Ciclo ayuno alimentacion e interrelaciones metabolicas http://www.slideshare.net/danielgoicocheap/ciclo-ayuno-alimentacion

1. INTERRELACIONES METABÓLICAS
Los procesos metabólicos que se llevan a cabo en los diversos tejidos del cuerpo son
interdependientes. No todas las rutas metabólicas principales y procesos del cuerpo operan en
cada tejidoenun momento dado. Según el estado nutricional y hormonal del individuo las rutas
metabólicas pueden estar activas o no.
Los principales procesos que se analizarán serán la glucogenogénesis, glucogenolisis,
gluconeogénesis,glucólisis,síntesisde ácidosgrasos,oxidaciónde ácidosgrasos, actividaddelciclo
del ácido cítrico, oxidación de aminoácidos, síntesis de proteínas, proteólisis y síntesis de úrea.
Para esto explicaremos qué tejidos son los más activos en diversos procesos, cuándo son estos
procesosmásy menosactivos,ycómo se controlanestosprocesosysucoordinaciónendiferentes
estados metabólicos.
Para adquirir conocimiento de las relaciones entre las rutas metabólicas principales, nos
familiarizaremos con los cambios que tienen lugar en el metabolismo durante el ciclo ayuno-
alimentación.
CICLO AYUNO-ALIMENTACIÓN
Estado de buena nutrición
En este estado, la glucosa y los aminoácidos pasan directamente a la sangra desde las células
epiteliales del intestino, pasando al hígado a través de la vena porta. La grasa, en forma de
quilomicronespasaala sangre enun sitiode flujosanguíneorápido.Estoúltimopermite la rápida
distribución de los quilomicrones impidiendo la coalescencia de las partículas de grasa.
El hígado esel primertejidoque tienelaoportunidadde utilizarla glucosade la dieta. Después de
penetrar la membrana plasmática de este tejido, la glucosa se puede convertir en glucógeno
mediante laglucogenogénesis,enpiruvatoylactatomediantela glucólisis, o utilizada en la vía de
las pentosas fosfato para la generación de NADPH para los procesos sintéticos reductores. El
piruvatoformado a partir de la glucosa se puede oxidar a acetil CoA, el cual a, a su vez, se puede
convertirengrasa por el procesode la lipogénesisose puede oxidaraCO2 y agua por el ciclo TCA.
Gran parte de la glucosaque tiene del intestinoevitael hígadoycircula hacia los restantes tejidos
corporales. El cerebro es uno de los principales consumidores de la glucosa sanguínea,
dependiendo casi exclusivamente del catabolismo de este sustrato a CO2 y agua para la
producción de ATP. Otros consumidores importantes de glucosa son los eritrocitos que sólo
puedenconvertirlaglucosaenlactatoy piruvato, y el tejido adiposo que la convierte en grasa. El
músculoenel estado de buena nutrición tiene la capacidad de utilizar glucosa convirtiéndola en
glucógeno o introducirla en las rutas glucolíticas y del ciclo TCA. Diversos tejidos producen,
mediante la glucólisis, lactato y piruvato a partir de la glucosa circulante. El piruvato y el lactato
circulanpor la sangre a lostejidosque son metabolizadores activos de estos sustratos. En estado
de buena nutrición, el hígado y el tejido adiposo son consumidores ávidos del piruvato y del
lactato para el procesode la lipogénesis, incluso cuando en el hombre la mayor parte de la grasa

2. se sintetizaenel hígadoy no enel tejidoadiposo.En el estado de muy buena nutrición, el hígado
utilizalaglucosay noemplealagluconeogénesis.Así,el ciclode Cori,que implicala conversión de
glucosaenlactato enlostejidosperiféricos,seguidade lareconversióndel lactatoenglucosaenel
hígado, se interrumpe en el estado de buena nutrición.
El hígado es también el primer tejido que tiene la oportunidad de absorber de a sangre los
aminoácidos dietarios. Como regla general, el hígado deja pasar a su través la mayoría de
aminoácidos,amenosque laconcentraciónde aminoácidos sea excepcionalmente elevada. Esto
es de un importancia especial en el caso de los aminoácidos esenciales necesarios a todos los
tejidoscorporalesparalasíntesisde proteínas.El hígado puede catabolizar aminoácidos, pero los
valoresde Kmcon respectoa losaminoácidosde muchasde lasenzimasimplicadas son elevados,
permitiendo que los aminoácidos se encuentres en exceso antes de que se produzca un
catabolismo significativo. Por el contrario, las enzimas cargadores de los tRNA implicados en la
síntesis de proteínas tienen unos valores de Km para los aminoácidos mucho más bajos. Esto
asegura que en tanto estén presentes todos los aminoácidos, pueda tener lugar la síntesis de
proteínassegúnse necesite para el crecimiento y para la síntesis de reemplazo. Los aminoácidos
catabolizados en el hígado se pueden oxidar completamente a CO2 y agua, o bien los
intermediariospueden usarse como sustratos de la lipogénesis, cetogénesis o gluconeogénesis.
Así, losaminoácidosenexcesoque no son necesarios para la síntesis de proteínas acaban siendo
convertidosencuerposcetónicos,glucosaograsa,al tiempoque el nitrógenoamínicose convierte
enurea. Losaminoácidosnoretenidosporel hígadose puedenutilizar para la síntesis de proteína
en otros tejidos. El músculo esquelético y el músculo cardiaco tienen una gran capacidad de
transmisión de aminoácidos y de oxidación de los alfa-cetoácidos resultantes dando CO2 y agua.
Los aminoácidosramificados(leucina,isoleucinayvalina) sontratadosde un modo interesante. El
hígado tiene poca capacidad para la transaminación de estos aminoácidos pero tiene una
capacidad considerable para la descarboxilación oxidativa de los alfa-cetoácidos derivados de
estos aminoácidos. En el músculo esquelético ocurre lo contrario, esto es, este tejido tiene
considerable capacidad para la transaminación pero es relativamente deficiente respecto a las
enzimas responsables del catabolismo posterior. La consecuencia es que la mayor parte de la
transaminación tiene lugar en los tejidos periféricos como el músculo esquelético, los alfa-
cetoácidos pasan a la sangre siendo oxidados en el hígado. Los aminoácidos ramificados
constituyenunafuente importante de nitrógenoparalaproducciónde alaninaapartir de piruvato
en el músculo.
Cuandose considerael envíode grasa hacia lostejidos,se debe diferenciarcuidadosamente entre
grasa endógena y grasa exógena. Como se mencionó anteriormente, la glucosa, piruvato y
aminoácidosse puedenutilizarparamantenerlalipogénesishepática.Lagrasa formadaa partirde
esos sustratos se libera del hígado en forma de VLDL para su transporte principalmente al tejido
adiposo. La grasa de la dieta se libera a la sangre en forma de quilomicrones. Tanto los
quilomicrones como las VLDL circulan por la sangre hasta que actúa sobre ellos una enzima
extracelular especial unida a la pared capilar de muchos tejidos. Esta enzima, la lipoproteína
lipasa,esespecialmente abundante sobre la superficie de los capilares del tejido adiposo. Actúa

3. tanto sobre la VLDL que proviene del hígado como sobre los quilomicrones que provienen del
intestino, liberando ácidos grasos mediante rotura hidrolítica de los triacilgliceroles. Los ácidos
grasos soncaptadospor los adopocitos,reesterificados conalfa-glicerol fosfato para la formación
eventual de triacilgliceroles y almacenados como gotas de grasa dentro de estas células.
La elevaciónde la glucosa sanguínea producto de la ingesta de alimentos crea una respuesta por
las células beta del páncreas liberando insulina, que facilita la utilización de la glucosa por el
hígado,músculoy tejidoadiposo.Prácticamente todoloque sucede a la glucosa, los aminoácidos
y la grasa,en el estadode buenanutrición,se sabe que depende,directaoindirectamente,de una
elevada proporción insulina:glucagón.
Disposición de glucosa, amino ácidos, y grasa por varios tejidos en el estado
de buena nutrición. Pag. 528. Text Book of Biochemstry with Clinical correlation
- Devlin

4. Estado temprano del ayuno
El principio del ayuno ocurre cuando cesa la captación de combustible por el intestino. Durante
este periodo transicional es muy importante la glucogenólisis del glucógeno hepático para el
mantenimiento de la glucosa sanguínea.
La lipogénesis está restringida y el lactato, el piruvato y los aminoácidos que se habían utilizado
para mantener este proceso se desvían hacia la formación de glucosa. Así, el ciclo de Cori está
presente comoparte de la producciónde glucosa a partir de lactato por el hígado y volviéndose a
convertir en lactato mediante la glucólisis en los tejidos periféricos tales como los eritrocitos. El
ciclode laalanina,en el que el carbono vuelve al hígado en forma de alanina en lugar de lactato,
tambiénse hace cada vezmás importante comomecanismoparael mantenimientode los niveles
de glucosa sanguínea.
Dado que hay menos cantidad proveniente del intestino y que los niveles sanguíneos son
generalmente bajos,el catabolismode losaminoácidoscomofuentede energíaparalostejidos es
muy bajo en la condición de principio del ayuno
Interrelaciones metabólicas de tejidos en el estado de ayuno temprano.
Pag. 530. Text Book of Biochemstry with Clinical correlation - Devlin

5. Estado de ayuno
A medida que un individuo entra en un estado real de ayuno, ocurren modificaciones en el
metabolismoparaadecuarse alascondicionesactuales.Enlasituaciónde ayuno, del intestino no
viene absolutamente nada de combustible y no queda glucógeno en el hígado para ayudar a
mantener la glucosa sanguínea, la cual ahora depende completamente de la gluconeogénesis
hepática, principalmente a partir del lactato, glicerol y alanina.
Una vez más, los ciclos de Cori y de la alanina juegan papeles importantes en el suministro de
glucosaa los tejidosque dependende este sustratoparalaproducciónde ATP.No obstante, debe
observarse que el Ciclo de Cori y el Ciclo de la alanina no proporcionan carbono para la síntesis
netade glucosa.En estosciclos, la glucosa formada por el hígado tan solo reemplaza la que se ha
convertidoenlactato en los tejidos periféricos. No hay síntesis neta de glucosa. El cerebro oxida
completamentelaglucosaaCO2 y a agua y, probablemente,noparticipade modosignificativo en
ningunode estosdosciclos.De ahí que sea absolutamente necesaria la síntesis neta de glucosa a
partir de algunafuente de carbonoenesta situación. Los ácidos grasos no se pueden utilizar para
la síntesis neta de glucosa ya que no hay ninguna ruta en los animales para tal conversión. De
modoespecífico,el acetil CoA obtenidodel catabolismode losácidosgrasosnose puede convertir
enintermediariotricarbonadode lagluconeogénesis.El glicerol,obtenidode lalipólisisde la grasa
enel tejidoadiposo,funcionacomounsustratoimportante parala síntesisde glucosaenel estado
de ayuno.
Metabolismo del Glicerol. Química Biológica. A. Blanco

6. La mayorparte del carbono necesarioparalasíntesisde glucosaenestascondicionesproviene de
la proteínade losdiversostejidoscorporales,especialmente el músculoesquelético. La secuencia
de acontecimientos se puede describir de la siguiente manera. Las proteínas son hidrolizadas
dentro de las células musculares (proteólisis) produciendo aminoácidos. Una parte de estos
aminoácidosse liberaalasangre y circula hastalos otrostejidos.De manera algo sorprendente la
mayor parte de losaminoácidosno se liberansinoque sonmetabolizadosparcialmente dentro de
las células musculares en las que tuvo lugar la proteólisis. Sólo se liberan tres aminoácidos en
grandes cantidades: alanina, glutamina y glicina. Parece que lo que sucede es que los otros
aminoácidos se metabolizan mediante sus diversas rutas catabólicas para dar intermediarios
(piruvato y alfa-cetoglutarato) que pueden producir alanina y glutamina. A continuación estos
aminoácidos se liberanalasangre de donde puedenser extraídos por el hígado para la formación
neta de glucosa.
Hay pruebasde que gran parte de la glutaminase convierte enalaninaenlascélulasdel riñón del
epitelio intestinal. La glutamina se oxida parcialmente en estas células proporcionando energía
para satisfacer parte de la demanda metabólica de estos tejidos y el carbono y los grupos amino
no empleadosvuelvenaliberarsealasangre, en parte, en forma de alanina y NH4+. De ahí que la
alanina sea, cuantitativamente, el aminoácido gluconeogénico más importante que alcanza el
hígado en el estado de ayuno.
Ciclo glucosa-alanina. Química biológica. A. Blanco

7. La glicina liberada por el músculo se transforma, en parte, en serina en los riñones. La serina
liberadaporlosriñonesala sangre se convierte a continuación en glucosa por el hígado. El tejido
adiposo queda también muy involucrado en el estado de ayuno. Debido a la baja proporción
insulina:glucagónque hayen esta condición, la lipólisis en este tejido está muy activada. Esto da
lugar a niveles elevados de ácidos grasos en sangre que pueden utilizarse como combustibles
alternativos a la glucosa por muchos tejidos. De hecho, el corazón y el músculo esquelético
prefierenutilizarácidosgrasosantesque glucosa,quedandoinhibida la glucólisis por la oxidación
de losácidos grasos.Por otro lado, el cerebro no utiliza ácidos grasos como sustrato ya que estos
compuestos penetran muy poco la barrera hematoencefálica.
Los ácidosgrasos jueganunpapel importante enel hígado,siendooxidadosatravés de la vía de la
beta-oxidación para la provisión de la mayor parte del ATP necesario para respaldar las
necesidades energéticas de la gluconeogénesis. Muy poco acetil CoA generado por la beta-
oxidacióndel hígadose oxidacompletamenteaCO2 y a agua por el ciclo TCA. Dado que durante la
gluconeogénesis hay una tasa pequeña de actividad del ciclo TCA, en estas condiciones, el acetil
CoA formadoa partirde los ácidos grasos se convierte en cuerpos cetónicos por las mitocondrias
hepáticas. Los cuerpos cetónicos se liberan a la sangre para ser usados como fuente de energía
por los diversos tejidos. Al igual que con los ácidos grasos, muchos tejidos prefieren los cuerpos
cetónicos a la glucosa de modo que la presencia de cuerpos cetónicos y ácidos grasos tiene un
efecto de ahorro de la glucosa sanguínea, de modo que puede existir glucosa disponible al
cerebro. A diferencia de los ácidos grasos, los cuerpos cetónicos penetran la barrera
hematoencefálica. Una vez que su concentración en sangre es suficientemente elevada, los
cuerposcetónicosactúancomo buen combustible alternativo para el cerebro. Son incapaces, sin
embargo, de reemplazar completamente las necesidades de glucosa que tiene el cerebro. Los
cuerposcetónicosdisminuyenlautilización de glucosaporel cerebro y, tal como si se anticipasen
a este efecto, también suprimen la proteólisis en el músculo esquelético, disminuyendo hasta
ciertopuntoel despilfarroque,de formainevitable, tiene lugar durante la inanición. Mientras se
mantienenlosnivelesde cuerposcetónicosavaloreselevadosporlabeta-oxidaciónhepática, hay
Catabolismode glutamina enenterocitos.TextBookof BiochemstrywithClinical correlation -
Devlin.Pag.352

8. menos necesidad de glucosa, menos necesidad de aminoácidos gluconeogénicos y menos
necesidad de utilizar tejido muscular mediante proteólisis.
Existe entonces una relación efectiva entre hígado, músculo y tejido adiposo en orden al
suministrode glucosaal cerebro.El hígado funcionasintetizandoglucosa,el musculosuministra el
sustrato(alanina) yel tejidoadipososuministrael ATP(vía oxidación de ácidos grasos) necesarios
para la gluconeogénesis hepática. Esta interacción depende, y es favorecida, por una baja
proporción insulina:glucagón opuesta a la que favorece procesos característicos del estado de
buena nutrición. Los niveles de glucosa son menores en la condición de ayuno, impidiendo la
liberación de insulina y favoreciendo la liberación de glucagón del páncreas para dar una
proporción insulina:glucagón mucho más baja que en el estado de buena nutrición.
Interrelacionesmetabólicasde tejidosenel estado de ayuno. Pag. 531. TextBook
of BiochemstrywithClinical correlation - Devlin

9. Estado de Re-nutrición
En este estado, la grasa es sintetizada al igual que en el estado de buena nutrición. La glucosa es
pobremente extraídaporel hígado.Es más,el hígado permanece esunestadogluconeogénicopor
un par de horas más luego de recibir alimento. En vez de proveer glucosa a la sangre, la
gluconeogénesis hepática provee glucosa-6-fosfato para la glucogenogénesis. La glucosa es
catabolizadaentejidosperiféricos,produciendolactatocomosuministroparala gluconeogénesis.
La gluconeogénesisde aminoácidos específicos absorbidos por el intestino también juega un rol
importante enel restablecimientonormal de los niveles de glucógeno hepático por vía indirecta.
Al disminuir la tasa de gluconeogénesis, la glucólisis se convierte en el principal mecanismo de
disposición de la glucosa, y el glucógeno hepático es mantenido por la vía directa de síntesis a
partir de la glucosa en sangre.
Interrelacionesmetabólicasde tejidosenel estado de re-nutrición.Pag.533. Text
Bookof BiochemstrywithClinical correlation - Devlin