Context
Veurem els moviments de l’ió calci pel sistema circulatori constituint la calcèmia que és la concentració de calci en el plasma. També farem una curta descripció com a observadors externs d’algun d’aquests moviments.
Origen i absorció de calci pels organismes
Com quasi tots els elements presents en els organismes i que formen les seves molècules, el calci prové de l’explosió d’algunes estrelles de generacions estel·lars anteriors (alguns elements es poden formar també en el mitjà interestel·lar). El calci és el cinquè element més abundant a l’escorça terrestre i el tercer metall més abundant, després del ferro i l’alumini.
El compost de calci més comú a la Terra és el carbonat de calci, que es pot trobar per exemple en la pedra calcària i les restes fòssils d’organismes marins primitius. És un element essencial per a la vida. Es calcula que un 2% del pes d’una persona és calci, del qual el 99% es troba en els ossos i la resta en teixits i líquids corporals intervenint decisivament en el metabolisme cel·lular. Pocs processos cel·lulars no impliquen al calci i el seu paper biològic és determinant en molts aspectes del funcionament del cos humà. Permet la contracció dels músculs, actua com a mediador intracel·lular, com a segon missatger de senyals externes hormonals o de neurotransmissors, regula proteïna cinases que exerceixen funcions de fosforilació, està present en els ossos i dents i acaba determinant la coagulació de la sang. Heus aquí la gran importància d’aquest element en les funcions de la vida.
És un rellevant component de la dieta. La quantitat diària recomanada per als adults és d’un gram que ha d’augmentar, però, en un 30% durant el creixement, l’embaràs i la lactància, i també després de la menopausa. Productes rics en calci són la llet, els vegetals i el peix. El calci s’absorbeix al llarg del tracte gastrointestinal, principalment en el duodè per un mecanisme de transport controlat per la vitamina D que facilita la captació de calci pels enteròcits. El principal magatzem de calci dins dels enteròcits i altres cèl·lules és el reticle endoplasmàtic i les seves vesícules (figura 43). La proteïna intracel·lular calbindina s’uneix al calci i el transporta a l’altre extrem de la cèl·lula, a prop dels vasos sanguinis, on un cotransportador de sodi/calci i una bomba activa de calci el treuen de l’enteròcit. Això no obstant, una certa part de calci hidrosoluble s’absorbeix directament de forma passiva al llarg de tot l’intestí. La forma normal d’excretar excessos de calci és per la femta i per l’orina.
Figura 43. Enteròcit i absorció del calci.
El calci, una vegada en l’interior dels capil·lars sanguinis i limfàtics, en el teixit conjuntiu a sota de l’epiteli intestinal, pot estar ionitzat i lliure que és la forma funcional metabòlica més rellevant. També pot estar unit a fosfats o proteïnes com l’albúmina. Donat l’elevat nombre de funcions rellevants que fa aquest ió, el calci sèric s’ha de mantenir en nivells molt ajustats (8,8 a 10,8 mg/dL). Així, la concentració sèrica del calci ionitzat està regulada de forma complexa per l’hormona paratiroide (parathormona), la calcitonina i la vitamina D com veurem en aquest capítol i en el següent.
El calci esquelètic, en els ossos, té un component estable, i un component ràpidament intercanviable, que participa en les activitats metabòliques i que es pot mobilitzar per qualsevol necessitat de calci que pugui tenir lloc i així mantenir una calcèmia estable. El calci es presenta en els ossos sota la forma de microcristalls d’hidroxiapatita, que és fosfat de calci i que s’organitza a sobre de fibres de col·lagen subministrant-li força i rigidesa. En el procés de formació i remodelació òssia (vegeu el següent capítol) participen les cèl·lules osteoclàstiques (cèl·lules de resorció òssia) i els osteoblasts (cèl·lules formadores), controlades al seu torn, per diverses hormones sistèmiques (parathormona i calcitonina), l’estat nutricional de vitamina D i altres factors reguladors del creixement com les hormones anabolitzants, en particular l’hormona del creixement o somatotropina.
Descripció d’un observador extern
Un imaginari observador que pogués seguir a un àtom de calci el veuria arribar a la Terra, durant la seva formació, en un meteorit des de la nebulosa planetària solar, des del cinturó d’asteroides també en formació, entre els primitius Mart i Júpiter. El meteorit provindria a la vegada d’una supernova rica en calci. Avui en dia els meteorits es veuen de diferents colors, a causa del material del qual estan fets. En aquell temps, si algú hagués pogut veure el meteorit caure, no el veuria de cap color. En aquell moment no hi havia massa atmosfera en la Terra per produir el fregament necessari en la pedra durant la seva caiguda, escalfar-la i il·luminar-la del color violeta del calci vaporitzant-se. Els meteorits turquesa estan compostos de magnesi i els taronges són bàsicament de ferro. Colors en el cel.
El primer ésser viu que ben bé podria haver captat l’àtom de calci en passar molts mil·lennis després de la seva caiguda, podria ser una petxina que incorporaria aquest element a la seva closca insoluble i protectora en forma de carbonat càlcic. Podríem imaginar que quan la cloïssa va morir qui sap com, la closca va quedar ensorrada en l’aiguamoll poc profund on vivia juntament amb altres milers de closques barrejades amb la pols portada pels vents de l’entorn proper i sediments arrossegats pels rierols que després de les pluges feien cap als bassals. En anar passant els anys, aquell sediment va esdevenir una roca calcària sedimentària, una gruixuda placa formada inicialment en el fons de l’aigua i posteriorment plegada durant i després d’un ascens progressiu cap a la superfície moguda per les forces que formen muntanyes. També amb un gran augment de gruix en anar acumulant material i rebre pressions de tot arreu, dels costats, per acabar elevant-se i formar turons.
Les pluges de molts anys més varen anar clavillant i foradant els turons, i acumulant aigua en escletxes i bassetes sota la superfície i, quan venien noves pluges, aquesta aigua sobreeixia per forats i fonts d’aigua fresca i bona. Aquesta aigua portava dissolt un xic de carbonat de calci i entre aquestes molècules, un dia, va sorgir el nostre calci que voldríem seguir. Els seus moviments i destí podrien seguir molts camins a partir d’aquest moment, el camí seguit, però, podem imaginar que va coincidir amb el d’un caminaire assedegat que va beure de la font del corriol.
Podem seguir una trajectòria d’aquest calci i la implicació funcional entre totes les plausibles (figura 43). En la primera part de l’intestí, el duodè, aquest calci, aquest àtom ionitzat, va ser capturat per una cèl·lula absortiva intestinal, un enteròcit. Una molècula de la proteïna transportadora DMT1 situada en la superfície de l’enteròcit va tocar al calci i el va deixar anar. DMT1 transporta cap a l’interior de les cèl·lules metalls com el ferro, el coure (Cu), el cinc (Cn), el cobalt (Co) i altres metalls però no al calci. El calci és absorbit en el duodè per un mecanisme de transport controlat per la vitamina D (calciferol).
Moltes vitamines, que són importants reguladors de reaccions metabòliques, han de ser captades amb els aliments. Les principals fonts d’aquesta vitamina D són els olis de peix i la llet. Així mateix, la radiació ultraviolada solar pot transformar una molècula precursora esteroidal produïda pel mateix organisme o bé derivada de la ingesta de vegetals en la vitamina D3 (colecalciferol). D’aquesta manera, la vitamina D3 pot actuar sobre un receptor dintre del nucli de l’enteròcit (VDR) o bé sobre el mateix receptor (en un altre lloc de la molècula) ancorat en la membrana superficial, luminal, de l’enteròcit. En el primer cas modifica l’expressió del genoma i la seva transcripció per a la producció de proteïnes específiques enterocítiques relacionades amb el metabolisme del calci com per exemple la calbindina. En el segon cas, modifica directament l’entrada de calci des de l’exterior per canals o transportadors, el que possibilita que sigui captat per la calbindina i emmagatzemat en l’interior de vesícules temporalment. També pot ser portat directament cap a l’altre costat de l’enteròcit, cap a la seva base, on una bomba de calci que consumeix ATP i també un cotransportador de sodi/calci, desplaça aquest ió a prop dels vasos sanguinis capil·lars del teixit conjuntiu on acaba entrant per circular. El calci, una vegada en l’interior dels capil·lars sanguinis i limfàtics, en el teixit conjuntiu a sota de l’epiteli intestinal, pot estar ionitzat i lliure que és la forma funcional metabòlica més rellevant. També, com hem dit abans, pot estar unit a fosfats o proteïnes com l’albúmina.