2. IMPORTANCIA BIOMÉDICA
Metabolismo es el término que se usa para describir la interconversión de compuestos químicos en el cuerpo,
las vías que siguen moléculas individuales, sus interrelaciones, y los mecanismos que regulan el flujo de
metabolitos a través de todo el organismo. Las vías metabólicas se clasifican en tres categorías:
1) Las vías anabólicas, que son las implicadas en la síntesis de compuestos de mayor tamaño y más complejos a
partir de precursores de menor tamaño, por ejemplo, la síntesis de proteína a partir de aminoácidos, y la
síntesis de reservas de triacilglicerol y glucógeno. Las vías anabólicas son endotérmicas.
2) Las vías catabólicas, que están involucradas en la desintegración de moléculas de mayor tamaño; por lo
general implican reacciones oxidativas; son exotérmicas; dan por resultado equivalentes reductores y
principalmente por medio de la cadena respiratoria, produciendo ATP.
3) Las vías anfibólicas, que se presentan en las “encrucijadas” del metabolismo, y actúan como enlaces entre las
vías anabólicas y catabólicas, por ejemplo, el ciclo del ácido cítrico.
El conocimiento del metabolismo normal es esencial para entender las anormalidades que fundamentan la
enfermedad. El metabolismo normal incluye adaptación a periodos de inanición, crecimiento, ejercicio,
embarazo y lactancia.
En nuestra profesión sirve, principalmente para poder orientar a los pacientes sobre la condiciones de ayuno en
que deben presentarse al laboratorio, dependiendo de los análisis que les han indicado. Con el propósito de
que la condiciones pre-analíticas de la muestra favorezcan obtener resultados confiables.
3. El metabolismo anormal puede producirse por deficiencias nutricionales, deficiencia de enzimas, secreción
anormal de hormonas, o por las acciones de fármacos y toxinas.
Un ser humano adulto de 70 kg requiere alrededor de 1,920 a 2,900 kcal, provenientes de combustibles
metabólicos cada día, según la actividad física individual.
Los animales de mayor tamaño necesitan menos y los animales de menor tamaño más, por kg de peso corporal.
Los niños y animales en crecimiento tienen un requerimiento, proporcionalmente mayor debido al costo de
energía del crecimiento.
En los seres humanos este requerimiento se satisface a partir de carbohidratos: 40 a 60%, lípidos, sobre todo
triacilglicerol, 30 a 40% y proteína 10 a 15%.
La cantidad de carbohidratos, lípidos y proteínas que se están oxidando varía, según si el sujeto se encuentra en
el estado alimentado o de ayuno y de la duración y la intensidad del trabajo físico individual.
El requerimiento de combustibles metabólicos es relativamente constante durante todo el día, dado que la
actividad física promedio sólo aumenta el índice metabólico alrededor de 40 a 50% sobre el basal o en reposo.
Sin embargo, la mayoría de las personas consume en dos o tres comidas diarias una cantidad mayor de
combustibles metabólicos, de modo que hay necesidad de almacenar carbohidratos, como glucógeno en el
hígado y en los músculos y como lípidos, triacilglicerol, en el tejido adiposo, para su uso durante el tiempo que
transcurre entre cada ingestión de alimento.
4. Si la ingestión de combustibles metabólicos es constantemente mayor que el gasto de energía, el excedente se
almacena, en su mayor parte como triacilglicerol en el tejido adiposo, lo que conduce a obesidad y a los peligros
para la salud que esto implica.
En contraste, si la ingestión de combustibles metabólicos es constantemente menor que el gasto de energía
diario, las reservas de grasas y carbohidratos son insuficientes, y se usan aminoácidos que se originan a partir del
recambio de proteína, para el metabolismo que origina energía adicional, para remplazar la síntesis de proteínas,
lo que da pie a emaciación y por último a la muerte.
La emaciación es un adelgazamiento corporal mórbido.
En el estado posprandial, después de una comida, hay un amplio aporte de carbohidratos, y el combustible
metabólico de importancia biomédica en casi todos los tejidos es la glucosa.
En el estado de ayuno, es necesario reservar la glucosa para uso inmediato por el sistema nervioso central, que
depende en su mayor parte de glucosa y los eritrocitos que dependen por completo de la glucosa.
De modo que los tejidos que pueden usar otros combustibles distintos a la glucosa, lo hacen. Los músculos y el
hígado oxidan ácidos grasos y el hígado sintetiza cuerpos cetónicos a partir de ácidos grasos, para exportarlos
hacia los músculos y otros tejidos.
Conforme se agotan las reservas de glucógeno, se usan para la gluconeogénesis aminoácidos que surgen a partir
del recambio de proteínas.
La formación de reservas de triacilglicerol y glucógeno, y la utilización de las mismas, y el grado al cual los tejidos
captan glucosa y la oxidan, están en su mayor parte controlados por las hormonas insulina y glucagón.
5. En la diabetes mellitus hay síntesis y secreción alteradas de insulina.
En la diabetes tipo 1, a veces llamada diabetes de inicio juvenil o diabetes insulinodependiente.
En la diabetes tipo 2, a veces llamada diabetes de inicio en el adulto o no insulinodependiente, que lleva a
alteraciones metabólicas graves es debida a veces a una sensibilidad alterada de los tejidos a la acción de la
insulina.
Pero, este tipo de diabetes es debida principalmente al consumo excesivo e innecesario de carbohidratos.
VÍAS QUE PROCESAN LOS PRINCIPALES PRODUCTOS DE LA DIGESTIÓN
La naturaleza de la dieta establece el modelo básico de metabolismo.
Hay una necesidad permanente de procesar los productos de la digestión de carbohidratos, lípidos y proteínas
provenientes de la dieta; en particular de la glucosa, los ácidos grasos, el glicerol y los aminoácidos,
respectivamente.
En rumiantes (y, un tanto menos, en otros herbívoros), los microorganismos simbióticos fermentan la celulosa
de la dieta hacia ácidos grasos de cadena corta (acético, propiónico, butírico), y en estos animales el
metabolismo está adaptado para emplear estos ácidos grasos como los principales sustratos.
Todos los productos de la digestión se metabolizan hacia un producto común, la acetil-CoA, que luego se oxida
mediante el ciclo del ácido cítrico (figura 16-1).
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8. METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
El metabolismo de los lípidos se relaciona principalmente con ácidos grasos y colesterol.
La fuente de ácidos grasos de cadena larga son los lípidos de la dieta o la síntesis de nuevos compuestos a partir
de acetilCoA derivada de carbohidratos o aminoácidos.
Los ácidos grasos se pueden oxidar hacia acetil-CoA por β-oxidación o por esterificación con glicerol, lo que
forma triacilgliceroles, que es la principal reserva de combustible energético del cuerpo.
La acetilCoA formada mediante β-oxidación puede tener tres destinos (figura 16-3).
1. Al igual que con la acetilCoA que surge a partir de la glucólisis, se oxida hacia CO2+H2O por medio del ciclo
del ácido cítrico.
2. La acetilCoA, es el precursor para la síntesis de colesterol y otros esteroides.
3. En el hígado, la acetilCoA se usa para formar cuerpos cetónicos (acetoacetato y 3-hidroxibutirato) que son
combustibles importantes en el ayuno prolongado y la inanición.
En el ámbito de tejidos y órganos, la circulación de la sangre los integra el metabolismo general.
Los aminoácidos generados por la digestión de proteínas de la dieta y la glucosa producida por la digestión de
carbohidratos, se absorben por medio de la vena porta hepática.
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10. El hígado tiene la función de regular la concentración sanguínea de estos metabolitos hidrosolubles
(figura 16-5).
En el caso de la glucosa, esto se logra al captar la que excede los requerimientos inmediatos, y es usada para
sintetizar glucógeno o ácidos grasos.
Entre las comidas, el hígado actúa para mantener las cifras sanguíneas de glucosa dentro de los valore
considerados normales, entre 70 a 100 mg/dl, al desintegrar glucógeno y al convertir metabolitos que no son
carbohidratos, como lactato, glicerol y aminoácidos, en glucosa.
El mantenimiento de una concentración adecuada de glucosa en la sangre que es vital para los tejidos en los
cuales es el principal combustible, como el cerebro o el único combustible, como es el caso de los eritrocitos.
El hígado también sintetiza las principales proteínas plasmáticas (P. Ej., la albúmina) y desamina aminoácidos que
exceden los requerimientos, sintetizando urea, que es transportada hacia los riñones y excretada por las vías
urinarias.
La determinación de cuerpos cetónicos, a través de las determinaciones químicas del examen general de orina
(EGO), posibilitan conocer el balance energético durante los regímenes dietéticos, mediante la determinación de
la presencia de cuerpos cetónicos en la orina.
12. El músculo esquelético utiliza glucosa como combustible, tanto de modo aeróbico, formando CO2, como de
modo anaeróbico, formando lactato.
El músculo esquelético almacena glucógeno como un combustible para uso en la contracción muscular, y
sintetiza proteína muscular a partir de aminoácidos plasmáticos.
El músculo conforma alrededor de 50% de la masa corporal y, por consiguiente, representa una considerable
reserva de proteína a la cual puede recurrir el organismo para aportar aminoácidos para la gluconeogénesis
durante la inanición.
Los lípidos en la dieta (figura 16-6) son sobre todo el triacilglicerol, se hidrolizan hacia monoacilgliceroles y
ácidos grasos en el intestino, y después se vuelven a esterificar en la mucosa intestinal.
Ahí son empacados con proteína y secretados hacia el sistema linfático y, desde allí, hacia el torrente sanguíneo
como quilomicrones. Con destino al hígado para su reutilización.
Las lipoproteínas plasmáticas que son de mayor tamaño; también contienen otros nutrientes liposolubles.
Al contrario de la glucosa y los aminoácidos, el hígado no capta de manera directa los quilomicrones y los
triacilgliceroles.
Primero se metabolizan en los tejidos que tienen lipoproteína lipasa, que hidroliza los triacilgliceroles, lo que
libera ácidos grasos que se incorporan hacia lípidos hísticos o se oxidan como combustible.
El hígado elimina los remanentes de quilomicrones. La otra fuente principal de ácidos grasos de cadena larga es
la síntesis (lipogénesis) a partir de carbohidratos, en el tejido adiposo y en el hígado. (figura 16-6)
13. Figura 16–6 transporte y destino de
sustratos y metabolitos lípidos
importantes. (FFa, ácidos grasos libres;
LPL, lipoproteína lipasa; MG,
monoacilglicerol; TG, triacilglicerol;
VLDL, lipoproteína de muy baja
densidad). Por sus siglas en inglés.
14. La función de las lipoproteínas
plasmáticas es transportar
moléculas lipídicas de unos
órganos a otros en el medio
acuoso del plasma.
En el estado de ayuno normal el
plasma humano tiene cuatro clases
de lipoproteínas y en el periodo
postabsortivo aparece una quinta
clase, los quilomicrones.
La función de los quilomicrones
es transportar moléculas lipídicas
de unos órganos a otros en el
medio acuoso del plasma.
LIPOPROTEÍNAS PLASMÁTICAS
15. Los triacilgliceroles del tejido adiposo son la principal reserva de combustible energético del cuerpo. Se hidrolizan
(lipólisis), y se liberan como glicerol y ácidos grasos libres hacia la circulación.
El glicerol es un sustrato para la gluconeogénesis. Los ácidos grasos son transportados unidos a albúmina sérica;
son captados por casi todos los tejidos (aunque no por el cerebro o los eritrocitos), y se esterifican hacia
triacilgliceroles para almacenamiento o se oxidan como un combustible.
En el hígado, el triacilglicerol recién sintetizado, así como aquel que proviene de remanentes de quilomicrones se
secreta hacia la circulación y son trasportadas por lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL, del inglés very low
density lipoprotein); dicho triacilglicerol tiene un destino similar al de los quilomicrones.
La oxidación parcial de ácidos grasos en el hígado conduce a la producción de cuerpos cetónicos, algunos de los
cuales se exportan hacia tejidos extrahepáticos, donde actúan como un combustible en el ayuno y la inanición
prolongados.
16. ASPECTOS CLÍNICOS
En la inanición prolongada, conforme se agotan las reservas de tejido adiposo, hay un incremento muy
considerable del índice neto del catabolismo de proteínas para proporcionar aminoácidos, no sólo como sustratos
para la gluconeogénesis, sino también como el principal combustible metabólico de todos los tejidos.
La muerte se produce cuando las proteínas hísticas esenciales se catabolizan y no se remplazan.
En enfermos con caquexia como resultado de la liberación de citocinas en respuesta a tumores, y varios otros
estados patológicos, hay un aumento del índice de catabolismo de proteína hística, así como incremento
considerable del índice metabólico, de modo que se encuentran en estado de inanición avanzada.
La muerte sobreviene cuando proteínas hísticas esenciales que se catabolizan, no son remplazadas.
La alta demanda de glucosa por el feto, y para la síntesis de lactosa durante la lactación, puede llevar a cetosis.
17. LA CETOGÉNESIS ESTÁ REGULADA EN TRES PASOS CRUCIALES:
1. La cetosis no sucede in vivo a menos que haya un aumento de las cifras de ácidos grasos libres (FFA, por sus
siglas en inglés) circulantes que surgen a partir de lipólisis de triacilglicerol en tejido adiposo.
Los FFA son los precursores de los cuerpos cetónicos en el hígado; en condiciones tanto posprandiales como de
ayuno, extrae alrededor de 30% de los FFA que pasan por él, de modo que a concentraciones altas el flujo que pasa
hacia el hígado es considerable.
2. Después de la captación por el hígado, los FFA son objeto de β-oxidación hacia CO2 hasta cuerpos cetónicos, o de
esterificación hacia triacilglicerol y fosfolípido.
La β-oxidación por FFA está controlada por las mitocondrias, y el saldo de la captación de FFA no oxidado es
esterificado eficientemente.
3. Por su parte, la acetil-CoA formada en la β-oxidación se oxida en el ciclo del ácido cítrico, o entra en la vía de la
cetogénesis para formar cuerpos cetónicos.
Los cuerpos cetónicos. son el acetoacetato y el ácido betahidroxibutírico; una parte del acetoacetato sufre
descarboxilación no enzimática produciendo acetona.
La falta de insulina ocasiona incremento de la lipólisis en el tejido adiposo, y los ácidos grasos libres resultantes son
sustratos para la cetogénesis en el hígado.
En la diabetes no controlada, la cetosis puede ser lo bastante grande, como para producir cetoacidosis grave.
y……. FIN
