfagia;
• Hipersalivação;
• Lesão da mucosa;
• Náuseas;
• Vômito;
• Anormalidades deEletrólitos;
• Hipercalcemia;
• Hipocalcemia;
• Hipoglicemia
Sintomas:• Hipomagnesemia
• Sintomas neurológicos:
• Cefaléia
• Fraqueza muscular
• Hiperreflexia
• Espasmos musculares
• Convulsões de pareste-
sias
• Casos graves:
• Falência de órgãos múl-
tiplos.
• Morte.
Toxicidade Aguda
• O tratamento é sintomático com anti-ácido;
• Complexos vitamínicos;
• E o mais importante: afastar-se dos fatores
contaminantes.
Tratamento:
Toxicidade Crônica
• A mais frequente de se acontecer;
• Ingestão de produtos que contém FLÚOR;
• Regiões afetadas:
• Doença relacionada: Fluorose dentária.
• Absorção.
• Ingestão diária de flúor ↑ de 0,05 mg/kg.
• Compostos que contém flúor:
• Absorção Corrente Sanguínea
Mecanismo:
Toxicidade Crônica: Fluorose
Dentária
Cavidade Bucal
Toxicidade Crônica
• Incorporação de diversas fontes
de flúor:
• Cremes dentais
• Soluções para bochecho
• Géis
• Água fluoretada
• Chá - Tea brick
• Poeiras de flúor - industria
Causas Possíveis:
Toxicidade Crônica
Sintomas:
Sem Tratamento
Toxicidade Crônica
• Acompanhamento médico de no minimo 2 x ao
ano.
• Evitar compostos fluoretado
• Evitar água fluoretada.
Tratamento: