Author: Gianpiero Pescarmona Date: 21/10/2007
They include:
Linus Pauling Institute, Micronutrient Information Center
Il calcio è uno dei minerali più abbondante nel corpo umano, essenziale alla crescita e allo sviluppo. La sua concentrazione plasmatica va da 8.50 a 10.50 mg/dl di sangue, circa il 99% del calcio presente nell’organismo è concentrato nei denti e nelle ossa; il resto circola nel sangue, dove ha un ruolo indispensabile in importanti processi quali la contrazione del cuore e dei muscoli. E’ importante ricordare che il calcio è maggiormente concentrato nello spazio extracellulare. Nel siero il 46% del calcio è legato alle proteine (80% albumina e 20% globulina); il 10% è associato ad acidi come citrato e bicarbonato e il 24% è in forma ionizzata libera.
Un individuo adulto ha una concentrazione di magnesio di 1000 mmol di cui il 50% si trova nello scheletro. La concentrazione di magnesio intracellulare è maggiore rispetto a quella extracellulare. Nel siero, il 32% di magnesio è legato a proteine, il 13% è legato ad acidi come il citrato e il fosfato ed infine, il 55% è presente in forma libera ionizzata.
La quantità di fosfato totale in un adulto è di 27000 mmol, di cui l’85% si trova nelle ossa. Il fosfato è il più abbondante anione intracellulare. Una quantità adeguata è richiesta per processi liberanti energia. Esso può essere sia in forma inorganica che essere legato organicamente ad esempio il Glucosio 1P.
La sua concentrazione plasmatica va da 96 a110 meq/l, è una sostanza estremamente diffusa in natura sotto forma di anioni. Quindi esso è sempre legato a un atomo di carica positiva, per esempio di sodio o di potassio, con cui forma dei sali; o di idrogeno, con cui forma l’acido cloridrico. Il cloro costituisce i 2/3 degli anioni presenti nel plasma sanguigno, e figura in tutti i tessuti del corpo in misura non meno rilevante del sodio. Ne sono ricche anche le cellule dello stomaco che fabbricano l’acido cloridrico gastrico.
Il potassio è invece il più importante catione intracellulare. Nelle cellule la sua concentrazione è in media di 150 meq/l, mentre nei liquidi extracellulari la sua concentrazione è di 4-5 meq/l. E’ particolarmente importante per l’efficienza del lavoro del miocardio e nella conduzione degli impulsi nervosi. Un ruolo chiave nell’omeostasi del K+ è svolto dall’ aldosterone. In condizioni normali il bilancio di massa accoppia l’escrezione di K+ alla sua ingestione. Se l’assunzione supera l’escrezione e il K+ plasmatico aumenta, l’aldosterone è rilasciato nel sangue per effetto diretto dell’ipercaliemia sulla corteccia surrenale. L’aldosterone, agendo sulle cellule P del neurone distale, mantiene i canali ionici apicali di queste cellule aperti per più tempo e aumenta l’attività della Na+/K+ – ATPasi, accentuando l’escrezione renale di K+. I cambiamenti della concentrazione extracellulare di K+ extracellulare influenzano il potenziale di membrana a riposo di tutte le cellule. Se la concentrazione di K+ nel plasma (e nel LEC) diminuisce (ipocaliemia) il gradiente di concentrazione tra le cellule e il LEC aumenta, una maggiore quantità di K+ lascia la cellula e il potenziale di membrana a riposo diviene più negativo. L’ipocaliemia ad esempio determina debolezza muscolare a causa della maggiore difficoltà dei neuroni iperpolarizzati ad innescare potenziali d’azione e in questa situazione c’è il pericolo di arrivare all’insufficienza dei muscoli respiratori e del muscolo cardiaco. L’ipocaliemia moderata può essere corretta mediante la somministrazione orale dello ione e con l’ingestione di cibi ricchi di potassio come le banane e il succo d’arancia. Se la concentrazione di K+ nel LEC aumenta (ipercaliemia) il gradiente di concentrazione diminuisce e una maggiore quantità di K+ resta nella cellula depolarizzandola. Questa condizione rende i tessuti più eccitabili e successivamente le cellule sono incapaci di ripolarizzarsi completamente e diventano meno eccitabili Va ricordato che le alterazioni del bilancio del potassio possono essere determinate da patologie renali, dalla perdita di K+ per diarrea o dall’ assunzione di alcuni tipi di diuretici che impediscono il completo assorbimento renale di K+. Anche un’inappropriata correzione della disidratazione può determinare alterazioni della concentrazione del K+.
Il sodio è il catione extracellulare più importante. La sua concentrazione plasmatica va da 135 a 145 meq/l, ha notevole importanza per l’equilibrio acido-base. Il sodio non si presenta mai isolato nell’organismo: lo si trova sotto forma di cloruro di sodio più conosciuto come sale da tavola o di bicarbonato. L’aggiunta di NaCl all’organismo produce una aumento dell’osmolarità. Questo stimolo produce la secrezione di vasopressina e sete. La vasopressina rilasciata fa sì che i reni conservino acqua e concentrino le urine. La sete ci spinge a bere acqua o altri liquidi. L’aumento dell’assunzione di liquidi diminuisce l’osmolarità, ma l’assunzione combinata di sali e acqua determina un aumento del volume del LEC e della pressione ematica. I reni rappresentano il sito primario per l’escrezione di Na+, e in condizioni normali la quota di Na+ che lascia l’organismo attraverso le feci e o il sudore è bassa. Anche se comunemente si parla di ingestione e perdita di sale (NaCl), l’organismo controlla solo il riassorbimento renale di Na+. Il trasporto di Cl di solito accompagna quello di Na+, o indirettamente per via del gradiente elettrochimico generato dal trasporto di Na + o direttamente tramite trasportatori di membrana o il simporto Na+/Cl- del tubulo distale. Il riassorbimento di sodio nel tubulo distale e nel dotto collettore è regolato dall’ormone steroideo aldosterone : maggiore è la concentrazione di aldosterone, maggiore sarà il riassorbimento di sodio. Poiché uno dei bersagli dell’aldosterone è la Na+/K+ ATPasi, l’aldosterone determina anche la secrezione di K+. L’aldosterone è sintetizzato a livello della corteccia surrenale, sopra il polo di ciascun rene. Esso è secreto in circolo e trasportato da una proteina trasportatrice al bersaglio. Il bersaglio principale dell’aldosterone è rappresentato dalle cellule principali o cellule P la cui membrana apicale contiene canali passivi permeabili al Na+ (detti ENaC, da Epithelial Na Channels) e al K+ (detti ROMK, da Renal Outer Medulla K+ Channel).
L’aldosterone entra nelle cellule P per diffusione semplice. La risposta delle cellule P è articolata nelle seguenti fasi:
1. L’aldosterone si combina con una recettore citoplasmatico
2. Il complesso ormone- recettore attiva processi di trascrizione nel nucleo
3. Sono sintetizzate nuove proteine canale e pompe
4. Le proteine la cui sintesi è indotta dall’aldosterone modificano proteine esistenti
5. Il risultato è un aumento del riassorbimento di Na+ e della secrezione di K+
La secrezione dell’aldosterone è controllata in due modi:
a) La corteccia surrenale percepisce direttamente l’osmolarità. Quando l’osmolarità aumenta più del normale, la secrezione dell’aldosterone è inibita. La mancanza di aldosterone fa sì che meno sodio venga riassorbito nel tubulo distale. In questa condizione la secrezione di aldosterone aumenterà per conservare acqua compensando così l’effetto dei bassi livelli di aldosterone per diminuire l’osmolarità dei fluidi corporei. L’effetto netto sull’escrezione di urina è un calo della quantità di urina escerta con un aumento dell’osmolarità dell’urina.
b) Quando i reni percepiscono una bassa pressione ematica (che risulta in un minor tasso di filtrazione attraverso il tubulo) attivano una risposta complessa per aumentare la pressione sanguigna e conservare volume. Cellule specializzate (cellule juxtaglomerulari) nelle arteriole afferenti ed efferenti producono renina, un peptide che dà inizio ad una cascata ormonale che produce angiotensina II la quale stimola la corteccia surrenale a produrre aldosterone, il quale facilita il riassorbimento di acqua facendo aumentare il volume ematico e di conseguenza la pressione arteriosa.
Da notare che in questa condizione, il corpo sta tentando di conservare volume quindi viene stimolata la secrezione di ADH e il riassorbimento di acqua aumenta. Siccome l’aldosterone fa aumentare il riassorbimento di sodio, l’effetto netto è la ritenzione di liquidi che aumenta l’osmolarità e stimola la sete. L’effetto netto sull’escrezione di urina è una diminuzione della quantità di urina escreta, con un’osmolarità minore rispetto all’esempio precedente. L’assunzione di liquidi e cioè una maggiore assunzione di acqua fa aumentare il volume LEC e di conseguenza la pressione arteriosa. Se aldosterone e vasopressina aumentavano il riassorbimento di Na+ e acqua, si ipotizzò che altri ormoni potessero determinare la perdita di Na+ (natriuresi) e di acqua (diuresi) nelle urine. Negli anni 80 un gruppo di ricercatori canadesi scoprì una famiglia di ormoni detti peptidi natriuretici che sembravano essere antagonisti endogeni del RAAS (Renin-Angiotensin-Aldosterone System). Tali peptidi sono rilasciati dal cuore quando le cellule miocardiche sono stirate più del normale, come si verifica con l’aumento della volemia. Essi si legano a recettori di membrana che agiscono tramite un sistema di secondi messaggeri che coinvolge cGMP. A livello sistemico aumentano l’escrezione di Na+ e di acqua inibendo il rilascio di renina, aldosterone e vasopressina che rafforzano l’effetto natriuretico-diuretico. Infine essi agiscono sul centro di controllo cardiovascolare del bulbo per ridurre la pressione arteriosa.
